Mélange et Dispersion des Composites à Conductivité Thermique Résine Époxy/Alumine
La résine époxy présente les avantages suivants : adhésion exceptionnelle, propriétés mécaniques, isolation électrique, stabilité chimique, facilité de moulage, bonne transmission des contraintes et coût réduit. Elle est largement utilisée dans l'aérospatiale, l'électronique et d'autres domaines. Avec le développement progressif des composants électroniques vers la miniaturisation, l'intégration et la multifonctionnalité, des exigences accrues sont désormais formulées concernant la conductivité thermique des matériaux destinés aux composants électroniques.
L'alumine (Al₂O₃), le nitrure de silicium (Si₃N₄), le nitrure d'aluminium (AlN), le carbure de silicium (SiC) et d'autres charges présentent une conductivité thermique élevée, ce qui permet de les utiliser pour remplir et modifier la résine époxy afin d'obtenir des composites en résine époxy offrant ainsi une bonne isolation électrique. La modification de surface de la charge thermiquement conductrice Al₂O₃ est réalisée à l'aide d'un agent de couplage titanate NDZ-201 et d'un agent de couplage silane KH-560, puis un composite thermiquement conducteur EP/Al₂O₃ est préparé par méthode de coulée. Les effets de la dose d'Al₂O₃ ainsi que du traitement par agents de couplage sur les propriétés mécaniques et la conductivité thermique des composites sont étudiés. Enfin, le modèle de calcul de la conductivité thermique des composites EP/Al₂O₃ est discuté, fournissant ainsi une base théorique fondamentale pour améliorer la conductivité thermique de ces composites.
Expérience :
1. Matériaux principaux
Résine époxy E-51, éthyl-4-méthylimidazole, diméthylbenzylamine, alumine à conductivité thermique de 32 W/(m·K), agent de couplage titanate (NDZ-201), agent de couplage silane (KH-560) ; Acétone.
2. Préparation du composite thermique EP/Al₂O₃
Mettez une quantité déterminée dans la tasse selon le rapport, puis mélangez et éliminez les bulles à l'aide du mélangeur planétaire ZYE.
La finesse est inférieure à 5 microns après broyage par le moulin à trois rouleaux ZYE ZYTR-80E.
3. Conclusion :
La conductivité thermique du composite EP/Al₂O₃ augmente avec l'augmentation de la quantité d'Al₂O₃. Lorsque la fraction massique d'Al₂O₃ atteint 50 %, la conductivité thermique du composite est de 0,68 W/(m·K). Par ailleurs, la résistance à la flexion et la résistance aux chocs du composite augmentent d'abord puis diminuent avec l'augmentation de la quantité d'Al₂O₃. La meilleure performance mécanique du composite est obtenue lorsque la fraction massique d'Al₂O₃ est de 5 %. Enfin, les propriétés thermiques et mécaniques du matériau ont été encore améliorées grâce à une modification de surface.
En raison de la viscosité trop élevée, le mélange traditionnel peine à assurer un homogénéité parfaite, et les bulles d'air ne peuvent être facilement éliminées. Par ailleurs, en raison de la grande dureté de l'alumine, le procédé de broyage traditionnel entraîne une abrasion du métal, générant des débris qui polluent ainsi le matériau. Le mélangeur planétaire de type non interventionnel résout parfaitement ces problèmes : il assure un mélange homogène tout en réalisant une dégazification sous vide. Après avoir été broyé et dispersé au moyen d'un moulin à trois rouleaux, la conductivité thermique du matériau s'améliore considérablement, ce qui renforce grandement sa stabilité.
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