摘要
环氧树脂（EP）具有优异的粘接、绝缘、尺寸稳定、耐化学腐蚀等性能被广泛应用于电子封装、印刷电路板等领域。在电子电器领域，随着器件的小型化、超薄化的发展，对材料的散热性能提出了更高要求。EP自身导热系数低，如不能将多余热量及时散出，将影响器件的寿命及运行稳定性。同时，EP材料易燃，需对其进行阻燃改性。因此，制备同时具有导热、阻燃及绝缘功能的EP材料，满足电子电气对高性能EP材料的迫切需要，具有重要的研究意义及实际的应用价值。 本论文首先以三聚氰胺为原料，采用热缩聚法制备石墨相氮化碳（g-C3N4），然后通过氧刻蚀技术对g-C3N4进行剥离制备了氮化碳纳米片（CNNS）并添加到环氧树脂材料中。当 CNNS的添加量仅为 1.5 wt%时， EP复合材料的导热系数达到了 1.144 W/mK，表现了优异的导热效率，而加入相同添加量的g-C3N4时，材料的导热系数仅为0.299 W/mK，剥离后的氮化碳具有更高的比表面，在材料中形成了更加丰富的导热通路，提高了导热效率。 在制备的导热EP的基础上，本论文选取焦磷酸哌嗪（PPAP）为阻燃剂，赋予EP材料阻燃性能。当加入6 wt%的PPAP，1 wt%的CNNS时，材料在垂直燃烧测试时通过了UL-94 V-0级，极限氧指数（LOI）达到了29.7%，材料的导热系数为1.118 W/mK，高于单独添加1 wt%的CNNS时材料的导热系数值，阻燃剂的加入促进了CNNS在EP材料中的分散。单独添加6 wt%的PPAP时，材料仅通过UL-94 V-1级，表明高含氮的CNNS不仅具有导热功能，同时还发挥了阻燃作用。锥形量热（CONE）测试表明，与纯EP相比，EP/PPAP/CNNS材料的在燃烧过程中热量、烟气的释放速率及总释放量都得到了明显的降低。阻燃剂的加入，促进了EP材料的成炭，形成的炭层抑制了燃烧时热量、氧气的传递。热重-红外测试结果，阻燃剂的加入使得材料在热解时释放的可燃物得到有效降低。阻燃EP材料在耐水测试后，体积电阻率从纯EP材料的8 × 1015Ω·cm，降低到了8×1013Ω·cm，其电绝缘性能有所降低。 本论文选取了耐水解性能优异的焦磷酸二三聚氰胺（DMPY）为阻燃剂，制备了EP/DMPY/CNNS复合材料。当DMPY的添加量为11 wt%，CNNS的添加量为1 wt%，材料通过了UL-94 V-0级，导热系数值为0.892 W/mK。与PPAP相比，DMPY对材料的阻燃效率有所降低，但材料在耐水测试后，保持了优异的阻燃和电绝缘性能，复合材料的体积电阻率在耐水测试前后分别为3.34×1015Ω·cm和7.58×1014Ω·cm。该研究工作为高性能阻燃导热EP材料的制备奠定了良好了前期研究工作基础。
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