高导热填充型环氧树脂复合材料研究进展

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1、第２９卷第７期中国塑料Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．７２０１５年７月ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＪｕｌｙ，２０１５高导热填充型环氧树脂复合材料研究进展王唯贻，杨彪＊（北京工商大学材料与机械工程学院，北京１０００４８）摘要：对填充型环氧树脂基高导热材料的最新研究进展进行了总结，从导热机理、新型导热填料、构建完善有效的导热网络以及填料与环氧基体间界面层结构设计等方面进行了分析，提出了该研究领域的技术关键点和发展趋势。关键词：环氧树脂；高导热；导热填料；界面层；导热网络中图分类号：ＴＱ３２３．５文献标识码：Ａ文章编号：１００１－９２７８（２０１５）０７－００１３－０７Ａｄｖａ

2、ｎｃｅｄＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＨｉｇｈＴｈｅｒｍａｌｌｙＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｌｅｄＥｐｏｘｙＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ＊ＷＡＮＧＷｅｉｙｉ，ＹＡＮＧＢｉａｏ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｌａｔｅｓｔａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｏｆｉｌｌｅｄｅｐｏｘｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｍｅ

3、ｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ，ｎｅｗｔｙｐｅｏｆｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｌｅｒｓａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｌａｙｅｒｂｅｔｗｅｅｎｆｉｌｌｅｒｓａｎｄｅｐｏｘｙｍａｔｒｉｘｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｎｄｈｏｔｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｐｉｃｓｏｆｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｌｙｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｅｐｏｘｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒ

4、ｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ；ｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ｔｈｅｒｍａｌｌｙｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｌｅｒ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅｌａｙｅｒ；ｔｈｅｒｍａｌｌｙｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｎｅｔｗｏｒｋ与环氧基体间界面层结构设计等方面进行了分析。０前言１填充型环氧树脂复合材料导热机理环氧树脂由于其优良的力学性能和介电性能，在电器封装、变压器浇注体、线路板以及其他领域得到了热传递的载体包括电子、声子和光子。大多数聚［１］广泛的应用。但由于环氧树脂热导率低（＜０．２Ｗ／合物无自由电子存在，分子运动困难，热传导主要是晶ｍ·Ｋ），容易在

5、器件运行过程中产生热量积聚，使内应格振动的结果，声子是主要热能载体。环氧树脂结晶［２－３］力增加，导致制品开裂等一系列问题。因此，在对度低，声子散射大，热导率低。而无机非金属材料自由导热性能要求较高的领域，需要环氧复合材料具有高电子少，晶格振动是主要导热途径，声子的散射小，导导热、良好的加工性及高性价比等优越的综合性能。热作用强，如氮化硼、碳化硅等都具有较高的热导率。为有效地提高热导率，在环氧体系中添加高导热性能填充型环氧复合材料主要通过声子来传递热量。填料是一种通用的方法。此类填充型环氧树脂基复合加入导热填料，一方面使热量沿着填料迅速转移，提高材料导热性能

6、的提升主要是通过导热填料在树脂基体热导率；另一方面导热填料和基体之间会产生界面中相互搭接形成导热网络，提升体系对声子或电子的热阻。传导能力，使导热性能提高。本文对填充型环氧树脂低填充量时，导热填料孤立的分散在环氧基体中，基高导热材料的最新研究进展进行了总结，从导热机基体的导热性能和填料与基体之间的界面热阻是复合理、新型导热填料、构建完善有效的导热网络以及填料材料导热性能的决定因素。为获得更高的导热性能，需要提高导热填料的用量，达到或超过逾渗阈值，使导收稿日期：２０１５－０４－２０热填料相互接触形成导热网络。因此，填料的导热性　＊联系人，ｙｂｉａｏ＠ｂｔｂｕ．

7、ｅｄｕ．ｃｎ能，导热网络的完善程度，填料与环氧基体的界面性质·１４·高导热填充型环氧树脂复合材料研究进展决定了复合材料的导热性能。优，但由于其自身热导率较低，在相同填充量下，复合［１１］导热性能与填料加入量的关系可分为３个阶段：材料的导热率要低于其他填料体系。（１）分散阶段，即填充物均匀分散在基体中，热导率随２．３氮化物填料填料体积分数增大而增加；（２）导热网络形成阶段，即氮化物是最近导热填料的研究热点，它们具有致沿热流方向导热网络从无到有形成串联模式，并随填密的原子晶体结构。相对于氧化物，其热导率高、线膨料量增加成为并联模式，热导率显著增加；（３）导热链胀

8、系数低、电绝缘性好，广泛用作导热封装材料，是一偏离阶