微膠囊-環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著微電子行業(yè)的高速發(fā)展，高集成化、高功率化及微型化所帶來的散熱問題嚴(yán)重影響到器件的精度和壽命，成為電子元器件繼續(xù)縮小的瓶頸，這在很大程度上著電子行業(yè)的發(fā)展。對于導(dǎo)熱絕緣材料，人們對填充型導(dǎo)熱絕緣材料的研究較多，包括填料的種類、粒徑、形狀、基體的種類及填料與基體的分散狀態(tài)，但很少有報(bào)道將液體對流傳熱與固體導(dǎo)熱機(jī)制結(jié)合起來。
　　本文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，探索了微膠囊合成的最優(yōu)工藝，制備了性能優(yōu)良的石蠟微膠囊。以環(huán)氧樹脂為基體，填

2、充石蠟微膠囊和石蠟微膠囊/納米Al2O3復(fù)配粒子，制備了單一填充及混雜填充導(dǎo)熱絕緣材料。利用各類測試手段研究了其導(dǎo)熱性能、絕緣性能、介電性能、力學(xué)性能及微觀形貌，研究發(fā)現(xiàn)：
　?。?）乳化劑選用PVA-1788，乳化劑用量為芯材用量3wt％，乳化轉(zhuǎn)速為1200r/min，終點(diǎn)pH=2~3，膠囊化酸化時(shí)間控制在2h左右時(shí)，可以達(dá)到最佳的合成效果。通過最優(yōu)條件合成的石蠟微膠囊具備良好的熱穩(wěn)定性，初始失重溫度在240℃左右，產(chǎn)率較高，石

3、蠟的包覆率可以達(dá)到88.9%。通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，微膠囊呈現(xiàn)規(guī)整的球狀，粒徑分布在10um~50um，表面形貌良好且壁材致密，密度約為0.9g/cm3，另外，通過TEM觀察到微膠囊內(nèi)部充滿程度較好。
　　（2）制備了石蠟微膠囊/環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料，隨著微膠囊含量的提升，復(fù)合材料體系導(dǎo)熱性能有一定程度的上升，但由于新界面熱阻的引入、常溫測試條件下對流強(qiáng)度相對較弱及填料填充極限下未能形成良好導(dǎo)熱網(wǎng)鏈等因素，導(dǎo)熱性能的提升并不大

4、。微膠囊的加入使體系介電常數(shù)降低，介電損耗也維持在較低水平，雖然由于小分子的作用，復(fù)合材料電導(dǎo)率上升了一個(gè)數(shù)量級，但是該復(fù)合材料仍然能作為良好的電絕緣材料使用。在力學(xué)性能方面，微膠囊的引入可以對材料有一定的增強(qiáng)增韌作用。
　　（3）基于單一填充復(fù)合材料在填充量達(dá)到極限時(shí)仍沒有形成有效導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的原因，我們通過引入納米Al2O3，制備了石蠟微膠囊/納米Al2O3/環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)在相同含量微膠囊填充下，其導(dǎo)熱性能的提升幅