AIN填充PA6导热复合材料的制备和表征-UDP糖丨MOF丨金属有机框架丨聚集诱导发光丨荧光标记推荐西安齐岳生物

随着电子器件密度增加和快速集成电路的要求，对微电子封装材料的散热变得越来越重要。事实上，不能充分地把热量从芯片上移除已经制约了工程领域许多新产品的设计，高分子导热复合材料由于其高绝缘性，可加工设计度高，耐腐蚀等优点而在散热材料领域得到了广泛的应用，用高导热无机填料填充高分子是解决材料散热问题的一种经济**的方法。氮化铝AIN）是一种高导热的无机填料，研究AIN填充聚乙烯PE)导热绝缘复合材料的热导率达到了2.01 W/ m· K)。研究了AlN的填充量、聚苯乙烯PS）粒子的大小、温度等对AlN/PS体系的热导率的影响。尼龙6PA6）是五大工程材料之一，综合性能优良，PA6的强极性使得它与填料之间结合较好，并且它具有较低的熔体黏度及自润滑作用，可以制备高填充复合材料。本文利用AIN的高导热性能，通过对填料的偶联剂改性，AIN含量以及AlN的粒径大小的研究来制备出综合性能良好的导热复合材料。

试样制备

将KH550用乙醇稀释KH550和乙醇体积比1 : 2）后与AlN在高速混合机中共混10~15 min进行填料改性处理，PA6放在电热鼓风干燥箱，设定温度为100 ℃，干燥8 h，将干燥后的PA6与改性过的氮化铝填料高速混合之后进行挤出造粒，挤出造粒工序中，三螺杆挤出机主螺杆转速设置为40 r/min，喂料螺杆转速设置为7 r/min，采用水冷切粒的方式制备注塑母料，将切粒母料置于烘箱中80℃环境下干燥8 h，用于动态注射成型制备力学样条，利用平板硫化机热压成型制备导热样条。

AIN含量对复合材料导热性能的影响

导热填料含量是影响高分子导热复合材料的一项重要数据，图1为AlN粒径为3 um，偶联剂含量为1 %，不同AlN含量的复合材料的导热数据。从曲线图1可以看出，随着AlN含量的不断增加，复合材料的导热系数也呈现不断上升的趋势，当AIN含量从50%增加到60%时，热导率有一个较大程度的提高，热导率是PA6的4.97倍。这是因为在导热填料含量比较低时，填料在基体中的分散处于一种海-岛的结构，填料彼此之间的距离很大，不能相互接触形成良好的导热网链，随着含量的增加，填料之间的间隙变小，当达到一定的临界含量，这个临界含量就是“渗滤”阈值，导热填料达到“渗滤”阈值之后，填料之间彼此接触，填料粒子相互接触的几率和数量大大增加，形成大规模的导热网链，导致热导率的迅速上升，此时继续增加导热填料含量，热导率增加趋势变缓。

图1 AlN含量对复合材料导热性能的影响

偶联剂含量对复合材料力学性能的影响

图2所示为复合材料力学性能随偶联剂含量的变化图，可以发现AIN/PA6的拉伸强度和弯曲强度的变化趋势大致相同，偶联剂的加入改善了填料和基体的相容性，偶联剂既含有与填料起化学作用的官能团，又有与基体起作用的官能团，当偶联剂在填料表面形成单分子层时，界面的黏结效果更好，起到增强作用，当偶联剂含量继续增加时，多余的偶联剂分子会进入基体之中，破坏界面之间良好的浸润性，拉伸强度和弯曲强度都随之下降。冲击强度在偶联剂含量为2%时，达到7.1 kJ/m2，比没处理的AIN/PA6复合材料的冲击强度还小，因为偶联剂造成的界面间偶联剂分子的堆积产生了薄弱点，起不到增强作用，反而使得复合材料的强度下降。

图2偶联剂含量对复合材料力学性能的影响

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