絕緣導(dǎo)熱高分子材料對(duì)于高頻微電子元器件散熱，提高其精度、延長(zhǎng)壽命具有愈來愈重要作用。本文以甲基乙烯基硅橡膠為基體，氧化鋁和氮化鋁無機(jī)粒子為主要導(dǎo)

　　熱填料制備出綜合性能優(yōu)良的導(dǎo)熱彈性墊片。以三類聚乙烯(線性低密度聚乙烯、高度聚乙烯、超高分子量聚乙烯)為基體，氮化硼、氮化硅為主要填料，制備出高

　　熱導(dǎo)率電絕緣復(fù)合塑料。借助于自行研制出的高分子復(fù)合材料熱導(dǎo)率及熱阻測(cè)試儀器，以及示差掃描量熱法、傅立葉紅外光譜、熱失重分析、掃描電鏡等現(xiàn)代分析手

　　段詳細(xì)研究了填料種類、含量、粒徑、制備工藝等因素對(duì)復(fù)合材料熱導(dǎo)率、熱阻、電絕緣性、介電、力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)及其它性能影響。

　　實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：

　　1．絕緣導(dǎo)熱硅橡膠研究

　　(1)硅橡膠熱導(dǎo)率及熱阻隨氧化鋁、氮化鋁用量增加而分別升高和降低，填料用量達(dá)臨界值后，熱導(dǎo)率增加迅速。氮化鋁加速了硅橡膠硫化，氧化鋁對(duì)硫化影響不

　　明顯，兩種填料均明顯提高了硅橡膠熱穩(wěn)定性，降低了體系熱膨脹系數(shù)。隨填料用量增加，硅橡膠體積電阻率、表面電阻率阻燃劑廠家、介電性能及介電強(qiáng)度性能均有所下降，

　　但仍然保持良好的電學(xué)性能；力學(xué)性能隨填料增加而下降。

　　(2)大粒子填料形成導(dǎo)熱通路能力強(qiáng)于小粒子，形成更穩(wěn)定導(dǎo)熱通路；小粒子填料更有利于提高硅橡膠力學(xué)性能。不同粒徑填料粒子按照適宜比例混合組成混雜填

　　料，所得硅橡膠具有最高熱導(dǎo)率。對(duì)于二元混雜粒徑填料，小粒子體積用量占總用量的20～35％之間時(shí)體系的熱導(dǎo)率、拉伸強(qiáng)度、介電常數(shù)、熱膨脹系數(shù)均能達(dá)

　　到最佳值。氧化鎂晶須和導(dǎo)熱粒子混雜填料填充硅橡膠熱導(dǎo)率優(yōu)于等量單一粒子填充效果，力學(xué)性能有改善。

　　(3)適宜成型壓力和時(shí)間減少了材料內(nèi)部空隙率，提高材料致密度，改善熱導(dǎo)率和電學(xué)性能。偶聯(lián)劑降低了材料界面處缺陷和孔洞，抑制了界面處聲子散射現(xiàn)象，

　　增大聲子平均自由程，提高了熱導(dǎo)率。然而，偶聯(lián)劑過量降低體系熱導(dǎo)率。偶聯(lián)劑增強(qiáng)了兩相界面粘接，提高了硅橡膠力學(xué)強(qiáng)度。

　　(4)以電子級(jí)玻璃布為增強(qiáng)體制備出具有高熱導(dǎo)率、良好電絕緣性、形變性能及一定力學(xué)強(qiáng)度的彈性熱界面材料，作為一類很重要的熱界面材料，彈性熱墊片對(duì)于低功率芯片散熱具有重要作用。

　　(5)填充硅橡膠熱導(dǎo)率范圍介于Maxwell模型上、下限預(yù)測(cè)范圍內(nèi)；填料粒子形狀參數(shù)愈大，體環(huán)保阻燃劑系熱導(dǎo)率愈高；導(dǎo)熱粒子與橡膠基體間的熱阻大小決定著填

　　料對(duì)體系熱導(dǎo)率的影響?；诮M合數(shù)學(xué)觀點(diǎn)，推導(dǎo)出一新型熱導(dǎo)率方程，經(jīng)驗(yàn)證，該模型具有一定的適用性(k=k_1k_2／((1-

　　C)k_1+Ck_2)=k_1k_2／((1-V_f~(1／3))k_1+V_f~(1／3)k_2)。

　　2．絕緣導(dǎo)熱聚乙烯研究

　　(1)氮化物粒子和聚乙烯顆粒經(jīng)粉末混合后，由于范德華力及靜電作用力導(dǎo)熱粒子在聚乙烯表面周圍形成了包覆層；復(fù)合粒子熱壓成型后，在體系內(nèi)部形成了以聚

　　乙烯顆粒為中心的導(dǎo)熱粒子環(huán)繞的“核-殼”結(jié)構(gòu)的無規(guī)網(wǎng)狀導(dǎo)熱通路。和熔融共混相比，粉末法在較低填料含量下形成導(dǎo)熱通路，熱導(dǎo)率高。

　　(2) 30wt.％氮化硼和氮化硅填充時(shí)復(fù)合塑料熱導(dǎo)率達(dá)1.68

　　W／(m·K)和1.52W／(m·K)，具有高的電絕緣性及低介電常數(shù)和介電損耗，但力學(xué)性能下降。隨填料粒徑下降，復(fù)合塑料熱導(dǎo)率升高；隨聚乙烯粒徑增加，熱導(dǎo)率升高。在氮化物填料粒子中加入少量氧化鎂晶須或氧化鋁短纖維，熱導(dǎo)率增加緩慢，而力學(xué)性能提高明顯。

　　(3)適宜的成型壓力和時(shí)間有助于提高熱導(dǎo)率及電學(xué)性能。適量偶聯(lián)劑提高了氮化物和聚乙烯顆粒間相容性，減少了體系內(nèi)空隙，熱導(dǎo)率升高，介電性能和力學(xué)強(qiáng)度和韌性得到改善。

　　(4)導(dǎo)熱粒子增強(qiáng)UHMWPE具有高熱導(dǎo)率、一定力學(xué)強(qiáng)度、卓越的電學(xué)性能及高沖擊性能。和普通聚乙烯相比復(fù)合UHMWPE具有優(yōu)異的導(dǎo)熱能力，是低溫場(chǎng)合理想的電子封裝及基板材料。

　　(5)氮化物填料對(duì)聚乙烯熔融溫度基本沒有明顯影響，但對(duì)其結(jié)晶度有影響。常規(guī)熱導(dǎo)率模型低估粉末法制備的復(fù)合塑料熱導(dǎo)率，以下兩個(gè)方程適宜描述該類復(fù)合

　　塑料熱導(dǎo)率：logk=logk_p+(logk_(V_m)-logk_p)·(V_f／V_m)~N及k_c~a=(1-V_f)k_m~a+V_f·k_f~a。