以化學(xué)有機(jī)改性對(duì)立方碳化硅（β-SiC）導(dǎo)熱填料進(jìn)行表面修飾,通過紅外光譜對(duì)處理后β-SiC粉體表征。以硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸以及二者的結(jié)合為改性劑,研究不同改性劑對(duì)β-SiC粉體固含量、吸油值及導(dǎo)熱系數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在硅烷偶聯(lián)劑中KH564的改性效果較為明顯;通過對(duì)硬脂酸以及兩種表面改性劑結(jié)合使用的研究,結(jié)果表明改性效果相比單一改性劑進(jìn)一步提升,硬脂酸和KH564的效果較好,導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到1.46 W/（m·K）,相比未改性的β-SiC提高了53.68%,比使用單一KH564改性提高了20.25%。 

【文章來源】：硅酸鹽通報(bào). 2020,39(03)北大核心

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β-SiC的基本性能

圖1 β-SiC的基本性能硬脂酸[13](CH3(CH2)16COOH,簡(jiǎn)稱C18)是主要作為表面活性劑的基礎(chǔ)原料而被廣泛應(yīng)用的一種水溶性酸,具有一般有機(jī)羧酸的化學(xué)通性,幾乎不溶于水,微溶于酒精,實(shí)驗(yàn)中選取正丁醇作為溶劑。圖2(b)為硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸改性后β-SiC的紅外光譜,可以看出在850 cm-1和1 130 cm-1處保留了β-SiC的特征峰,同樣也增強(qiáng)了在850 cm-1處的硅氧鍵特征峰的伸縮振動(dòng);另外經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸結(jié)合改性的β-SiC在3 700～3 200 cm-1之間有較寬的羥基吸收帶,單一改性劑硬脂酸改性的β-SiC羥基吸收峰的伸縮振動(dòng)并不明顯;且硅烷偶聯(lián)劑與硬脂酸結(jié)合改性后在1 650 cm-1處同樣有一個(gè)比較弱的C=C鍵的吸收峰;經(jīng)KH562和硬脂酸改性的β-SiC在2 921 cm-1、2 851 cm-1處分別對(duì)應(yīng)出現(xiàn)了甲基和亞甲基的伸縮振動(dòng)吸收峰。這表明改性過程中硅烷偶聯(lián)劑與硬脂酸的有機(jī)基團(tuán)成功的接到β-SiC表面。

聚合物中填料的固含量大小直接決定了它自身的導(dǎo)熱性能,在聚合物中加入的導(dǎo)熱填料越多越容易在聚合物的內(nèi)部形成導(dǎo)熱通路,使熱量流通。通過對(duì)β-SiC進(jìn)行有機(jī)化學(xué)改性,有機(jī)官能團(tuán)的加入使β-SiC在聚合物中進(jìn)行粉體填充時(shí)降低分子間的表面能,易被大分子浸潤(rùn),提高兩者的相容性,使填料能夠更均勻的分散在聚合物中,顆粒間更加容易相互接觸形成導(dǎo)熱網(wǎng)狀或鏈狀結(jié)構(gòu)。圖3(a)是用KH550、KH562和KH564對(duì)β-SiC進(jìn)行改性后固含量測(cè)試結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明,通過硅烷偶聯(lián)劑改性后的β-SiC在乙烯基硅油中的固含量都得到了提升。其中經(jīng)過KH564改性后的填料固含量提高最為明顯,改性效果更突出,相比未改性的填料提高了30%。圖3(b)是用硬脂酸以及硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸聯(lián)合改性β-SiC后,固含量測(cè)試結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明,通過硬脂酸改性后的β-SiC在乙烯基硅油中的固含量得到了提升,并且經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑和硬脂酸改性對(duì)β-SiC在乙烯基硅油中的固含量比單一的表面改性劑改性進(jìn)一步提高。這是因?yàn)橛仓崾且环N水解酸,為硅烷偶聯(lián)劑表面改性提供了酸性環(huán)境,加大了硅烷偶聯(lián)劑的水解速度,使其分解出更多的有機(jī)官能團(tuán),并結(jié)合硬脂酸作為表面改性劑,兩者能夠共同作用,改性效果更好。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明KH564和硬脂酸結(jié)合改性的β-SiC效果較好,相比未改性的填料固含量提高了50.25%,比使用單一KH564改性提高了20.25%。

【參考文獻(xiàn)】：
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