【正文】 l2O3 0 10 20 30 40 500 .2 00 .2 20 .2 40 .2 60 .2 80 .3 00 .3 20 .3 40 .3 60 .3 80 .4 00 .4 20 .4 40 .4 60 .4 80 .5 00 .5 2 導熱系數(W/mK)氧化鋁含量（ wt%）未改性氧化鋁改性氧化鋁 圖 改性 Al2O3和未改性 Al2O3填充環(huán)氧樹脂制得復合材料的導熱系數 表 提高百分比（ %） 0 10% 20% 30% 40% 50% 原始 Al2O3 0 改性 Al2O3 河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)論文 11 圖 ，隨著 Al2O3填料的增加，復合材料的導熱系數 逐漸 增加。當添加量相同時，改性后的 Al2O3比未改性的 Al2O3制備出的環(huán)氧樹脂復合材料的彎曲強度要大，這是因為改性后， Al2O3 在樹脂基體中分 散均勻，且與基體環(huán)氧樹脂的相容性有所提高，界面結合能力較強，在裂紋擴展過程中，能充分吸收、傳遞、分散材料所受的應力，從而提高材料的彎曲強度。通過對填料 Al2O3 的改性，復合材料的導熱性，力學性能等有了改變，結論如下： （ 1）用硅烷偶聯(lián)劑對 Al2O3進行接枝改性，通過紅外譜圖可知， Al2O3的表面成功接 枝上了硅烷偶聯(lián)劑 。在這幾個月的實驗期間， 我 知道了書本知識與實踐相聯(lián)系的重要性，并逐漸的將書本知識運用到實驗中。 當然，做實驗不會是非常順利的，在實驗中遇到問題不能解決時，張老師耐心聽我講所遇到的問題，積極幫助我，提點我的實驗，一步一步引導，最后成功完成了實驗。 K)，改性的導熱系數是 (m純環(huán)氧樹脂的斷裂面呈河流斷裂形貌，斷裂面比較光滑，說明純環(huán)氧樹脂為脆性斷裂。對于填充型環(huán)氧樹脂來說，填料與基體的相容性是影響導熱系數的一重要因素，當對 Al2O3 接枝改性后，改變了其表面積，使其在基體中的分散性更好，提高了與基體的相容性，故改性后的材料的導熱性比未改性的要好。在 1634cm1 處的吸收峰是 OH 的彎曲振動。 1oC ，每組測量三根樣條，載荷的下降速度是 2mm/min，初始附加力 4N 左右。在本實驗中采用西安夏溪科技有限公司的 TC3000 系列導熱儀對材料的導熱系數進行測量。 圖 Al2O3表面改性原理 固化 劑用量的確定 胺類作為固化劑時其用量的多少可用下式計算： 胺類用量 =MG/Hn % 式中， M為胺的分子量， Hn為固化劑含有的活潑氫的數目， G是環(huán)氧值（每100g 環(huán)氧樹脂中所含的環(huán)氧當量數）。 （ 3）填料的微觀分布。當填料添加量相同時，填料自身的導熱系數越大，制備出的復合材料的導熱性越好。金屬材料又分晶體金屬材料和非晶體金屬材料，金屬晶體內部含有大 批 的自由電子，導熱機理主要是聲子和電子 一同起作用 ，但聲子作用 很渺 小，所以主要是電子起導熱作用；非晶體金屬可看作是晶粒極細的晶體，可用類似于晶體結構中的聲子來分析導熱性能。 Kozako 等在環(huán) 氧樹脂中添加 60 vol%，粒徑為 10μ m 的 Al2O3 得到導熱系數為 (m研究表明：填料粒子形 態(tài) 及其空間 散布 等因素對材料的導熱系數有很河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)論文 3 大的影響，由于制備出的材料的內部有很多 小 孔，所以即便是接近填充極限也很難實現(xiàn)材料的高導熱性。顯在型的又分為加成聚合型和催化型兩種，加成聚合型就是 在反應時， 使環(huán)氧基開環(huán) 再 進行聚合反應，最終參與到網狀結構中；催化型是以陽離子或陰離子 的形式 打開環(huán)氧基 開始發(fā)生 加成聚合反應，最終不參與到網 狀結構中。然而 將無機非金屬材料作為填料，環(huán)氧樹脂為基體，將兩者混合制備出的復合材料的各方方面的性能都有很好的提高，能夠滿足現(xiàn)代生產的需要。之前的傳統(tǒng)金屬材料，導熱性 能良 好，但是有不耐腐蝕、導電、質量重、成本較高等缺點，不能滿足科技日益發(fā)展的需求，于是人們逐漸采用一些高分子材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料。為了對高導熱材料進行研究，本文以環(huán)氧樹脂（ E51）為基體，以氧化鋁（ Al2O3）為填料，制備了導熱性較高的復合材料。 用來制備復合材料的原料種類有很多，塑料基材料是其中的一種，它是發(fā)展較快、被應用最廣泛的，原因是其具有絕緣性好、質量輕、成本低、制備簡單等優(yōu)點。因為含有活潑的環(huán)氧基團，河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)論文 2 環(huán)氧樹脂可與多種固化劑發(fā)生交聯(lián)反應而形成具有三維網狀結構的不溶、不熔的高聚物 [6]。 環(huán)氧樹脂導熱率的研究 制備 高導熱性能 的 環(huán)氧樹脂方法有兩種，一是直接合成結晶性高或高取向度的本體環(huán)氧樹脂，這種方法制備過程復雜，成本較高，沒有被廣泛采用。 Yu 等 [10]報道了用石墨納米片來填充環(huán)氧樹脂制得的復合材料的導熱性能。 結果發(fā)現(xiàn)，復合材料的導熱系數會隨 Al2O3 用量的增加而增加，當 Al2O3的填充量達到 50 wt%時，復合材料的導熱系數可以達到 (m非金屬材料的熱量擴散速率主要取決于臨近原子或基團的振動，非晶體非金屬材料的規(guī)律性差，引起聲子 明顯 的非彈性散射，熱導率明顯下降。由前面的論述，我們知道非金屬材料的導熱主要靠聲子，界面面積增大會使兩相間聲子散射，增大熱傳導阻力。由于復合材料的導熱性能受界面熱阻的影響，因此，想要提高材料的導熱性能，降低界面熱阻是關鍵。在 25oC 下抽真空約 2h，至溶液中無氣泡后于常壓下固化。 1oC，電壓，慢速測量，間隔 5min。 吸水性測試 取每個組分的樣條，要求體積、表面積、質量大小一致，將這些樣條在 60oC的真空干燥箱中干燥 24h 后，對每個樣條稱取質量、記錄，然后，將其均放在常溫蒸餾水中浸泡 24h 取出，用脫脂棉將表面水分擦干，再依次稱重，觀察分析兩次質量的變化，計算出吸水率。改性后的 Al2O3粉末的譜圖除了 3444cm1和 1642cm1的吸收峰外，還出現(xiàn)了其他的峰， 1381cm1處是 CH2基 的 彎曲振動的吸收峰； 1475cm1和 1138cm1處的峰分別是 NH的 彎曲振動和 CN的 伸縮振動的吸收峰。 0 10 20 30 40 500102030405060708090100110120130140 導熱率提高百分比(%)氧化鋁含量(wt%) 未改性 改性 圖 河北工業(yè)大學 2020屆本科畢業(yè)論文 12 三點彎曲測試結果 三點彎曲的測試結果如下圖 0 10 20 30 40 50859095100105110115彎曲強度（Mpa）氧化鋁含量（ wt%）未改性 改性 圖 改性 Al2O3和未改性 Al2O3填充環(huán)氧樹脂制得復合材料的彎曲強度 從圖中可以得出，隨著 Al2O3 含量的增加，彎曲強度先增大后減小，在填充量 30wt%時，達到最大值。 （ a） （ b） （ c） 圖 （ a）為純環(huán)氧樹脂，（ b）為 Al2O3/環(huán)氧樹脂復合材料，（ c）為改性后 Al2O3/環(huán)氧樹脂復合材料 吸水性測試結果 將浸泡在蒸餾水中 24h 的樣條依次取出擦干表面后稱量，計算出每一組分的吸水率，如表 所示。 （ 4）改性后的 Al2O3 制備出的復合材料其吸水性能下降，這一性能，在封裝材料上有很大的應用。