导热绝缘硅橡胶复合材料的制备及性能研究

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随着电子电器元器件的集成化程度越来越高,电子元器件的工作环境温度急剧上升,电子元器件温度每升高2℃,其可靠性下降10%,因此散热好坏成为保证电子设备性能与可靠性的重要因素。甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)是一类可耐高,低温的硅橡胶,在-50250℃下可长期使用且电绝缘性能优异但其导热性能较差。本文采用片状六方氮化硼(h-BN)填充甲基乙烯基硅橡胶基体制备导热绝缘复合材料,并对其制备工艺和性能进行研究;同时由于甲基乙烯基硅橡胶的力学性能相对较差影响了其使用范围,因此提高硅橡胶的力学性能具有十分重要的现实意义。本文借鉴“导电双逾渗”理论,通过第二相基体乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的加入引入了“导热双逾渗理论”,并研究了三元复合材料的各项性能。本文选取经改性后的片状六方氮化硼(h-BN)作为导热填料制备出导热绝缘硅橡胶复合材料,研究了填料用量及改性条件对硅橡胶复合材料导热绝缘性能的影响。结果表明:由于片状六方氮化硼(h-BN)具有较大的比表面积,更易形成导热通路,从而使其具有较好的导热性;且经改性后的片状六方氮化硼(h-BN)与硅橡胶有良好的相容性且能均匀分布;随着片状六方氮化硼(h-BN)填充份数的增加硅橡胶的导热系数随之增加,但同样也降低硅橡胶的力学性能与介电性能,但影响较小;橡胶加工分析仪(RPA2000)测试表明:不同份数填料填充硅橡胶其硫化性能也随之改变。借鉴高分子基导电复合材料的“双逾渗”理论,本文选用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)作为改性基体共混改性硅橡胶复合材料。研究了EVA用量对硅橡胶复合材料导热绝缘性能的影响。结果表明,导热填料通过理论计算,选择性分布于EVA相中;改变MVQ与EVA的配比,合适配比的MVQ/EVA共混基体呈现两相连续,导热填料选择性分布于EVA相中,提高了导热填料的有效浓度,对提高硅橡胶复合材料的热导率具有明显效果。当MVQ与EVA用量比为7/3时,对提升硅橡胶导热绝缘复合材料的热导率最为有利,填料含量达到50wt%时,硅橡胶导热绝缘复合材料的热导率达到1.928 W·m-1·K-1
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