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·1782· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

2 μm 和 50 nm 的氮化铝。在相同含量下，大颗粒氮 3%后，胶黏剂的黏度开始高于单独使用质量分数
化铝在基体中形成了更多的导热路径，颗粒间接触 70%的氮化铝的胶黏剂。因此，使用质量分数 50%
面积增大，在一定程度上抑制了氮化铝与环氧树脂 的氮化铝和质量分数 2%~3%的氧化石墨烯混合填
之间的界面声子散射，界面热阻降低 [22-23] 。大颗粒 料，可以赋予胶黏剂更优异的导热性能和加工性能。
导热填料对导热性能的提高更有利。因此，在后续研 氧化石墨烯是一种二维纳米结构的碳材料，理
究中均使用粒径为 5 µm 的氮化铝。 论导热系数高达 5000 W/(mK) [24] 。如前文（图 3c、
2.6 混合填料对导热性能的影响 d）所示，在改性氮化铝/氧化石墨烯/环氧树脂体系
改性氮化铝和氧化石墨烯混合填料填充的环氧 中，增加了环氧树脂中氮化铝导热路径的密度降低
树脂胶黏剂（1.2.3 节制备的样品，改性氮化铝的质 了导热胶黏剂的热阻。从图中还可以看出，氮化铝
量分数固定为 50%）的导热系数和黏度随氧化石墨 颗粒较为分散，与环氧树脂接触紧密，导热胶中几
烯质量分数的变化曲线，见图 7。两条水平虚线的 乎没有空隙存在，这说明该体系的黏度较图 3a 和 b
纵坐标为单独使用质量分数为 70%的改性氮化铝 所示的导热胶（氮化铝质量分数为 70%）黏度低。
时，胶黏剂（1.2.2 节制备的样品)的导热系数和黏度 改性氮化铝和氧化石墨烯的作用机理如图 8 所示。
值，分别为 2.24 W/(m·K)和 7.8 Pa·s。 氧化石墨烯表面含有许多含氧官基团（图 1b），如
羟基（3100~3600 cm ）、羧基（1049 cm ）、环氧基（1200
–1
–1
–1
cm ）等 [27] ，这些官能团不仅可以使其容易地分散
在环氧树脂中，而且促进了氧化石墨烯与环氧树脂
间的化学交联，形成共价键。共价键的存在提高了
环氧树脂和氧化石墨烯间的界面强度，降低了界面热
阻 [28-29] 。

图 6 不同尺寸 AlN 对导热胶导热系数的影响
Fig. 6 Thermal conductivity of AlN/epoxy adhesive with
different size of AlN particles

图 8 混合填料填充的环氧树脂导热机理图
Fig. 8 Schematic of thermal conduction of adhesive filled
with hybrid fillers

3 结论

经硅烷偶联剂 KH-560 改性的氮化铝可以明显

提高环氧树脂的热稳定性和导热性能。氮化铝改性
图 7 氧化石墨烯含量对导热系数和黏度的影响 后，KH-560 分子成功地接枝在其表面。改性后，氮
Fig. 7 Effects of GO dosage on the thermal conductivity
and viscosity of epoxy adhesive 化铝与环氧树脂的界面粘结力增强，热稳定性和导
热性能得到明显改善。当改性氮化铝质量分数为
由图 7 可见，当改性氮化铝和氧化石墨烯的质 70%，环氧树脂导热胶的热分解温度由 198 ℃升高
量分数分别 为 50%和 2%时，导热 系数为 2.65 到 248 ℃，改性氮化铝/环氧树脂胶黏剂的导热系数
W/(mK)，大于单独添加 70%质量分数改性氮化铝 为 2.24 W/(m·K)，为纯环氧树脂的 11.2 倍。在相同
的导热系数，而黏度低于单独使用质量分数 70%改 的填料含量下，氮化铝粒径越大，对提高树脂导热
性氮化铝的黏度。当氧化石墨烯质量分数为 3%时， 性能贡献越大。为了进一步提高导热性，制备了改
导热系数为 3.05 W/(mK)，情况与添加质量分数 2% 性氮化铝/氧化石墨烯/环氧树脂导热胶，当改性氮化
的氧化石墨烯类似。而当氧化石墨烯质量分数超过 铝和氧化石墨烯的质量分数分别为 50%和 3%时，胶