Mezcla y Dispersión de Compuestos de Conductividad Térmica de Resina Epoxi/Alúmina
La resina epoxi presenta ventajas como una excelente adhesión, propiedades mecánicas, aislamiento eléctrico, estabilidad química, facilidad de moldeo, buena transferencia de esfuerzos y bajo costo. Ha sido ampliamente utilizada en campos como la industria aeroespacial y la electrónica. Con el desarrollo gradual de los componentes electrónicos hacia la miniaturización, la integración y la multifuncionalidad, se están planteando requisitos cada vez más exigentes en cuanto a la conductividad térmica de los materiales empleados en estos componentes.
La alúmina (Al₂O₃), el nitruro de silicio (Si₃N₄), el nitruro de aluminio (AlN), el carburo de silicio (SiC) y otros rellenos presentan una alta conductividad térmica, lo que los hace adecuados para rellenar y modificar resinas epoxi, obteniendo así compuestos de resina epoxi con excelentes propiedades aislantes. En este estudio, se lleva a cabo la modificación superficial del relleno conductor térmico Al₂O₃ mediante un agente acoplante titanato NDZ-201 y un agente acoplante silano KH-560, y posteriormente se prepara un compuesto termoconductor EP/Al₂O₃ utilizando el método de vertido. Se investigan los efectos de la dosificación de Al₂O₃ y del tratamiento con agentes acoplantes sobre las propiedades mecánicas y la conductividad térmica del material compuesto. Además, se discute el modelo de cálculo de la conductividad térmica del compuesto EP/Al₂O₃, proporcionando así una base teórica fundamental para mejorar aún más la conductividad térmica de estos materiales compuestos.
Experimento:
1. Materiales principales
Resina epoxi E-51, etil-4-metilimidazol, dimetilbencilamina, alúmina con conductividad térmica de 32 W/(m·K), agente acoplante de titanato (NDZ-201), agente acoplante silano (KH-560); acetona.
2. Preparación de compuesto térmico EP/Al₂O₃
Coloque una cierta cantidad en la taza según la proporción, y mezcle y desespume mediante el mezclador planetario ZYE.
La finura es inferior a 5 micrones tras el molido en el molino de tres rodillos ZYE modelo ZYTR-80E.
3. Conclusión:
La conductividad térmica del compuesto EP/Al₂O₃ aumenta conforme aumenta la cantidad de Al₂O₃. Cuando la fracción en masa de Al₂O₃ es del 50%, la conductividad térmica del compuesto alcanza 0,68 W/(m·K). La resistencia a la flexión y la resistencia al impacto del compuesto primero aumentan y luego disminuyen con el incremento de la cantidad de Al₂O₃. Cuando la fracción en masa de Al₂O₃ es del 5%, las propiedades mecánicas del compuesto son óptimas. Además, la conductividad térmica y las propiedades mecánicas del material mejoraron aún más mediante modificación superficial.
Debido a que la viscosidad es demasiado alta, resulta difícil mezclarlo de manera uniforme mediante el método tradicional de agitación, y además no es sencillo eliminar las burbujas. Por otro lado, debido a la elevada dureza de la alúmina, el método tradicional de molienda genera fricción con el metal, generando residuos y contaminando así el material. El mezclador planetario de tipo no intervencionista resuelve perfectamente estos problemas, asegurando una mezcla homogénea del material junto con un proceso eficaz de desaireación al vacío. Posteriormente, tras ser molida y dispersada en un molino de tres rodillos, se mejora significativamente la conductividad térmica, logrando así una mayor estabilidad del producto final.
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