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摘 要

随着当今时代高新微电子行业高速发展。尤其是电子信息、通信工程、航空航天、日常交通等技术领域。其内部各元件工作效率大幅度提升，但是元器件受局部过热影响，尤其是在设备性能，稳定性，寿命方面影响较大。传统材料不能满足人们的需求，电子元器件可以应用具有质量轻、价格低、便于加工、机械强度高等优点的高分子材料。聚苯乙烯具有易成型加工、价格低廉、电气绝缘性能优良等优点。可以对聚苯乙烯进行改性，将氧化铝与聚苯乙烯进行溶液共混和热压制得具有高导热、高绝缘且保持其原有良好性能的复合材料。

本课题通过在聚苯乙烯/氧化铝基体中加入大尺寸聚丙烯微球构建三维导热网络制备高导热聚合物基复合材料。主要研究制备工艺、聚苯乙烯微球/聚丙烯微球配比和填充量等要素对热导率的影响，研究填充型复合材料的导热机理 。

关键词：复合材料 热导率 聚苯乙烯 氧化铝 聚丙烯

Preparation and thermal conductivity of Polystyrene / polypropylene microspheres / alumina composites

Abstract

With the development of high-tech microelectronics industry. In particular, electronic information, communications engineering, aerospace, daily transportation and other technical fields. The working efficiency of the internal components is greatly improved, but the components are affected by local overheating, especially in the performance, stability and life of the equipment. Traditional materials can not meet the needs of people. Electronic components can be used with light weight, low price, easy processing, high mechanical strength of polymer materials. Styrene has the advantages of easy molding, low price and excellent electrical insulation. Polystyrene can be modified by solution blending and hot pressing of alumina and polystyrene to obtain a composite with high thermal conductivity, high insulation and good original properties.

In this paper, the high thermal conductivity polymer matrix composites were prepared by adding large size polypropylene microsphere into polystyrene / Alumina Matrix to construct three-dimensional thermal conductivity network. The effects of preparation process, the ratio of polystyrene microspheres to polypropylene microspheres and the amount of filler on the thermal conductivity of the composites were studied.

Keywords: Composite Material; thermal conductivity; polystyrene; alumina,;polypropylene

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2导热填料 1

1.3导热机理 2

1.4 影响复合材料热导率的要素 3

1.4.1填料用量 3

1.4.2填充物形状 3

1.4.3填料几何尺寸 4

1.4.4填料混合 5

1.4.5表面处理 6

1.5导热复合材料的研究 6

第二章 实验部分 8

2.1实验材料 8

2.2样品的制备 8

2.3表征方法 9

2.3.1性能测试 9

2.3.2结构分析 9

第三章 实验结果预测与分析 10

3.1热导率分析 10

3.2 XRD分析 10

3.3红外热成像分析 11

3.4扫描电镜观察 11

3.5复合材料的性能测试 11

第四章 结论 12

参考文献 13

致谢 15

第一章 绪论

1.1引言

高分子材料可以作为不错的热管理材料，用于基础设备的建设。最近几年随着LED节能灯工业的迅速发展，市场占有量变大，导热复合材料的应用量激增。随着电子集成技术发展，电子仪器和设备越来越轻、越来越薄、越来越短、越来越小。要使元器件在高温高压下还可以高效率的进行工作，必须很好地解决散热这一问题，电子元件的使用时长受散热能力影响。有文献表明，电子元器件导热性能随温度升高20摄氏度反而降低百分之十；50摄氏度时的寿命只有25摄氏度时的六分之一^[1]。所以我们要研究一些新的导热复合材料，不仅使材料的热导率提高，还要能够保证电子元件使用寿命。适应市场需求，这已然为一个重要的发展方向。

随着散热材料的广泛应用和应用领域的不断扩展，以前使用的散热材料已经濒临淘汰，不可以适用新型散热材料 ^[2]。金属材料由于其特殊的结构，具有不错的导热能力。但它在电子封装中的应用受到其导电性、电磁屏蔽、易腐蚀的性质的限制。而高分子材料具有机械强度高、易成型、耐腐蚀等优点，如果加入适当的填料，可以改善高分子材料的热导率，同时保持其固有的优势，它可以有效地解决电子器件的封装问题。

1.2导热填料

目前，传统材料有下列几种材料可以用来制备高导热复合材料：(1)金属填料，金属晶体的热导率比一般材料要高得多，由于许多自由电子可以在晶体中进行自由的运动，这样可以提高热导率 ^[3]。银、金、铝、铜等这些金属填料是经常可见的 (2)碳基填料，碳基填料主要有有石墨烯 ^[4]、金刚石、碳纤维等。它们拥有较高热导率，只需要向基体中添加少量填料就可以使材料的热导率大幅度提高，相对于大量金属填料，碳基填料的质量比较轻。（3）陶瓷类填料，陶瓷填料因为它的电绝缘性，可以作为良好的导热绝缘材料，是三类材料中被应用最多的。陶瓷填料内部没有自由运动地电子，其靠得的是大量声子运动，来进行传热。

在工业应用中，在环氧树脂中加入百分之五十五到百分之七十五的气相二氧化硅体积分数，实现了工业化生产。在相同的加入量下，二氧化硅填充体系的热导率比其他普通填充体系的低。

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