论文总字数：19825字

摘 要

环氧树脂以其众多的优异性能成为最重要的热固性树脂之一，被广泛应用于涂料、粘合剂和电子电气等方面，但是环氧树脂导热率较小，限制了其作为导热材料方面的使用，如果我们赋予环氧树脂优异的导热性，必将拓展环氧树脂的应用领域。此外，环氧树脂的抗冲击强度不足，也限制了环氧树脂的使用。为了提高环氧树脂的导热性和韧性，本实验将导热填料氮化硼（BN）添加到环氧树脂（EP）/聚醚砜（PES）共混体系中对其进行改性。

实验中通过无溶剂共混，浇注制得复合材料并对所得材料进行导热及力学性能研究。表征方法包括傅里叶红外光谱（FTIR），扫描电镜（SEM），热导仪以及撞击试验机。

实验中得到不同比例氮化硼(BN)的环氧树脂（EP）/聚醚砜（PES）共混体系，用以研究氮化硼含量对共混体系的导热率的影响。同时制取不含聚醚砜（PES）样品，用以探究聚醚砜对环氧树脂的导热及增韧效果。表征结果显示，复合材料的导热率从0.2 W/(m·K)提高到2.91 W/(m·K)；抗冲击强度从2.55 KJ/m²提升到4.21 KJ/m²。

关键词：环氧树脂 聚醚砜 氮化硼 导热率

The study on the thermal performance of Epoxy systems blended with poly (ether sulfone)

Abstract

Epoxy resin is one of the most important thermosetting resins because of its excellent performance. It is widely used in coatings, adhesives, electrical and electronic, etc. But it can not be used as a thermally conductive material because its low thermal conductivity. It would be widely used if we can get the thermally conductive of epoxy higher. In addition, epoxy has poor impact strength, another weak point of epoxy. In order to improve the thermal conductivity and toughness, we modified the epoxy systems blended with poly (ether sulfone) by adding the difference weights of boron nitride (BN).

In this work, we study the thermal and mechanical of the conductive material prepared by pouring without solvent. A series of characterization techniques and test methods including Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), thermal conductivity meter and impact testing machine.

To research the effects of different content of boron nitride on the thermal conductivity of the blends with epoxy/polyether sulfone , we make another team without polyether sulfone (PES) to study if the epoxy had been toughened by polyether sulfone .The results shows that the thermal conductivity of composites increased from 0.2 W/(m·K) to 2.91 W/(m·K) and the impact strength increased from 2.55 KJ/m² to 4.21KJ/m².

Key Words ：Epoxy; polyether sulfone; boron nitride; thermal conductivity

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2导热机理 1

1.2.1高分子材料导热机理 1

1.2.2高分子的导热模型 3

1.2.3影响高分子材料导热率的因素 6

1.3导热填料 7

1.4环氧树脂导热研究进展 9

1.5本文研究的意义和方法 10

第二章 实验 11

2.1 引言 11

2.2 实验原料 11

2.3 实验仪器和设备 12

2.4样品制备 12

2.4.1固化剂的选择 12

2.4.2共混方法 13

2.4.3实验步骤 13

2.5 表征方法 14

2.5.1光学显微镜 14

2.5.2红外光谱分析 14

2.5.3导热率的测量 14

2.5.4扫描电子显微镜分析 15

2.5.5冲击强度测试 15

第三章 实验结果及讨论 16

3.1红外分析 16

3.2导热分析 17

3.3 SEM分析 18

3.4力学性能分析 21

第四章 结论与展望 23

参考文献 24

致谢 26

绪论

1.1引言

高分子材料有很多优异的特点，如轻质、耐化学腐蚀、易加工成型、电绝缘性能优异、力学及抗疲劳性能优良等。其中导热高分子在航空航天、微电子包装、换热工程、化学工程和太阳能利用等领域的广泛应用，使其成为研究的热点之一。虽然绝大多数高分子都是绝缘体，具有优良的电绝缘性能，但是它们的热导率却很低，，一般在0.15W/(m·K) ～ 0.25W/( m·K) 范围,限制了高分子材料作为导热材料的应用。为了满足作为导热材料的应用要求，制备导热率较高且其他性能优良的导热复合材料受到了国内外研究者的广泛关注。

目前提高高分子材料导热性能的方法主要是添加高导热填料，常用的导热填料包括金属、金属氧化物，或某些陶瓷填料，如氮化硼、二氧化硅、碳化硅、氧化铝等。其中氮化硼表现出更高的热导率(约300 W/(m·K))，且具有良好的化学稳定性等优点。因此，氮化硼可有效提高高分子材料的导热性，所以可以作为制备填充型高导热复合材料的首选。

1.2导热机理

1.2.1高分子材料导热机理

导热的定义：在物体内的不同温度部位或者直接接触的不同温度的两个物体之间，物质不发生相对位移(宏观位移)，只是通过组成物质的一些单位:分子、原子以及自由电子等微观粒子的热运动来传递能量。热传导是能量(热量)传递的基本方式之一。

1822年，法国数学物理学家傅里叶提出导热的基本定律^[1]。该定律是在实验的基础上，对各向同性均匀物体中发生的稳态能量传递现象做科学总结，在物体内部的稳定温度场和热流密度建立相关关系，又被称作傅里叶定律。需要说明的是，傅里叶导热定律是一个唯象定律，学术界在理论上对其质疑时有发生^[2]。其表达式为:

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