UMTE复合材料的制备及其介电、导热性能

2021-01-06赵玉玉杨丹丹

上海第二工业大学学报 2020年4期

赵玉玉,杨丹丹,杨晨

(上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209)

0 引言

环氧树脂作为经典的热固性聚合物,因其优异的热机械性能和高电阻而广泛用于半导体、集成电路等电子电气领域[1-3]。但由于环氧树脂超低导热系数[～0.3 W/(m·K)],无法满足某些特殊情况下的使用要求,例如航空航天和电子领域,器件散热已成为一个关键问题,人们希望使用导热系数更高的环氧树脂[4-5]。有研究人员通过在环氧基质中掺入纳米尺寸填料的方法,来获得具有优良机械、电、光学和热性能的轻质复合材料[6-7]。多壁碳纳米管(MWCNT)作为碳纳米管(CNT)的一种,是由多个石墨烯卷曲形成的管状结构。自1991年发现CNT以来[6],由于其非凡的导热性、出色的机械性能和电性能,引起了越来越多的关注[8-11],而CNT的表面功能化也有助于功能性聚合物基纳米复合材料的设计与制备[12-13]。研究表明,单独加入CNT时,环氧树脂复合材料的介电常数和介电损耗会在一定程度上增大[14],集成电路上容易造成短路情况,因此选择一种低绝缘性的填料协同作用于基体,将有利于获得综合性能优异的复合材料。UIO-66是由金属簇和多官能团有机配体连接形成的二维杂化材料,属于金属配位有机化合物(MOFs)的一种,因其具有可调节的均匀孔径、极大的比表面积、多活性位点以及良好的绝缘性、稳定性等,备受关注[15-16]。此外经过理论计算,研究者还发现一些MOFs材料的静态介电常数<2.14,并且与聚合物具有良好的相容性,使得这类材料成为当前最有应用前途的低介电常数材料之一[17-19]。因此,将二维杂化材料(UIO-66)包覆在多羟基碳纳米管(MWCNTs)表面,制备出UMT纳米材料,并掺入环氧基体(EP)中,得到一类具有高导热、低介电常数和低介电损耗的环氧树脂复合材料(UMTE)。