Epoxy composites filled with boron nitride and aluminum nitride for improved thermal conductivity

• Autorzy: Hutchinson J. M. , Román F. , Cortés P. , Calventus Y.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.560

Warianty tytułu

PL

Kompozyty epoksydowe napełnione azotkiem boru lub azotkiem aluminium o ulepszonej przewodności cieplnej

• Konferencja: International Conference MoDeSt (9 ; 04–08.09. 2016 ; Cracow, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Epoxy composites containing boron nitride (BN) or aluminum nitride (AlN or Al₂N₃) particles have been studied with a view to obtaining increased thermal conductivity. The effect of these fillers on the cure reaction has been investigated by differential scanning calorimetry (DSC) for two systems, epoxy-diamine and epoxy-thiol, and for volume fractions up to about 35 % of these filler particles. For the epoxy-diamine system, the glass transition temperature of the fully cured system, the heat of reaction, and the temperature at which the peak heat flow occurs were all independent of the cure conditions, filler type and content. In contrast, the epoxy-thiol system shows a systematic effect of filler on the peak temperature for both fillers: there is an initial acceleration of the reaction, which diminishes with increasing content, and the reaction is even significantly retarded at high contents for BN. This is interpreted in terms of an improved interface between epoxy matrix and particles, with a consequent enhancement of the thermal conductivity of the epoxy-thiol composites.

PL

Otrzymywano kompozyty epoksydowe napełnione cząstkami azotku boru (BN) lub azotku aluminium (Al₂N₃, AlN) o polepszonej przewodności cieplnej. Metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) oceniano wpływ dodatku (do 35 % obj.) napełniacza na przebieg reakcji sieciowania za pomocą systemu zawierającego epoksy-diaminę lub epoksy-tiol. W wypadku sieciowania systemem z udziałem epoksy-diaminy temperatura zeszklenia w pełni utwardzonego układu, ciepło reakcji i temperatura odpowiadająca maksimum przepływu ciepła były niezależne od warunków utwardzania, rodzaju i zawartości napełniacza. W wypadku użycia systemu z udziałem epoksy-tiolu zaobserwowano systematyczny wpływ dodatku obu rodzajów napełniacza na temperaturę maksimum przepływu ciepła. Początkowo następowało przyspieszenie reakcji sieciowania, której szybkość zmniejszała się wraz ze wzrostem zawartości napełniacza, a w wypadku dużego udziału cząstek BN reakcja spektakularnie spowalniała. Zjawisko to można interpretować zmniejszoną odległością (poprawą oddziaływań) między cząstkami matrycy epoksydowej i napełniacza, a w konsekwencji polepszoną przewodnością cieplną kompozytów epoksy-tiolowych.

Słowa kluczowe

EN

epoxy composites; boron nitride; aluminum nitride; thermal conductivity; differential scanning calorimetry

PL

kompozyty epoksydowe; azotek boru; azotek aluminium; przewodność cieplna; różnicowa kalorymetria skaningowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 62, nr 7-8
• Strony: 560--566
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Hutchinson J. M.

• Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa C/ Colom 11, 08222 Terrassa, Spain

autor

Román F.

• Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa C/ Colom 11, 08222 Terrassa, Spain

autor

Cortés P.

• Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa C/ Colom 11, 08222 Terrassa, Spain

autor

Calventus Y.

• Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa C/ Colom 11, 08222 Terrassa, Spain

Bibliografia

• [1] http://www.aitechnology.com/products/insulated-metal-substrates/thermclads/ (access date 06.10.2016).
• [2] http://www.mos-electronic.com/en/downloads/english/Technology_en_07_2016.pdf (access date 06.10.2016).
• [3] Xu Y.S., Chung D.D.L., Mroz C.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2001, 32, 1749. http://dx.doi.org/10.1016/S1359-835X(01)00023-9
• [4] Lee G-W., Park M., Kim J. et al.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2006, 37, 727. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesa.2005.07.006
• [5] Yung K.C., Liem H.: Journal of Applied Polymer Science 2007, 106, 3587. http://dx.doi.org/10.1002/app.27027
• [6] Shimazaki Y., Hojo F., Takezawa Y.: Applied Physics Letters 2008, 92, 133 309. http://dx.doi.org/10.1063/1.2907315
• [7] Hong J-P., Yoon S-W., Hwang T. et al.: Thermochimica Acta 2012, 537, 70. http://dx.doi.org/10.1016/j.tca.2012.03.002
• [8] Choi S., Kim J.: Composites Part B: Engineering 2013, 51, 140. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.03.002
• [9] Xu Y., Chung D.D.L.: Composite Interfaces 2000, 7, 243. http://dx.doi.org/10.1163/156855400750244969
• [10] Wattanakul K., Manuspiya H., Yanumet N.: Journal of Applied Polymer Science 2011, 119, 3234. http://dx.doi.org/10.1002/app.32889
• [11] Ji T., Zhang L.Q., Wang W.C. et al.: Polymer Composites 2012, 33, 1473. http://dx.doi.org/10.1002/pc.22277
• [12] Song W-L., Wang P., Cao L. et al.: Angewandte Chemie International Edition 2012, 51, 6498. http://dx.doi.org/10.1002/anie.201201689
• [13] Moses J.E., Moorhouse A.D.: Chemical Society Reviews 2007, 36, 1249. http://dx.doi.org/10.1039/B613014N
• [14] Flores M., Tomuta A.M., Fernández-Francos X. et al.: Polymer 2013, 54, 5473. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2013.07.056
• [15] Carlborg C.F., Vastesson A., Liu Y. et al.: Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 2014, 52, 2604. http://dx.doi.org/10.1002/pola.27276
• [16] Hammerschmidt U., Meier V.: International Journal of Thermophysics 2006, 27, 840. http://dx.doi.org/10.1007/s10765-006-0061-2
• [17] Yu J., Huang X., Wu C. et al.: Polymer 2012, 53, 471. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2011.12.040
• [18] Gu J., Zhang Q., Dang J., Xie C.: Polymers for Advanced Technologies 2012, 23, 1025. http://dx.doi.org/10.1002/pat.2063
• [19] Hong J-P., Yoon, S-W., Hwang T-S. et al.: Korea-Australia Rheology Journal 2010, 22, 259.
• [20] Kim K., Kim M., Hwang Y., Kim J.: Ceramics International 2014, 40, 2047. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.07.117
• [21] Kim K., Kim J.: Ceramics International 2014, 40, 5181. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.10.076
• [22] Wang Z., Iizuka T., Kozako M. et al.: IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2011, 18, 1963. http://dx.doi.org/10.1109/TDEI.2011.6118634
• [23] Gaska K., Rybak A., Kapusta C. et al.: Polymers for Advanced Technologies 2015, 26, 26. http://dx.doi.org/10.1002/pat.3414
• [24] Duwe S., Arlt C., Aranda S. et al.: Composites Science and Technology 2012, 72, 1324. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.04.015
• [25] Zhu B.L., Wang J., Ma J. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2012, 127, 3456. http://dx.doi.org/10.1002/app.37599
• [26] Rybak A., Gaska K.: Journal of Materials Science 2015, 50, 7779. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-015-9349-6