氮化硼-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備和性質(zhì)研究.pdf

1、隨著電子器件密度和功率的增大，散熱問題越來越限制了電子科技的發(fā)展。環(huán)氧樹脂因眾所周知的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于多種領(lǐng)域中，但其導(dǎo)熱性差限制了其在封裝領(lǐng)域的應(yīng)用。六方氮化硼(h-BN)是一種重要的無機(jī)化合物，因其具有高導(dǎo)熱性，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性等特性，可用作導(dǎo)熱填料來提高環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱性能，有助于解決散熱問題。
　　本論文的主要目的是通過對(duì)h-BN粉末的表面改性，提高h(yuǎn)-BN填充的環(huán)氧樹脂基的熱學(xué)性能。先使用丙酮、5M NaOH和

2、退火對(duì)原始h-BN粉末進(jìn)行表面預(yù)處理，利用SEM、FT-IR和XRD等測試手段分析處理效果。在實(shí)驗(yàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)退火處理可以從BN塊體中剝離出氮化硼納米片，并用拉曼光譜和透射電子顯微鏡等對(duì)其進(jìn)行表征。然后把改性的h-BN粉末作為導(dǎo)熱填料，填充到環(huán)氧樹脂基中制備出BN/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。通過導(dǎo)熱系數(shù)、熱重分析和I-V等測試，研究了其熱學(xué)性能和介電性能，并分析了BN填料的作用。
　　FT-IR測試結(jié)果表明用5M NaOH和1000℃退

3、火處理后，都使BN表面出現(xiàn)了羥基。通過SEM測試，發(fā)現(xiàn)退火后的BN粉末分散性更好。利用離心原理從退火后的粉末中獲取了超薄氮化硼納米片，并利用拉曼光譜、透射電子顯微鏡對(duì)其表征。結(jié)果表明退火處理可以從塊體BN中沿(002)面剝離下納米薄層，納米片的大小約為1μm。觀察到的氮化硼納米薄層，最薄的只含有3個(gè)原子層。制備的氮化硼納米片可以很好地、穩(wěn)定地分散在去離子水和無水乙醇中，并出現(xiàn)了明顯的“丁達(dá)爾效應(yīng)”
　　將退火后的BN粉末用硅烷偶聯(lián)

4、劑KH-550在60℃下處理2小時(shí)后，F(xiàn)T-IR圖譜中出現(xiàn)了硅烷偶聯(lián)劑的官能團(tuán)的特征吸收峰，說明硅烷偶聯(lián)劑成功地以化學(xué)鍵的形式連接在BN顆粒的表面。用溶脹法確定了環(huán)氧樹脂合理的固化條件，即80℃下固化3小時(shí)，并制備了不同BN填充度的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料。通過導(dǎo)熱率測試和熱重分析，發(fā)現(xiàn)隨著BN含量的增加，復(fù)合材料的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性都越來越好。填充了45 wt.％改性后的BN的樣品，其導(dǎo)熱系數(shù)比純環(huán)氧樹脂基提高了46.8％。添加改性后的BN/環(huán)