环氧树脂/氧化铝导热材料的制备及性能研究

摘要

为了解决电子设备散热问题，以环氧树脂（EP）为基体，以酚醛树脂（PF）为固化剂，以微米级氧化铝（Al₂O₃）为无机填料，通过高温固化制备含不同粒径及不同粒径复合的Al₂O₃填充量（Al₂O₃质量分数）为80%的EP/Al₂O₃复合材料。利用扫描电子显微镜表征其微观形貌，运用热重分析仪、导热系数仪、万能试验机和电压击穿试验仪进一步研究Al₂O₃对复合材料热学、力学和电学的影响。研究表明：EP/Al₂O₃为非完全脆性断裂。当20μm的Al₂O₃与45μm的Al₂O₃以1∶1的质量比进行级配时，20μm的Al₂O₃不能很好地填充在45μm的Al₂O₃的颗粒与颗粒之间的空隙，在提升复合材料综合性能方面，未能起到协同作用。Al₂O₃的加入降低了复合材料的热稳定性。当Al₂O₃粒径为20μm时，复合材料的力学性能最佳，拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量分别为58.81 MPa、9.32 GPa、99.46 MPa和14.36 GPa，较EP复合材料分别提高了75%、861%、20%和571%；复合材料的电压击穿强度最高，为21.69 kV·mm^-1，较EP复合材料提高了11%。当Al₂O₃粒径为45μm时，复合材料的导热系数最高，为2.98 W·m^-1·K^-1。

关键词

环氧树脂 / 氧化铝 / 力学性能 / 导热性能 / 电击穿性能

基金资助

国家自然科学基金(51803157)