BN-Al2O3改性环氧树脂复合材料的制备与性能研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanagyuxing
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环氧树脂(epoxy resin,EP)作为具有优良性能的热固性树脂,广泛用于电子封装及印刷电路管领域。电子元器件朝着微小化、集成化和高频化方向发展,对环氧树脂的散热性能提出了更高的要求,利用无机纳米材料改性环氧树脂一直是研究热点。氮化硼(boron nitride,BN)具有多种优良性能,如高导热性、低热膨胀系数、高电绝缘性、良好的尺寸稳定性及化学稳定性等。通过引入表面改性BN可以提高与EP的相容性,改善EP的力学、热及介电性能,因此BN/EP复合材料受到了广泛关注。本文采用氢氧化钠溶液和3-氨基丙基三乙氧基硅烷对BN进行表面改性处理制备改性BN(modified BN,m BN),以EP为基体制备了m BN/EP复合材料。研究了BN改性和填充量对EP复合材料性能的影响。接枝在m BN表面的极性官能团与EP基体发生反应增强了界面相互作用,当m BN填充量为5 wt%时,m BN/EP复合材料的力学性能和介电强度得到了极大的改善,冲击强度和弯曲强度分别为134 MPa和19.2 k J·m-2,纯EP提升了67.5%和284%;介电强度达到19.8 k V/mm,较纯EP提升了131%。此外,m BN/EP复合材料的热导率和热稳定性也显著增强,5 wt%m BN/EP复合材料热导率达到0.247 W/(m·K),较纯EP提升了31%。为进一步改善m BN/EP复合材料的综合性能,制备了m BN-m Al2O3/EP复合材料。表征了m BN-m Al2O3复合物和m BN-m Al2O3/EP复合材料的形貌及m BN-m Al2O3/EP复合材料的力学、热和介电性能。结果表明,m Al2O3成功附着在m BN表面,m BN-m Al2O3复合物的引入增强了m BN-m Al2O3复合物与EP基体界面间的相互作用,改善了EP复合材料的力学和介电性能。5 wt%m BN-3 wt%m Al2O3/EP复合材料的冲击强度和弯曲强度为142.67 MPa和22.94 k J·m-2,比5 wt%m BN/EP复合材料提高了6.5%和19.5%。介电强度为22.87 k V/mm,较5 wt%m BN/EP复合材料提高了15.5%。m BN-m Al2O3/EP复合材料的介电损耗没有明显变化,虽然介电常数略高于纯EP,但仍然符合电子封装领域的使用要求。5 wt%m BN-3 wt%m Al2O3/EP复合材料的热导率为0.346 W/(m·K),较5wt%m BN/EP复合材料提高了40.1%,因为BN和Al2O3的热导率明显高于EP,引入m Al2O3充当m BN与EP基体间的桥梁,更好的构建导热网络,有助于提高EP复合材料的热导率。m BN-m Al2O3/EP复合材料的热稳定性要比m BN/EP复合材料好,由于m Al2O3的存在阻止了m BN表面不稳定官能团的分解,使得EP复合材料的热稳定性得到进一步提高。
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