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摘要：基于工业产业快速发展的背景下，对于生产材料的质量以及数量要求逐渐增加，为了保障材料满足生产需求，我国针对导热绝缘高分析复合材料进行了充分研究，确保导热绝缘高分子复合材料的实际应用效果能够得到有效提升。为此，本文通过对热固性树脂导热复合材料、热塑性树脂复合材料进行充分研究。了解材料的制备方法，以及导热绝缘高分子复合材料在实际中所受到的各种影响，确保导热绝缘高分子复合材料在我国可以得到有效运用。

关键词：导热绝缘高分子；热固性树脂；热塑性树脂；复合材料

0引言

电子组装技术和封装技术在得到优化与创新后，在实际应用中组装密度逐渐增加，但由于各种电子元件的体积逐渐缩小，功率性能以及运行频率在快速提升的情况下，电子元件运行时所产生的热量也会逐渐增加。为了确保电子元件在高温下保持稳定运行，则需要及时利用散热材料，及时隔绝高温，保障电子元件运行效果。另外，在航天航空领域中对于导热绝缘高分子复合材料的使用逐渐增加，由于飞行器在实际使用中会因摩擦产生出大量热量，只有使用导热绝缘材料才能够满足飞行器实际应用需求，但该材料在实际生产制作以及应用的过程中存在一定难度，加上价格成本相对较高。为此，我国加强了对导热绝缘高分子复合材料的研究力度，减少生产制造难度的同时，也能够降低成本，确保导热绝缘高分子复合材料能够得到有效运用。

1热固性树脂导热复合材料

1.1环氧树脂

BN作为一种耐高温材料，内部进行可以减少温度散射，成为当前导热绝缘高分子复合材料中研究的主要材料。Bujard等人在对BN研究过程中，将其融入到环氧乙烷材料当中，由于受到加工温度以及材料质量影响，使得材料的热导率受到了影响，为此，在实际应用BN材料时，最大填充量控制在30%左右。此时复合材料的热导率也有所降低，达到了2.3W/（m.K）。此外，Bujard等人还研究了AIN/环氧树脂体系。通过对键逾渗模型的有效运用，获得了逾渗起点。起点为0.12-0.18，逾渗指数为1.75。C.P.Wong等人在导热绝缘高分子复合材料研究的过程中，主要是利用Si、Al2O、AIN等材料，将Si粒子进行包裹，并将其填充到聚环氧乙烷复合材料当中，从而对该材料的热导率以及弹性模量等性质进行具体分析，由于所填充的粒子大小为13μm左右，加上呈现出了完美的球形，而Al2O粒子形状则接近球形，所以在实际填充的过程中，使得SCAN填充复合材料热导率得到提升，当粒子体积填充数达到了50%左右的情况下，材料的热导率则达到了1.96W/（m.K）。Si粒子在实际应用中，可以降低复合材料的热导率，加上Si材料本身的热导率则相对较低，所以整体复合材料热导率也相对较低。而AIN材料的热导率则是达到了220W/（m.K）以上，所以整体热导率也会有所增加。而SCAN填充复合材料弹性模量相对较高，主要是由于在AIN的作用下，与环氧树脂基体之间所产生的效果相对较好。

YunshengXu等人，针对AIN高分子复合材料进行了研究，并采取电子封装材料作为基础，在最终研究后，发现AIN晶须在实际填充的过程中，可以通过对硅油进行有效处理，促使所获取的无机物热导率能够得到有效提升。主要是由于硅油的有效运用，对晶须表面性能进行了有效改善，促使晶须与基体的结合效果得到有效提升，同时也有效减少了填料气孔，同时也降低了聚合物基体接触面气孔，使得接触热阻得到了减少。此外，通过对硅油处理后，AIN晶须在实际填充后，体积达到了60%的情况下，复合材料的热导率则会达到最大化。最大值可达到11.0W/（m.K）。但是研究的过程中，发现在加入一定含量的AIN物质后，复合材料的拉伸强度有所降低，性能低于树脂基体，甚至在遇水的情况下，会对复合材料造成降解影响。F.Danes等人则在研究的过程中，指出高分子复合材料热导率达到了3W/（m.K）左右的情况下，可以满足材料封装使用要求。另外，高分子复合材料在实际应用中，不仅对材料的热导率要求较为严格，还需要针对复合材料中的各项性能指标进行分析，避免因复合材料中所使用的填料质量存在问题，导致复合材料的性能有所降低，例如柔韧性或者加工性能等，对复合材料的实际应用造成了严重影响。

1.2聚苯并恶嗪

H.Ishida等人结合导热绝缘高分子复合材料的性能，针对AIN/聚苯并恶嗪体系的热容进行了深入研究。将AIN与单体材料进行混合后，放在高温环境下，单体会发生聚合反应，从而获取相应的复合材料，并对所获取的材料使用调制式进行测定，获取复合材料的热容，最终发现填料体积填充分数对热导量有着一定关系，最终工作人员通过研究，获得了预测AIN/聚苯并恶嗪体系热容公式，在整个研究过程中，对于复合材料的热导率并未进行相关研究。除此之外，以上等人对BN/聚苯并恶嗪体系也进行了研究，在材料体积填充达到了78%左右的情况下，对复合材料的热导率进行了检测，最终获得的热导率数值为32.5W/（m.K）。而填料填充量主要受到以下几方面因素影响。1）由于在实际研究的过程中，双酚A甲胺化聚苯并恶嗪黏度相对较低，但BN表面功能基团相对较多，其中包含了伯胺、仲胺以及羟基等，也就能够与BN产生作用，促使填料能够与聚合物之间实现充分融合。2）在本次研究的过程中，所使用的BN属于双尺寸分布，可以实现大面积填充，所制作的复合材料热导率也会得到有效控制，甚至在200℃的环境下，存储模量以及损失模量也会保持不变，即便随着温度的提升复合材料的各项性能也会不变。但在高温环境下，复合材料的吸水率则会有所降低。

2热塑性树脂复合材料

2.1聚氨酯

XLu等人在针对导热绝缘高分子复合材料研究时，制备了Al2O3粒子、碳纤维填充聚氨酯复合材料。在实际研究的过程中，主要是针对粒子的形状以及纤维的长度，是否对复合材料的热导率会产生影响。为此，在研究时需要使用了两种不同类型的Al2O3粒子，其中一种Al2O3粒子半径则达到了20μm（A-1），而另外一种则是达到了100μm（A-2），当体积填充分数达到10%的情况下，最终测得粒子半径为20μmAl2O3，所制作的复合材料热导率为0.125W/（m.K），而另外一种Al2O3粒子所制作的复合材料热导率则为0.122W/（m.K）。而出现该情况的主要原因是由于在Al2O3粒子半径相对较低的情况，填料体积填充分数未达标，导致Al2O3粒子在发生反应后，所形成的导热网链较小，也就使第一种Al2O3粒子热导率要高于第二种Al2O3粒子。而在碳纤维半径选择的过程中，则是选择了长度为100um（C-1）碳纤维和30μm（C-2）的碳纤维。当体积填充分数控制在10%的情况下，长度为100um（C-1）碳纤维所制作的复合材料热导率则是达到了0.800W/（m.K），而长度为30μm（C-2）的碳纤维所制作的复合材料热导率则为0.4100W/（m.K），出现该情况的主要原因是由于纤维材料在实际应用的过程中，并不容易产生导热网链，能够对聚合物的结晶会造成一定的破坏影响，为此，在实际使用越长的碳纤维时，复合材料热导率也会得到增加。

XLu等人在研究的过程中，则是对Al2O3粒子、碳纤维填充聚氨酯复合材料的热导率、材料的吸水性以及材料的绝缘性进行了全面研究，同时与BN填充的有机硅聚合物性能进行了相应的比较。在确保体积填充分数保持相同的状态下，碳纤维填充聚氨酯复合材料热导率相对较高，而Al2O3粒子所制作的复合材料则由于受到自身填料影响，导致热导率相对较低。以上两种复合材料相对于BN填充的有机硅聚合物而言，其热导率相对较高。当填料体积填充分数达到10%的情况下，Al2O3粒子填充复合材料在实际检测中，其热导率则可以达到0.125W/（m.K），而此时碳纤维填充聚氨酯复合材料热导率则相对较低，仅仅达到了0.800W/（m.K）。不过BN填充的有机硅聚合物由于自身填料热导率相对较高，加上填料使用率相对较多，所以该复合材料的热导率达到了10.022W/（m.K）。以上可知，复合材料在实际制备的过程中，所使用的填料自身热导率不同，那么复合材料的热导率也会出现一定差异。而且碳纤维材料在实际应用时，碳纤维长度越长，在产生反应后会自动折断，无法继续提升复合材料的热导率，而使用长度较短的碳纤维在发生反应后，导热网链相对较短，也就导致所生产的复合材料热导率降低，也就导致碳纤维填充聚氨酯复合材料热导率较低。

2.2聚酰亚胺

聚酰亚胺材料在工业生产领域应用的过程中，主要是作为电子工业的电路板生产原料，在使用聚酰亚胺材料制作复合材料的过程中，主要采取原位合成法进行制作。相关研究学者则是通过利用AIN、单体1，2，4，5苯四酸酐、二氨基二苯醚等材料进行混合使用，并在其中加入一定含量的3－缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷（GPTS），将其作为偶联剂，从而与以上三者材料产生化学反应，以此制AIN填充的聚酰亚胺复合材料。聚酰亚胺自身的热导率达到了0.22W/（m.K）左右，而使用该材料所制备的复合材料热导率则会有效增加，在使用AIN时，体积填充分数达到了32%左右的情况下，所制备的复合材料热导率则会提升。在实际研究的过程中，发现在制备复合材料时，偶联剂的使用量对于材料的热导率会产生一定影响。偶联剂使用过多或者使用过少，都会造成材料热导率降低，而使用适量的偶联剂，则可以有效处理AIN填充料表面，并与基体之间接触性能得到提升。偶联剂在使用过多的情况下，偶联剂则会出现分散的情况，甚至在复合材料中出现声子散射问题，最终造成所制备的AIN复合材料热导率降低。

王嘉骏等人在实际研究的过程中，则是通过使用了原位复合法，以此完成对聚酰亚胺复合材料的制备。在实际应用的过程中所使用的单体材料主要包含了丙二醛（MDA）、均苯四甲酸二乙酯（BTDE）。以上两种材料在一定条件下发生反应时，可以获得聚酰亚胺复合材料。其中在AIN体积填充分数达到80%的情况下，AIN填料与高分子材料之间的结合效果则回到最大值，而所制备的高分子复合材料热导率则会达到4.38W/（m.K）。

2.3聚乙烯

聚乙烯作为塑料原材料，在我国使用量相对较大，通过对该材料制作导热绝缘高分子复合材料，对于我国工业领域的进一步发展能够起到良好的促进作用。Geon-WoongLee等人在导热绝缘高分子复合材料研究的过程中，对不同类型的填料填充聚乙烯复合材料的热导率进行了检测。其中主要是对AIN填充材料进行研究，对AIN粒径为4μm与AIN粒径为20μm的两种大小不同的材料进行分析，并与BN填料进行比较。AIN自身热导率可以达到180W/（m.K）左右。而BN材料主要以片状为主，自身的热导率则是达到了30W/（m.K）左右。在研究的过程中，将体积填充分数控制在60%的情况下，所使用粒径为4μm的AIN填充复合材料热导率达到了2W/（m.K）；而使用粒径为20μm的AIN填充复合材料热导率则达到了2.42W/（m.K）。结合以上研究可发现，在材料填充量相对较高的情况下，粒径越大的填充料所制作的复合材料，其热导率则会相对较高，主要是由于在制备复合材料的过程中，粒径越大的粒子在实际使用时所形成的导热通路越厚，也就导致导热率越高。除此之外，在提前将AIN粒子进行表面处理的情况下，会与聚合物基体之间发生良好的化学反应，二者混合效果也会得到有效提升。而在使用BN作为填充物生产复合材料时，将体积填充分数控制在50%的情况下，其热导率则达到了3.57W/（m.K）。Geon-WoongLee等人在实际研究的过程中，则是填充料本身进行深入研究，其中以AIN粒子与BN填料为主，其中在保证所制备的复合材料热导率保持相同情况下，AIN体积填充分数要超出BN的填充分数，这就说明在实际制备高分子复合材料的过程中，BN材料在使用时更加容易形成导热网链，而且要远超出AIN粒子材料更容易形成导热网链，加上BN材料的表面功能基团，与聚合物之间在产生反应的过程中，其相互作用效果相对较高。

当制备导热绝缘高分子复合材料的过程中，同时使用AIN/SiC复合材料、AIN/针尖状硅灰石材料的过程中，会有效提高复合材料的性能。主要原因是由于复合填料中含有一定的SiC与硅灰石，二者可以为材料所产生的反应提供相应的辅助作用，即便填料填充分数相对较低时，辅助填料的有效运用，会加快填料形成导热网链速度，不过在填充体积填充分数超出临界值的情况下，主填料在形成导热网链的情况下，辅助填料在实际应用中的作用则会大打折扣。

2.4其他热塑性树脂

YangLiu、Yi-FengWang等人在研究导热绝缘高分子复合材料的过程中，则是对BN/聚对苯二甲酸丁二醇酯材料进行了具体分析研究。在实际分析过程中，通过在环对苯二甲酸丁二酯中，倒入适量的BN填料，二者在混合后，则需要对其进行加热，随后倒入一定含量的催化剂，从而产生化学反应，最终获得BN/PBT复合材料。该复合材料在制备完成后，其形状以及内部成分，对于该复合材料的导热性能会产生一定影响，不过在实际研究中对该材料的热导率并未进行检测。而SuzhuYu等人在实际研究的过程中，则是以AIN/聚苯乙烯复合材料为主，在研究中发现AIN粒子在呈现分散状态的情况下，会将PS粒子进行包围，则此时所生产的复合材料的热导率则会得到有效提升。另外，在研究检测的过程中，复合材料热导率会受到AIN粒子大小以及填充量的影响，同时也会受到PS粒子与温度等因素的影响。也就是说，当PS粒子粒径在达到2mm的情况下，其制备的复合材料热导率则会有效增加，而此时AIN填充量达到复合材料体积的20%左右情况下，所制作的复合材料热导率要远高于2mmPS粒子的复合材料。

结束语：

综上所述，目前我国对导热绝缘高分子复合材料的研究力度逐渐增多，并结合不同的复合材料，对材料的热导率进行了全面检测。同时在研究中发现，在填料体积填充分数保持在一定范围内，所制备的复合材料热导率才会得到提升。而在本文研究的过程中，则是通过对热固性树脂复合材料以及热塑性树脂复合材料进行全面研究，确保在控制好填充材料性能的同时，保障复合材料的热导率能够得到有效提升，为日后的导热高分子复合材料的有效研究提供良好帮助。

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