石墨烯基导热绝缘硅橡胶的制备与性能研究

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1、中图分类号：TQ333.93论文编号：102870618-SZ062学科分类号：085204硕士学位论文石墨烯基导热绝缘硅橡胶的制备与性能研究研究生姓名王军专业类别工程硕士专业领域材料工程指导教师胡晓丹副教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialsScienceandTechnologyPreparationandperformanceofgraphene-basedthermalinsulationsi

2、liconerubberAThesisinMaterialsEngineeringbyWangJunAdvisedbyA/Prof.HuXiaodanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航

3、天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2018年4月3日南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要导热绝缘材料广泛用于电子封装胶领域，散热与绝缘是保证电子器件正常工作的关键，聚合物与导热绝缘填料的复合是制备电子封装胶的常用方法。传统型无机导热绝缘填料的添加量范围为30%-150wt%，高比重的添加量使得聚合物的其他性能受到影响，比如机械性能的下降。本课题采用石墨烯表面负载导热绝缘粒子（二氧化硅、氮化硼、氧化锌）复合材料作为填料，以加成型室温硫化硅

4、橡胶为聚合物基体，在较低掺量的情况下制备研究了导热绝缘硅橡胶。首先以氧化还原法成功制备了石墨烯（RGO）以及用乙烯基三乙氧基硅烷对石墨烯接枝改性（FRGO）。RGO作为石墨烯复合填料的基底材料；利用FRGO的疏水亲乙醇的特性，在石墨烯基复合填料与硅油混合时，使用硅烷改性不仅可以增加填料的分散性，而且乙烯基的接入填料表面可以参与硅橡胶硫化时的硅氢加成反应，提高了填料与基体间的界面作用力。分别用溶胶凝胶法、溶剂热法、前驱体高温反应法制备了二氧化硅/石墨烯（SiO2/RGO）、氧化锌/石墨烯（ZnO/RGO）、氮化硼/石墨烯（BN/RGO）复合材料。相关表征手段表明，SiO2/RGO

5、表层负载物为二氧化硅颗粒和少部分非晶态二氧化硅亚结构；ZnO/RGO表层负载物为六方纤锌矿结构的氧化锌；BN/RGO表层主要负载物为六方氮化硼。确定室温固化硅橡胶的配比后，将制备得到的三种石墨烯基复合填料使用硅烷改性后与硅橡胶复合，得到导热绝缘复合硅橡胶。1.0wt%掺量的SiO2/RGO、ZnO/RGO、BN/RGO复合硅13橡胶，热导率相对于纯硅橡胶分别提升了75.0%、80.5%、58.8%，体积电阻率分别为9.3×10Ω·cm、14111.1×10Ω·cm、6.0×10Ω·cm，导热绝缘性能优异。且随着填料的增加，复合硅橡胶的热膨胀系数下降，耐热性能提升，介电常数与介电

6、损耗保持在较低值，在电子封装材料领域，具有优秀的热学、电学性能。1.0wt%掺量时，复合硅橡胶的拉伸强度平均上升了125.6%、断裂伸长率平均提升了123.8%、硬度平均提升了24.4%，机械性能没有因为填料的掺入而下降且有一定程度的提高。相比需要高掺量传统导热绝缘填料的硅橡胶，本实验研究制得的硅橡胶获得导热绝缘性能的同时，硅橡胶的机械性能同时得到提升。关键词：导热绝缘，电子封装胶，石墨烯，二氧化硅，氧化锌，氮化硼I石墨烯基导热绝缘硅橡胶的制备与性能研究II南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文ABSTRACTThermalinsulationmaterialsarewid

7、elyusedinelectronicencapsulationadhesive,heatdissipationandinsulationisthekeytoguaranteethenormalworkoftheelectronicdevices,polymerwiththermalinsulationfilleristhecommonpreparationmethodofelectronicpackagingadhesive.Conventionalinorganicthermalinsu