论文部分内容阅读
随着经济和工业技术的发展,能源消耗日趋增加,环境问题日益严重,节能减排已经成为世界各国关注的焦点。目前,用于照明的能源约占世界总能耗的20%左右,而白光超高亮度的LED (Light Emitting Diode)所消耗的电能仅为传统光源的10%,并且其具有体积小、发光效率高、能耗低、使用寿命长、安全可靠、绿色环保等优点,已经成为各国政府和照明企业研究的重点。然而,随着LED亮度和功率的升高,芯片所产生的热量增加,有必要寻求一种高折射率、高透光率、高热导率和热稳定性好的材料来封装LED芯片。有机硅树脂的分子主链为Si-O-Si,侧链连有不同功能性的有机基团,因此其兼具有机和无机材料的特点。由于有机硅树脂这种独特的结构,使其具有折射率可调、透光性高、耐老化和热稳定性好等优点,能全面满足LED封装对材料性能的要求。本文利用正交实验设计方法,以氯硅烷为原料,采用水解缩合制备有机硅树脂,并用所制备的有机硅树脂为基体材料,添加不同种类的导热填料,研究导热填料的用量和改性工艺对复合材料导热性能的影响,研究结果表明：有机硅树脂分子结构对其性能的影响最为显著。分子链中苯基的含量极大的影响了有机硅树脂折射率和热稳定性,随着苯基含量的增高,有机硅树脂的折射率和热稳定性都相应提高。有机基团与硅原子的比值(R/Si)对有机硅树脂的粘度和透光率具有显著性的影响,可以通过控制R/Si的值来制备出具有合适粘度和透光性能良好的有机硅树脂,满足其在不同场合的应用。通过方差分析,水解温度和聚合时间对有机硅树脂的各项性能指标的影响不显著,可以忽略其对有机硅树脂性能的影响,在实验的过程中可以适当放宽对这两个因素的控制。以有机硅树脂为基体的导热复合材料的热导率,随添加导热填料的本征导热系数升高而升高。如将质量分数为60%的石墨、BN及T-ZnOw添加到树脂基体中可制得热导率分别为2.213W/(m-K)、1.460W/(m-K)和0.592W/(m-K)的导热复合材料。并且随导热填料质量分数的增加,导热复合材料的热导率也相应的增加,当BN导热填料粒子含量达到80%时,复合材料热导率增加到2.101W/(m·K)。通过Agari模型对BN/有机硅树脂导热复合材料的热导率进行模拟计算,其结果与实验所测数据吻合性很好,并且用Agari模型反推出所制备的纯有机硅树脂热导率为0.399W/(m.K)。经过0～6%的APTES对BN导热填料进行改性,可调节BN/有机硅导热复合材料的热导率,当APTES用量为BN填料粒子的2%时,导热复合材料的热导率达到最大值为2.255W/(m-K), APTES用量超过2%,导热复合材料的热导率反而下降。