摘 要

电子产业飞速发展，散热已成为制约电子元器件广泛运用的一个重要因素，开发性能更加优异的导热材料已是重中之重。本文选择粘结性能良好的环氧树脂为基体，以六方氮化硼粉为填料，通过不同粒径的BN粉体对环氧树脂基体的改性处理从而制得具备高导热性和高热稳定性的导热胶。研究表明，所选用的 h-BN粉，平均粒径分别为320 nm 和12um左右，结晶度与纯度较高，但团聚现象严重；通过测试h-BN 粉在无水乙醇中的 Zeta 电位并选择合适的分散剂研究结果来看，分散剂类型对超细 h-BN 粉的分散具有影响，随着分散剂的加入，BN粉的吸光度有明显的增加，最终选择KH570作为分散剂， 超声进行的时间定为50分钟，选择560w为超声功率。研究发现：在较低填充量下，粒径较小的h-BN粉对于导热性能提升效果较好；在较大填充量下，较大粒径的效果对于导热性能的提升较为突出。同时发现两者复配有利于导热胶的导热系数进一步的提升，在M12μm/M320nm=3/2时，添加量为40wt%的导热胶导热性能最佳，导热系数为1.2788 W/m.K。

关键词： BN粉 环氧树脂 导热胶 多粒径复配 导热系数

Study on the Preparation of Thermal Plastic

with Composite h-BN Particles

Abstract

With the rapid development of the electronics industry and electronic components on the requirements of the increasingly high heat, the development of more excellent thermal conductivity material is the most important. Electronic thermal conductive materials are mainly epoxy resin, silicone and polyurethane three, of which the most widely used epoxy resin. In this paper, the hexagonal boron nitride powders with excellent thermal conductivity is selected as the matrix and the BN powders with different particle size is used to modify the epoxy resin matrix to obtain high thermal conductivity and high thermal stability the heat of the plastic. The results show that the average particle size of the selected h-BN powders is about 320 nm and 12um, the crystallinity and purity are high, but the agglomeration is serious. By testing the zeta potential of h-BN powders in absolute ethanol and selecting a suitable dispersant it shows that the dispersant type has an effect on the dispersion of ultrafine h-BN powders. With the addition of dispersant, the absorbance of BN powders increase obviously. KH570 is chosen as the dispersant, the ultrasonic time is 50min, and the ultrasonic power is 560W. It is found that the h-BN powders with smaller particle size had better effect on the thermal conductivity than the lower filling capacity. The larger the particle size has better effect. It is found that the thermal conductivity of the thermally conductive adhesive is 1.2788 W / m.K at the concentration of M12μm / M320nm of 3/2.

Key words: BN powders Epoxy resin Thermal adhesive

Multi - particle size compound Thermal conductivity

目 录

摘要……………………………………………………………………………………i

Abstract……………………………………………………………………………ii

目录……………………………………………………………………………………i

第1章 文献综述………………………………………………………………… 1

1.1热界面材料及其导热机理…………………………………………………… 1

1.1.1热界面材料导热机理……………………………………………………… 1

1.1.2导热模型…………………………………………………………………… 3

1.2导热胶的研究进展………………………………………………………………5

1.2.1环氧树脂基体…………………………………………………………………5

1.2.2 BN粉填料……………………………………………………………………7

1.2.2.1 BN粉的性质………………………………………………………………7

1.2.2.2.BN的制备方法……………………………………………………………8

1.2.2.3.BN粉的应用………………………………………………………………9

1.2.3导热胶得制备方法……………………………………………………………10

1.2.3.1环氧树脂导热胶的制备……………………………………………………10

1.2.3.2导热绝缘硅橡胶的制备……………………………………………………10

1.3 小结……………………………………………………………………………10

第2章 研究目标、内容及方法……………………………………………11

2.1.1研究目标……………………………………………………………………11

2.1.2研究内容……………………………………………………………………11

2.1.3需要解决的关键问题………………………………………………………11

2.2研究方法…………………………………………………………………………11

2.2.1 BN粉体的制备与环氧树脂的准备…………………………………………12

2.2.2 BN粉体的表征分析…………………………………………………………12

2.2.3 h-BN粉的分散………………………………………………………………12

2.2.3.1超细BN粉的pH-Zeta电位的测量……………………………………12

2.2.3.2BN在无水乙醇中的分散………………………………………………12

2.2.4导热胶的制备……………………………………………………………12

2.2.5 导热系数测试……………………………………………………………13

第三章 实验结果及分析………………………………………………………14

3.1 两种粒径BN粉的表征…………………………………………………………14

3.2 超细BN粉的pH-Zeta电位测量………………………………………………15

3.3导热胶的导热系数的测定与分析………………………………………………17

3.4小结…………………………………………………………………………21

第四章 结论………………………………………………………………………21

参考文献……………………………………………………………………………22

致谢………………………………………………………………………………26

第一章 文献综述

1.1热界面材料及其导热机理

热界面导热材料（Thermal Interface Material，TIM）^[1-3]是一种散热材料，广泛用于IC封装和电子元器件。但是使用性经常并不能如人所愿。主要是由于电子元件与散热器之间不能接触的很良好，这样便会导致热量不能及时排出。然当我们使用热界面材料这一问题便得到了有效地解决。时代在发展时代在进步，热界面材料的需求也在发展增多，要求也越来越高。初始时人们对热界面材料要求比较低，可能高导热性就可以满足使用，然而仅一项或者两个优异的性能已经更不上时代的潮流了，因此对热界面材料提出了更高的要求。柔韧性，绝缘性已逐步纳入选择热界面材料的考量范围。当然还有许许多多的特点也需要考虑如简易安装性，易制取等等。在人类生活发展中，热界面材料的重要性已不言而喻。

电子元件的工作性能的好坏使用寿命的长短被散热牢牢制约，所以为了达成这些目标，高性能导热复合材料的出现已是迫在眉睫。聚合物性能优异，主要具有抗化学腐蚀，加工简易，抗疲劳性，电绝缘性优良等性能。环氧树脂，有机硅和聚氨酯主要应用于电子导热材料，以这三样为基体可制取得满足使用的导热材料。环氧树脂在复合导热材料如导热胶方向的应用很普及，以具有高导热性的纳米结构非金属材料作为添加剂，改性环氧树脂，以此来制备具有优良的热学性能纳米复合导热界面材料。这项课题研究意义重大，国内外很多学者都在研究。

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