導(dǎo)熱塑料是利用導(dǎo)熱填料對(duì)高分子基體材料進(jìn)行均勻填充，以提高其導(dǎo)熱性能。導(dǎo)熱性能的好壞主要用導(dǎo)熱系數(shù)(單位：W/m.k)來(lái)衡量。如果工程塑料能更好的解決散熱問(wèn)題，在LED、汽車(chē)、電子電器、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域帶來(lái)更輕、更便宜、更節(jié)能的產(chǎn)品組件。

高分子材料多數(shù)為絕熱材料，僅靠分子結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行改性來(lái)提高導(dǎo)熱性難度非常大，高導(dǎo)熱填料進(jìn)行填充改性，如氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、碳化硅等。復(fù)合后的材料導(dǎo)熱性由高分子本身和高導(dǎo)熱填料共同決定，導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱系數(shù)、形狀、粒徑、用量等因素都會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品的導(dǎo)熱性能造成影響。另外，導(dǎo)熱填料和基體界面間的相容性較差，填料易在基體中發(fā)生團(tuán)聚，致使分散不均勻，二者的表面張力也存在差異，會(huì)使界面間存在氣孔，增加材料熱阻，因此，需對(duì)導(dǎo)熱填料表面進(jìn)行改性。

為了研究熱壓過(guò)程對(duì)導(dǎo)熱填料分布的影響，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的斷面進(jìn)行了SEM拍攝。 FEP是脆性斷裂， 而添加了導(dǎo)熱填料后的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的斷面則相對(duì)粗糙, 有很多坑洼處。 沒(méi)有經(jīng)過(guò)熱壓的FEP/GBN 5樣品的斷面,，斷面中有許多片狀結(jié)構(gòu)和孔洞， 說(shuō)明導(dǎo)熱填料和環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)合并不緊密，導(dǎo)致環(huán)氧樹(shù)脂與導(dǎo)熱填料之間的界面熱阻較大，阻礙了導(dǎo)熱介質(zhì)的傳播，在界面處有較大的散射。經(jīng)過(guò)熱壓后的FEP/GBN 5樣品的斷面中，幾乎不存在孔洞，環(huán)氧樹(shù)脂和導(dǎo)熱填料之間的結(jié)合更加緊密，說(shuō)明使用熱壓的加工方式可以促進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)導(dǎo)熱填料的浸潤(rùn)，在基體內(nèi)部形成更完整的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò), 降低界面熱阻, 提升復(fù)合材料的導(dǎo)熱能力。

其導(dǎo)熱系數(shù)隨著導(dǎo)熱填料GBN添加量的增加而增加，但是提升的幅度并不大，當(dāng)添加量為5%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.593 W/(m K),提升了173.3%. 一方面是因?yàn)閷?dǎo)熱填料添加量較低，導(dǎo)熱填料之間不能相互接觸，存在大量的空隙，不能形成完整的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，另一方面可能是由于GBN與環(huán)氧樹(shù)脂之間的界面熱阻較大，固化過(guò)程中，環(huán)氧樹(shù)脂沒(méi)有完全浸潤(rùn)導(dǎo)熱填料，限制了導(dǎo)熱系數(shù)的提升。當(dāng)采用熱壓的加工方式進(jìn)行制備時(shí)，在低添加量下(1%和2%)，環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)與未熱壓的樣品相差不大，而隨著添加量的進(jìn)一步提升，經(jīng)過(guò)熱壓的樣品導(dǎo)熱系數(shù)則提升更大，F(xiàn)EP/GBN 5熱壓后樣品的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到了0.931 W/(m K)，相比于純環(huán)氧樹(shù)脂提升了329.0%。在較低添加量下，導(dǎo)熱填料在基體中的分布較為均勻，雖然使用熱壓的方式進(jìn)行加工，由于導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)不完整，也很難進(jìn)一步提升導(dǎo)熱能力。而當(dāng)添加量進(jìn)一步提升時(shí)，在熱壓的過(guò)程中，導(dǎo)熱填料會(huì)隨著聚合物熔體進(jìn)行流動(dòng)形成取向結(jié)構(gòu)，提升傳熱效率。此外, 在壓力的作用下，環(huán)氧樹(shù)脂還可以進(jìn)一步與導(dǎo)熱填料相互接觸，提升環(huán)氧樹(shù)脂與導(dǎo)熱填料之間的浸潤(rùn)程度, 從而減小界面熱阻, 弱化在界面上的散射, 提升導(dǎo)熱能力。


審核編輯黃宇