ZnO在Al_2O_3_导热环氧树脂灌封胶中的应用研究_任凤梅

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加成型有机硅导热灌封胶的制备与性能研究

加成型有机硅导热灌封胶的制备与性能研究

加成型有机硅导热灌封胶的制备与性能研究摘要:研究了常规氧化铝、球形氧化铝、氮化硼及其复配在加成型导热有机硅灌封胶中的应用。

结果表明:常规氧化铝的填充量较低,难以制备导热系数大于 1.1W/(M·K)的有机硅灌封胶;氮化硼与常规氧化铝配合使用可显著提高有机灌封胶的导热性能,但对胶液的流动性影响较大;球形氧化铝可有效提高填充量,不同粒径复配使用的效果更好。

以复配球形氧化铝作为导热填料,制备的有机硅灌封胶导热系数为2.08W/(M·K)且具有良好的工艺性能。

关键词:加成型;有机硅灌封胶;导热引言随着电子工业的快速发展,人们对灌封材料性能的要求也不断提高,不仅要有良好的流动性、电绝缘性能、力学性能、导热性能和耐候性,还要有优良的阻燃性能。

虽然有机硅灌封胶材料氧指数较高、燃烧时无滴落、热释放速率和火焰传播速率较低,但仍具有可燃的缺点,特别容易阴燃,存在较大的安全隐患,在一定程度上限制了其在电子电器、航空航天、光电通讯和汽车工业等领域的应用。

1.实验1.1主要原材料和设备(1)氯铂酸、无水乙醇及碳酸氢钠:分析纯,上海化学试剂有限公司;乙烯基硅油(粘度 1 000 mPa·s,乙烯基含量0.2%)及含氢硅油(粘度300 mPa·s、含氢量0.2%):工业级,中蓝晨光化工研究院;气相法白炭黑:型号A200,德国DEGUSSA公司;DG-2000高功率超声分散仪:无锡德嘉电子有限责任公司;DHG-9057A电热恒温鼓风干燥箱、DZF-6210真空干燥箱。

(2)在附有回流冷凝管的三口烧瓶中,加入H2Pt-C16·6H20、2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷(V4)、C2H5OH及NaHCO 3,通入氮气,在60℃下加热搅拌回流 2 h,反应结束后,静置到室温,过滤,沉淀用乙醇洗涤,合并滤液及洗液,旋蒸去除溶剂后得铂-四甲基四乙烯基环四硅氧烷配合物催化剂。

ZnO基透明导电薄膜的研究应用进展

ZnO基透明导电薄膜的研究应用进展

ZnO基透明导电薄膜的研究应用进展【摘要】本文概述了ZnO基透明导电薄膜在硅基薄膜太阳电池中的应用前景及其最新研究进展。

介绍了利用透明导电薄膜绒面结构提高薄膜太阳电池效率的方法,并对绒面ZnO基透明导电薄膜的制备方法和研究进展做了详细的阐述,重点讨论了近期关于制备工艺和薄膜绒面结构、电学及光学特性关系的研究结果。

【关键词】ZnO;透明导电薄膜;薄膜太阳电池随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加,以石油、天然气和煤炭等为主的化石能源正逐步消耗,能源危机成为世界各国共同面临的课题。

近年来,随着材料制备技术的进步,太阳能电池中的硅基薄膜太阳电池具有低成本优势,成为可再生能源的重要发展方向[1],其市场份额不断提高。

透明导电薄膜是硅基薄膜太阳电池中不可缺少的部件之一。

目前太阳电池中常用的透明导电薄膜有掺氟的二氧化锡(FTO)薄膜、掺锡的氧化铟锡(ITO)薄膜、掺铝氧化锌(AZO)和掺硼氧化锌(BZO)薄膜等。

目前,ITO薄膜是应用最为广泛的透明导电薄膜,但近年来ZnO薄膜在太阳能薄膜电池中的应用越来越广泛,并有替代ITO薄膜的趋势。

这是因为:①铟有剧毒且非常稀有昂贵,而锌则没有这些缺点,ZnO基透明导电薄膜具有低毒和在所有现有透明导电薄膜中最为廉价的优点;②在硅基薄膜太阳电池的制备过程中,透明导电薄膜必须要浸入富氢等离子体环境,ZnO 基透明导电膜相比ITO膜不容易受氢等离子体的还原作用;③ZnO基透明导电膜比ITO膜易于刻蚀[2],因此更易形成提高薄膜太阳电池效率所需的绒面结构。

基于ZnO基透明导电薄膜的上述众多优点以及薄膜太阳能电池工业对透明导电薄膜品质的要求提高和需求增加,ZnO基薄膜近年来吸引了众多科研人员的兴趣。

本文就ZnO基薄膜在薄膜太阳能电池中的应用、制备方法及特性研究方面做一综述。

1 透明导电薄膜的绒面结构及其作用硅基太阳能电池的一个重要优点是硅的带隙较小,常用的氢化非晶硅(a-Si:H)太阳电池的带隙约为1.8 eV,氢化微晶硅(μc-Si:H)太阳电池的带隙约为1.1 eV。

基于环氧树脂灌封料的研究

基于环氧树脂灌封料的研究

脂 有 较低 粘度 ,所 以其环 氧值 是 比较 高 的 。其 他 常用 的有 E 一 4 2 , 表 1不 同灌封料力学性能对 比 E 一 4 4 , E 一 5 1 等 。往往 要求 芯片 和 环 氧树 脂 冲击 强度 ( K J / m ) 拉伸 强度 ( M P a ) 基 板 的缝 隙必须 极小 ,所 以单 独 E一 51 1 6 . O 2 6 9- 2 O 使 用 双 酚 A 型环 氧树 脂 是 不 能 达到 产 品基本要 求 的 。为 了满 足 711 1 6 . 5 4 6 7- 3 8 器 件 的性 能要求 ,我 们必须 降 低 EDE—B5 1 7 . O 6 7 0 . 1 4 材 料 的粘度 。 能够 采用 组合 树脂 , 表 2不同材料体积 电阻率系数 制作如下: 在双 酚 A 型环 氧 树脂 中掺人 缩水 甘油 酯型 树脂 或者 是 环氧树脂 种类 E 一 5 1 7 1 1 T D E 一 8 5 有 较 低 粘 度 的 双 酚 F型环 氧 树 同时具 有 良好 电绝 缘 性 、 高 耐 系数( n・ C I T I ) 2 . 6 8 " 1 0 1 5 2 . 7 3 " 1 0 l 5 2 . 8 0 " 1 0 l 5 脂, 热 性 的 某 些 脂 环 族 氧 化 物 也 可 以使用 。如 果加 入脂 环族 氧化 物 材料 不 同 而表 现 出一定 差 异 , 依 旧对 比上 述 三种材 料 , 研究 其 对 灌封 材 料体 积 电 阻 的话 , 其 本身 也可 以起 到稀 释剂 的作用 。 率 的影 响 。得 到下 表 中的数据 。 3 . 2 固化剂 3灌 封料 的成 分分 析 作 为 环 氧 树 脂 灌 封 料 的 重 要 组 成 成 环 氧 树 脂 灌 封 料 主 要 由树 脂 、填 充 分 , 固化剂 的 自身 结构 也 会在 很 大程 度 上 剂、 增 韧 剂 以及 固化 剂等 组 成 , 是 众 多 材 影 响 固化 物 的性 能。因为 固化 过程 分为 常 料成 分 的复合 。 对 于灌 封料 要求 的不 同粘 温 固化 和加 热 固化 , 所 以对 应 于不 同的方 度、 使用期、 固化 时 间 、 放热 量 等都 必 须 在 法有 不 同的原 料 。 3 . 3偶 联剂 成分 搭 配方 面 、 工艺 制作 方 面进 行 综 合 考 在 材 料 中加 入 硅 烷 偶 联 剂 能 够 使 得 虑, 以保证 材 料 的综 合 平衡 。 环 氧 树 脂 灌 封 材 料 的 电 阻 率 也 会 随

掺杂Al_2O_3的ZnO陶瓷粉体的制备及表征

掺杂Al_2O_3的ZnO陶瓷粉体的制备及表征

掺杂Al_2O_3的ZnO陶瓷粉体的制备及表征
李燕;经验;张伟
【期刊名称】《安徽建筑工业学院学报:自然科学版》
【年(卷),期】2003(11)1
【摘要】以硝酸锌和硝酸铝为原料 ,利用共沸法制备了Al2 O3 掺杂的ZnO陶瓷粉体 ,采用X -射线衍射 (XRD)等分析手段对所得粉体进行了表征。

结果表明 ,所得Al2 O3 掺杂的ZnO陶瓷粉体为Al原子固溶在ZnO晶格中形成了固溶体 ,且此粉体分散性较好。

【总页数】3页(P76-78)
【关键词】Al203-ZnO陶瓷粉体;共沸法;制备;硝酸铝;硝酸锌;氧化锌陶瓷粉体;三氧化二铝
【作者】李燕;经验;张伟
【作者单位】安徽建筑工业学院材料科学与工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TF123.25
【相关文献】
1.Al掺杂ZnO超细粉体的制备及表征 [J], 黄杏芳;崔升;沈晓冬
2.掺杂Al2O3的ZnO陶瓷粉体的制备及表征 [J], 李燕;经验;张伟
3.ZnO掺杂堇青石基红外陶瓷粉体的研制与表征 [J], 彭同江;焦永峰;刘海峰;马国华
4.掺杂纳米ZrO2的ZnO陶瓷粉体的制备及表征 [J], 李燕;经验;段体兰
5.Al_2O_3纳米陶瓷粉末的制备及其表征 [J], 李海波;王丽丽;华中
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《2024年ZnO薄膜材料的掺杂改性研究》范文

《2024年ZnO薄膜材料的掺杂改性研究》范文

《ZnO薄膜材料的掺杂改性研究》篇一摘要:本文主要对ZnO薄膜材料掺杂改性的研究现状进行总结与评价。

文章从掺杂对ZnO薄膜材料的性能提升入手,阐述了掺杂机理及实验方法,探讨了各种不同类型掺杂元素的性能特点及效果。

最后,总结了ZnO薄膜材料掺杂改性的发展趋势和应用前景。

一、引言ZnO作为一种重要的宽禁带半导体材料,具有优异的物理和化学性质,在光电子器件、传感器、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。

然而,ZnO薄膜材料在应用过程中仍存在一些性能上的不足,如导电性、光学性能等。

为了改善这些不足,研究者们采用掺杂的方法对ZnO薄膜材料进行改性,以期提高其性能。

二、ZnO薄膜材料的掺杂机理及实验方法掺杂是改善ZnO薄膜材料性能的有效手段。

通过引入杂质元素,改变其晶体结构、电子结构和能带结构等,从而提高ZnO薄膜材料的物理和化学性能。

掺杂的方法主要包括固相掺杂、气相掺杂和液相掺杂等。

其中,固相掺杂和气相掺杂是常用的两种方法。

三、不同类型掺杂元素的性能特点及效果1. 铝(Al)掺杂:Al元素具有与Zn元素相似的离子半径和价态,因此Al掺杂可以有效地提高ZnO薄膜的导电性能。

此外,Al掺杂还可以改善ZnO薄膜的光学性能和抗腐蚀性能。

2. 氮(N)掺杂:N元素可以替代ZnO中的部分氧元素,形成N-O键。

N掺杂可以有效地提高ZnO薄膜的光学性能和光催化性能。

此外,N掺杂还可以增强ZnO薄膜的抗紫外性能。

3. 锑(Sb)和铋(Bi)等p型掺杂:由于ZnO的p型掺杂较为困难,研究者们尝试使用Sb和Bi等元素进行p型掺杂。

这些元素可以有效地提高ZnO薄膜的p型导电性能,为制备p-n结器件提供了可能。

四、实验方法与结果分析在本文中,我们采用固相掺杂法对ZnO薄膜进行Al、N和Sb/Bi等元素的掺杂改性研究。

通过改变掺杂浓度和退火温度等参数,观察ZnO薄膜的晶体结构、光学性能和电学性能的变化。

实验结果表明,适量的掺杂可以显著提高ZnO薄膜的性能。

高端应用型无卤阻燃导热有机硅灌封胶的制备研究及产业化分析

高端应用型无卤阻燃导热有机硅灌封胶的制备研究及产业化分析

高端应用型无卤阻燃导热有机硅灌封胶的制备研究及产业化分析摘要:有机硅灌封胶具有诸多优势,能够提升电子产品的使用性能,稳定电子元件参数。

在信息技术崛起和发展的背景下,由于电子元件、逻辑电路向着小型化、密集化的方向发展,电子产品单位面积热量有所增加,便对于有机硅灌封胶的导热、阻燃性能提出了更高的要求。

鉴于此,本文围绕有机硅灌封胶研发的实际情况,概述了灌封胶的概念与特性等,重点从两个角度出发,研究了高端应用型无卤阻燃导热有机硅灌封胶的制备,分析了该类型灌封胶产业化问题的三个方面。

关键词:高端应用型;无卤阻燃导热;有机硅灌封胶;制备研究;产业化引言:伴随微电子集成技术的发展,为了确保电子元件的可靠性、稳定性,通常要对电子设备开展灌封保护处理。

但典型的灌封材料导热率仅为大约0.2W/m·K,且导热性能不佳,阻燃性能较差,被点燃后容易完全燃烧,说明要制备出新型有机硅灌封胶,推动新型灌封胶材料的产业化发展。

1灌封胶的概述灌封胶或称电子胶,是一种在电子工业中具有广泛应用的材料,具有密封、粘接、灌封、涂覆保护电子元件的功效,是一种不可或缺的绝缘材料。

灌封胶主要可以划分为三种类型,即有机硅胶、环氧胶、聚氨酯胶,其中,有机硅灌封胶属于以有机聚硅氧烷为基础,添加催化剂、交联剂、填料等形成的灌封材料,具有较强的适用性,温度范围广泛,化学与热稳定性优良、带有一定的耐水性,还具备电绝缘性、耐紫外线性、耐气候性、绿色环保、易于成型等优势,使得有机硅灌封胶在诸多行业领域内应用频率较高。

按照灌封胶组成上的差异,有机硅灌封胶可划分为单组分、双组分两种。

单组分灌封胶可以直接使用,无需脱泡处理,操作相对便捷,而双组分灌封胶则要将液体基础胶和交联剂、催化剂混合,通常用于密闭减震材料、绝缘封装材料等。

按照固化机理的不同,有机硅灌封胶则可以划分为缩合型、加成型两种。

与缩合型相比,加成型灌封胶在固化时不存在附属产物,且粘附力高、收缩率小,能够在室温条件下固化,还可以加热快速固化等,在高性能电子灌封领域内受到了欢迎[1]。

La_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复掺制备高强韧Al_(2)O_(3)陶瓷基板

La_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)复掺制备高强韧Al_(2)O_(3)陶瓷基板

第42卷 第6期Vol.42No.62021年12月Journal of Ceramics Dec. 2021收稿日期:2021‒07‒12。

修订日期:2021‒09‒14。

Received date: 2021‒07‒12. Revised date: 2021‒09‒14.基金项目:广东省“珠江人才计划”本土创新科研团队项目 Correspondent author: NIE Guanglin (1990-), Male, Ph.D.; (2017BT01C169);广东省基础与应用基础研究基金项目(2020 WU Shanghua (1963-), Male, Ph.D., Professor.A1515010004);绿色建筑材料国家重点实验室开放基金(2019 E-mail: **************************;************.cn GBM03)。

通信联系人:聂光临(1990-),男,博士;伍尚华(1963-),男, 博士,教授。

DOI: 10.13957/ki.tcxb.2021.06.016La 2O 3-Y 2O 3复掺制备高强韧Al 2O 3陶瓷基板刘磊仁1,聂光临1,黄丹武1,赵振华1,包亦望2,伍尚华1(1. 广东工业大学 机电工程学院,广东 广州 510006;2. 中国建筑材料科学研究总院有限公司 绿色建筑材料国家重点实验室,北京 100024)摘 要:Al 2O 3作为应用最广的陶瓷基板,优异的力学强度、韧性与导热性能是确保其安全可靠服役的前提。

稀土金属氧化物(La 2O 3、Y 2O 3)掺杂是提升Al 2O 3陶瓷力学性能的有效方法,然而,单一掺杂的强化效果有限,因此,采用La 2O 3-Y 2O 3复掺的方法以望进一步提升Al 2O 3陶瓷基板的抗弯强度与断裂韧性,并在此基础上探讨了La 2O 3-Y 2O 3复掺对Al 2O 3陶瓷热导率的影响规律。

纳米Al2O3环氧树脂复合材料的研究进展

纳米Al2O3环氧树脂复合材料的研究进展

纳米Al2O3/环氧树脂复合材料的研究进展作者:王也司薇薇来源:《河南科技》2018年第20期摘要:无机纳米粒子与聚合物制成的复合材料比纯聚合物材料更具优良的综合性能。

纳米Al2O3表面化学性质较活泼,常用于改性环氧树脂。

本文就近年来纳米Al2O3/环氧树脂复合材料的制备方法、测试与表征方法和应用的研究进展进行综述,并展望纳米Al2O3/环氧树脂复合材料未来研究的方向。

关键词:纳米Al2O3;环氧树脂;制备方法;测试与表征方法中图分类号:TQ327.8 文献标识码:A 文章编号:1003-5168(2018)20-0142-02Research Progress of Nano-Al2O3/Epoxy Resin CompositesWANG Ye SI Weiwei(Liaoning Shihua University,Fushun Liaoning 113001)Abstract: The composite materials made of inorganic nanoparticles and polymers have better comprehensive properties than pure polymers. Due to its active surface, Nano-Al2O3 is often used to modify epoxy resin. In this paper, the preparation methods, property testing methods and applications of nano-Al2O3/epoxy resin composites were reviewed, and the direction of the development was prospected.Keywords: Nano-Al2O3;epoxy resin;preparation method;testing method環氧树脂是一种典型的热固性树脂,其粘附力强,力学性能良好,稳定性好,电性能优良,易成型加工,成本低廉。

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热固性树脂ThermosettingResin第29卷第4期Vol.29No.42014年7月July2014

ZnO在Al2O3/导热环氧树脂灌封胶中的应用研究

任凤梅,黄艳娜,宋远周,周正发,徐卫兵*(合肥工业大学化工学院,安徽合肥230009)

摘要:采用硅烷偶联剂KH-560对ZnO粉体表面改性,研究了ZnO粒径及用量对Al2O3/

导热环氧树脂灌封胶

导热系数、粘度、拉伸剪切强度、沉降率、触变指数、耐热性的影响。结果表明:表面改性后的ZnO粉体颗粒分散均匀,无明显团聚现象;相同用量时,填充0.5μmZnO的树脂体系的综合性能较5μmZnO体系好。随ZnO用量的增加,灌封胶的导热系数、拉伸剪切强度、触变指数均呈先增大后减小的趋势,ZnO添加质量分数

为20%时灌封胶导热系数、拉伸剪切强度最大,分别为0.84W/(m·K)、16.78MPa,ZnO添加质量分数为60%时触变指数最大为1.89。随ZnO用量的增加灌封胶的粘度、耐热性均逐渐增大,沉降率逐渐降低。关键词:氧化锌;三氧化二铝;环氧树脂;灌封胶;导热系数;拉伸强度;触变指数;耐热性中图分类号:TQ323.5文献标识码:A文章编号:1002-7432(2014)04-0034-04

【收稿日期】2014-01-02;【修回日期】2014-01-15【作者简介】任凤梅(1980—),女,安徽省蚌埠市人,硕士,从事

高分子材料加工改性的研究。*通讯联系人,E-mail:xwb105105@sina.com

StudyontheapplicationofZnOinAl2O3-filledthermalconductivityepoxypottingsRENFeng-mei,HUANGYan-na,SONGYuan-zhou,ZHOUZheng-fa,XUWei-bing*(CollegeofChemicalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)

Abstract:TheZnOpowdersurfacewasmodifiedbysilanecouplingagentKH-560.TheeffectsofZnOparticlesizeandamountonthethermalconductivity,viscosity,tensileshearstrength,sedimentationrate,thixotropicindexandheatresistanceofAl2O3/thermallyconductiveepoxypottingswerestudied.Theresultsshowedthatthesurface-modifiedZnOpowderparticlesweredispersedevenlywithoutobviousagglomeration.Theoverallperformanceoftheresinsystemfilled0.5μmZnObetterthan5μmZnOsystemasthesamefilleramount.Thethermalconduc-tivity,tensileshearstrengthandthixotropicindexofepoxypottingsshowedadecreasingtrendafterthefirstincrea-seswiththeincreasingofZnOamount.Thethermalconductivityandtensileshearstrengthofepoxypottingswith20wt%ZnOreachedthemaximum0.84W/(m·K)and16.78MPa,respectively.Thethixotropicindexofpottinswith60%ZnOwas1.89andreachedthemaximum.WiththeincreasingofZnOamount,theviscosityandheatre-sistanceofpottingsweregraduallyincreasedandsedimentationratewasdecreased.Keywords:zincoxide;aluminumoxide;epoxyresin;potting;thermalconductivity;tensilestrength;thixotropicindex;heatresistance

0引言环氧树脂具有优异的电学、粘结、耐化学腐蚀等性能[1],可以作为胶粘剂、涂料、模压料、浇注料、层压材料等,从日常生活用品到高技术领域,已应用到国民经济的各个方面[2]。但纯环氧树脂耐热性能差、导热系数低,无法满足某些特殊场合的应用需求[3],因此需加入活性稀释剂、导热填料等对其进行改性以提高综合性能。良好的导热环氧树脂灌封胶需符合以下几项基本要求:导热系数高、粘度低、不分层、在储存或固化的过程中沉降率低、耐热性能好等[4]。Al2O3

填充环氧树脂灌封胶的导热系数高,但在储存过程

中Al2O3粉体易沉降,导致环氧树脂灌封胶固化物各部分性能不均。Al2O3填充导热环氧树脂灌封胶还存在触变指数低、施工性能差的缺点。本文以硅烷偶联剂KH-560对ZnO(氧化锌)

43DOI:10.13650/j.cnki.rgxsz.2014.04.009第4期任凤梅等:ZnO在Al

2O3/

导热环氧树脂灌封胶中的应用研究

粉体表面改性,探究了无机导热填料填充量为50%时,ZnO对Al2O3/导热环氧树脂灌封胶性能的影响。1实验部分1.1原材料环氧树脂:E-51,无锡蓝星树脂厂;ZnO:0.5μm,5μm,广州金阳化工粉体原料有限公司;Al2O3:20μm,淄博麟凯化工材料有限公司;硅烷偶联剂:KH-560(3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷),南京能德化工有限公司;稀释剂:CYH-277(带有多个活性端基的低分子环氧支化聚合物),武汉森茂化工有限公司;固化剂:ZY-1618(改性酸酐类固化剂),徐州中研科技有限公司。1.2复合材料的制备取一定量的硅烷偶联剂KH-560、无水乙醇于500mL三口烧瓶中水解,40min后加入适量的ZnO、Al2O3,升温至90℃反应3h。过滤、烘干、粉碎研磨待用。取一定量的环氧树脂、稀释剂CYH-277、固化剂ZY-1618于烧杯中,加入不同配比经表面改性后的ZnO、Al2O3于高速分散机中分散均匀。倒入预热好的模具中,于70℃下真空脱泡。固化工艺为:120℃/2h。1.3性能测试采用扫描电子显微镜(德国耐驰仪器制造有限公司)进行扫描电镜的测试。采用HotDisk型热常数分析仪(瑞典HotDisk公司)进行导热系数的测试。采用NDJ-7型旋转式粘度计(上海昌吉地质仪器有限公司)进行粘度的测试,设定温度为25℃。按照公式(1)计算沉降率[5]:(其中,ρ0为配方工艺相同但不含导热填料的样品的密度;将45mm厚的固化后样品分成上、中、下3段并分别测试每段的密度,计算出样品的平均密度ρ平)。沉降率=[1-(ρ上-ρ0)/(ρ平-ρ0)]×100%(1)采用NetzschTG209F3型热失重分析仪(德国Netzsch公司)进行热分析的测试,温度范围40~600℃,升温速率10℃/min,N2氛围。采用下列公式计算触变指数[6]:(其中,η6,η60分别为25℃时,NDJ-7型旋转式粘度计6r/min、60r/min时的测定值)。触变指数=η6/η602结果与讨论2.1ZnO的表面改性

图1是未改性和经硅烷偶联剂KH-560(用量为ZnO质量的0.75%)表面改性的ZnO粉体的SEM照片。

图1改性前后ZnO粉体的SEM图Fig.1SEMimagesofZnOpowderbeforeandaftermodification由图1可以看出,经硅烷偶联剂KH-560表面改性的ZnO粉体颗粒分散均匀,粉体棱角较少,无明显团聚现象;而未改性的ZnO粉体形貌粗糙,颗粒团聚现象较为明显,粉体分散不均匀。这可能是由于未改性ZnO颗粒表面有羟基,极性较高,易发生团聚[7];而经偶联剂KH-560改性后,ZnO颗粒表面形成一层憎水性极强的硅氯仿薄膜,粉体表面极性降低,团聚现象显著减少,颗粒分散均匀,与环氧树脂基体混合后,ZnO颗粒表面的憎水性薄膜与环氧树脂基体产生单分子化学键结合,与环氧树脂亲和性变好[8]。

2.2ZnO粒径的影响

由表1可知,填充量相同时与填充5μmZnO的树脂体系相比,填充0.5μmZnO的树脂体系的导热系数、触变指数较高、沉降率较低、粘度相近。综合考虑导热环氧树脂灌封胶的综合性能,使用0.5μmZnO时效果最佳。

表1ZnO粒径对环氧灌封胶性能的影响Tab.1EffectofZnOparticlesizeonthepropertiesofepoxypottings

ZnO粒径/μm导热系数/(W·(m·K)-1)触变指数沉降率/%粘度/

(Pa·s)

0.50.681.331.1215.00.651.212.320

2.3ZnO用量的影响

图2为添加质量分数为50%时,0.5μmZnO用量对环氧树脂灌封胶导热系数及粘度的影响。

53热固性树脂第29卷图2ZnO用量对导热系数及粘度的影响Fig.2EffectofZnOcontentsonthethermalconductivityandviscosityofepoxypottings由图2可以看出,随着ZnO用量的增加,环氧树脂灌封胶固化物的导热系数呈先增大、后减小的趋势。ZnO的质量分数为20%时,导热系数达到最大为0.84W/(m·K)。这可能是因为填充量相同的情况下,20μmAl2O3单组分填充时,Al2O3

粒径较大,分散在环氧树脂基体中的Al2O3颗粒间

存在空隙,不利于导热通道的形成[9];而少量0.5μmZnO恰好填充了这些空隙,从而更好的形

成导热通道。继续增加ZnO用量,环氧树脂灌封胶固化物的导热系数逐渐减小。这是因为ZnO粒径小、比表面积大,相同填料用量的情况下颗粒间界面增加,热阻增大,灌封胶的导热系数降低。由图2还可以看出,随着ZnO用量的增加,环氧树脂灌封胶体系的粘度逐渐增大。这可能是因为填料用量相同时,粒径较小的ZnO比表面积大、颗粒间界面多、不利于被环氧树脂基体充分浸润,粘度较大,灌封胶的施工流动性变差。另外粒径较小的填料易发生团聚,导致灌封胶体系混合不均,影响环氧树脂灌封胶的综合性能。ZnO用量对环氧灌封胶拉伸剪切强度及粉体沉

降率的影响见图3。由图3可知,虽然曲线有往复波动,但环氧树脂灌封胶拉伸剪切强度最大值出现在ZnO的用量为20%时。这是因为相比于20μmAl2O3单组份填充时,适量的0.5μmZnO填充了分散在环氧树脂基体中的20μmAl2O3颗粒间的空隙,颗粒紧密堆砌,能更好的被环氧树脂基体浸润,与环氧树脂基体的界面粘结增强,界面强度增大,从而提高了拉伸剪切强度。此时0.5μmZnO用量继续增加,填料比表面积增大,颗粒表面能大,如果颗粒过多,不易分散均匀,易形成团聚,使拉伸剪切强度下降[10]。

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