聚合物基導熱絕緣復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、聚合物基導熱絕緣復合材料是一種以高分子材料為基體，無機陶瓷粉體為導熱填料，通過傳統(tǒng)的加工方法將二者復合制備出的新型導熱材料，具有高導熱、電絕緣、質(zhì)量輕、耐化學腐蝕、設(shè)計自由度大、易加工成型、力學性能優(yōu)良等優(yōu)點，在電子信息工程、采暖工程、換熱工程、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本研究分別使用尼龍6(PA6)、聚苯硫醚(PPS)、高密度聚乙烯(HDPE)為樹脂基體，采用熔融共混法將三種導熱填料與高分子材料復合，制備出聚合物基導熱絕緣復合

2、材料。通過將三種不同種類和不同形狀的填料粒子在樹脂基體中構(gòu)建起三維導熱網(wǎng)絡(luò)，在保持高分子材料本身力學性能的前提下，提高復合材料的熱導率。借助于掃描電鏡(SEM)、熱導率分析儀、紅外光譜、電阻測試儀、接觸角、X射線衍射儀(XRD)、熱重分析(TGA)以及力學性能測試等表征手段研究了填料配比、表面改性、填料用量和成型方式等因素對復合材料的微觀形貌、導熱性能、電絕緣性能、熱穩(wěn)定性能及結(jié)晶性能的影響。
　　首先研究了鱗片石墨、氧化鋁和碳化

3、硅晶須三元導熱填料的配比，硅烷偶聯(lián)劑KH550對填料表面改性的條件，在確定下配比和改性條件之后，再研究三元混合填料用量對導熱絕緣復合材料的導熱性能、電絕緣性能、熱穩(wěn)定性以及力學性能的影響。研究結(jié)果表明當硅烷偶聯(lián)劑KH550用量為3wt％，偶聯(lián)劑水解pH值為4.5，改性時間為2小時，鱗片石墨、氧化鋁和碳化硅晶須的質(zhì)量比為2∶1∶3時，導熱絕緣復合材料的熱導率最高。經(jīng)改性的三元混合填料按照最佳的配比混后與尼龍6等聚合物基體熔融共混制備復合材

4、料。隨填料用量增大，三種具有不同形狀韻高導熱填料，在樹脂基體中形成三維導熱網(wǎng)絡(luò)，復合材料的熱導率、熱穩(wěn)定性提高，電絕緣性能和力學性能有一定的下降。
　　其次研究了加工成型方法對復合材料性能的影響。研究表明，模壓成型法能提供更大的成型壓力和更長的保壓退火時間，從而使模壓成型的復合材料樣品的導熱性能、結(jié)晶性能和材料密度均優(yōu)于注塑成型樣品，而電絕緣性能卻有所下降。
　　最后，分別制備了聚苯硫醚基導熱絕緣復合材料和高密度聚乙烯基導熱