高导热型铝基覆铜板研究

为研究一种高导热铝基覆铜板,以合成的双马改性环氧树脂为基体,最佳质量配比的氮化铝、氮化硅、氮化硼等混合粒子为导热填料制备了绝缘导热胶粘剂,并以此导热胶成功制备了高导热铝基覆铜板.分析了树脂配方设计,探讨了填料含量对绝缘层导热、耐高温、电绝缘及粘接强度的影响.研究表明,研制的基板热导率达1.38 W/(m.K),热阻0.65℃/W,体、表电阻率分别为3.2×1014Ω.cm及4.6×1013Ω,可长期在160℃下使用,剥离强度13 N/cm,与低导热基板相比具有良好的传热能力.     

h-BN/SiCw/聚砜导热绝缘复合材料的协同导热效应

以聚砜为基体,具有二维结构的六方片状氮化硼和一维结构的碳化硅晶须二元复配填料为导热填料,使用双辊开炼机在高温熔融共混,模压成型制得导热绝缘复合材料。用扫描电子显微镜、导热分析仪、超高电阻微电流测量仪对复合材料的断面微观形貌、导热性能、电绝缘性能进行了表征。结果表明,不同形状的导热填料均匀分散在聚合物基体中,相互搭接形成导热网络,合适配比的二元复配填料对复合材料热导率的提高具有协同效应。随着二元复配填料用量的增加,复合材料热导率升高,表面电阻率和体积电阻率却有所下降。当h-BN与SiCw质量比为8/2,复配填料质量分数为50%时,h-BN/SiCw/聚砜复合材料的热导率达到2.728 W/(m·K),表面电阻率和体积电阻率为5.21×1013Ω和7.86×1013Ω·cm。     

碳纤维复合材料热防护涂层的研究

以环氧改性有机硅树脂为基料,配以金属氧化物和硅酸盐类填料,制备了可用于碳纤维复合材料的耐高温抗烧蚀涂层。该热防护涂层导热系数为0.235W/(m·℃),氧-乙炔线烧蚀率为0.278mm/s,质量烧蚀率为0.0758g/s,附着力良好,且具有优良的隔热性能。     

环氧改性有机硅氧烷高温隔热涂料研究

采用环氧改性有机硅氧烷树脂为主要成膜物,以空心玻璃微珠和硅酸盐(高岭土、滑石粉、云母粉等)为主要隔热填料,制备了在常温固化的耐高温隔热涂料。采用扫描电镜对隔热涂料的微观形貌进行表征,讨论了高温下涂层的耐热与隔热机理以及高温下(600℃)涂层厚度和隔热填料对涂层隔热性能的影响。     

低红外发射率涂层的力学性能研究

以铝粉为主要填料,以环氧改性有机硅树脂为粘合剂,制备了发射率低至0.10的环氧有机硅低红外发射率涂层.研究了分散剂、滑石粉和固化温度对涂层力学性能的影响,并对其在涂料中的作用机理进行了探讨.结果表明,当滑石粉的质量加入量为2%、分散剂的加入量为2%、热处理温度为200°C时,制得的涂层能在保持低红外发射率的同时具有最佳的力学性能.     

煤制油碱性水储罐内表面无溶剂改性环氧防腐蚀涂料涂层的制备及其性能

煤直接液化制油工艺碱性含硫污水储罐内壁的腐蚀特征复杂,内防腐蚀涂层脱落问题是储罐设备安全的隐患,同时也是制约装置长周期运行的瓶颈。以纳米二氧化硅改性环氧树脂、有机硅环氧杂化树脂与双酚A环氧树脂复配,制备无溶剂改性环氧涂料,用于直接液化制油工艺碱性含硫污水储罐内壁的防腐蚀,并在A3钢表面制备无溶剂改性环氧防腐蚀涂层,采用相关标准测试其性能。结果表明:采用纳米二氧化硅改性环氧树脂可以明显改善无溶剂防腐蚀涂料涂层的耐冲击强度、柔韧性以及交联度;硅烷偶联剂与二氧化硅改性环氧涂料使涂层附着力保持时间明显延长;有机硅环氧杂化树脂可以有效改善涂层抗腐蚀介质渗透能力,有机硅环氧杂化树脂与纳米二氧化硅改性环氧树脂则可以极大地减轻涂层表面和涂层本体在腐蚀性介质中的破坏程度,延长防腐蚀涂层使用寿命,满足煤制油工艺中碱性水储罐的防腐蚀要求。     

石墨烯耐高温红外低发射率涂层制备研究

以改性有机硅树脂为基料,以低熔点玻璃粉为填料,以铝粉、石墨烯为红外低发射率填料,制备出一种能耐400℃的红外低发射率隐身涂料,并探究了填料、助剂等对耐高温涂料的影响规律。结果发现:改性有机硅树脂、玻璃料、石墨烯、铝粉在最优添加比例时,涂层红外发射率为0.35。     

4-氟苯基异氰酸酯及纳米SiO2改性环氧有机硅树脂涂层的制备及性能研究

用4-氟苯基异氰酸酯改性环氧有机硅树脂(ES),使树脂接枝含氟基团,增强了树脂的疏水性,使腐蚀性物质不易粘附.改性树脂中再添加氢氧化铝包覆的纳米SiO2,以提高涂层的致密性,使腐蚀性介质难以侵入.通过双重改性的环氧有机硅涂层具有极低的表面能和优良的防腐蚀性.     

有机硅耐热涂料的研究

本课题借助现代化分析手段对有机硅、甲基有机硅及环氧改性有机硅树脂的固化过程进行了研究,以此为依据制定了合理的固化工艺;通过比较不同配方色漆的性能,确定了以TiO2为颜料,SiO2、云母粉、滑石粉石粉为填料的色漆组成。该涂层具有优异的耐热性和机械性能,综合性能良好,长期耐热温度大于250℃,短期耐热大于550℃,可作为耐高温涂料。     

低温固化有机硅耐高温涂层织物的制备

为降低有机硅树脂固化的温度和时间,利用环氧树脂对自制有机硅低聚物进行改性,并进一步在改性硅树脂中添加铝粉、高岭土及白炭黑等功能填料制备复合有硅树脂溶液,将其涂覆在玻璃纤维织物表面,最终制备出具有低温固化功能的隔热涂层玻璃纤维织物.结果表明:环氧树脂分子侧链上的仲羟基与有机硅低聚物发生了接枝反应,环氧基团的保留也为涂层过程中实现低温固化提供了条件;改性硅树脂在700℃时的残留质量为66.2%,具有良好的热稳定性;复合有机硅树脂涂层后的织物可在60℃下烘10 min,完成固化过程,烧蚀试验表明涂层后织物的隔热性能显著提高.     

三元氯醋树脂/环氧基导电油墨的制备及性能

为提高环氧导电油墨的柔韧性,采用三元氯醋树脂（E15/45M）对环氧树脂E51增韧改性,并以2-乙基-4-甲基咪唑（2E4MI）为固化剂,银包铜粉为导电填料,制备柔性导电油墨。结果表明:导电油墨的体积电阻率随导电填料的用量增加而降低。随2E4MI用量的增加,导电油墨的体积电阻率呈现先降低后增加的趋势,2E4MI与E51的最佳质量比为1∶5。进一步探讨发现导电油墨的最佳固化温度和时间分别为105 ℃和2.5 h。E15/45M不仅可以提高导电油墨的柔韧性,还可以有效降低体积电阻率。随着E15/45M用量增加,E15/45M/E51-2E4MI胶膜的玻璃化转变温度从91.5 ℃降低至58.0 ℃,导电油墨的体积电阻率从27.5×10-4 Ω·cm降低至9.50×10-4 Ω·cm。E51-2E4MI与E15/45M的质量比为50∶50,导电填料用量为70wt%时,导电油墨体积电阻率达到9.57×10-4 Ω·cm,附着力等级为0,涂层反复折叠20次后电阻变化率小于80%。因此采用E15/45M增韧环氧树脂既可以提高导电油墨的柔韧性又可以改善其导电性。      

Synergetic effect of thermal conductive properties of epoxy composites containing functionalized multi-walled carbon nanotubes and aluminum nitride

This study investigates the thermal conductivity of epoxy composites containing two hybrid fillers which are multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and aluminum nitride (AlN). To form a covalent bonds between the fillers and the epoxy resin, poly(glycidyl methacrylate) (PGMA) were grafted onto the surface of nano-sized MWCNTs via free radical polymerization and micro-sized AlN was modified by zirconate coupling agent. Results show that functionalized fillers improve thermal conductivity of epoxy composites, due to the good dispersion and interfacial adhesion, which is confirmed by scanning electron microscope. Furthermore, the hybrid fillers provide synergetic effect on heat conductive networks. The thermal conductivity of epoxy composites containing 25 vol.% modified AlN and 1 vol.% functionalized MWCNTs is 1.21 W/mK, comparable to that of epoxy composites containing 50 vol.% untreated AlN (1.25 W/mK), which can reduce the half quantity of AlN filler used.     

混杂填料填充导热硅橡胶性能研究

以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,选用不同粒径氮化硅粒子和碳化硅晶须为填料制备了导热硅橡胶.研究表明:大小粒子以最佳比例进行混合填充时橡胶可获较高热导率,并采用Hasselman模型和等效粒径概念来研究混合粒子体系的热导率;将碳化硅晶须和氮化硅粒子并用,在较低用量下体系呈现较高热导率.此外,随混合填料用量增加橡胶热膨胀系数降低,热稳定性提高.     

填充碳纳米管各向同性导电胶的性能

制备了以碳纳米管(CNTs) 和镀银碳纳米管(SCCNTs) 为导电填料的各向同性导电胶, 研究了它们的电学性能、力学性能及抗老化性能, 并与传统的以微米量级的银粒子作为导电填料的导电胶的性能进行比较。研究发现: CNTs 作为导电填料时, 在填料体积分数为31 %时出现体积电阻率的最低值2. 4 ×10-3Ω·cm; 在填料体积分数为23 %时导电胶表现出最好的抗剪切性能。在填料体积分数同为28 %时, 填充SCCNTs 导电胶具有最低的体积电阻率2. 2 ×10-4Ω·cm; 填充CNTs 和SCCNTs 显示出比填充微米量级银粒子导电胶高的抗剪切强度(19. 6 MPa) 。在85 ℃、RH 85 %环境下经过1000h 老化测试结果表明: 填充SCCNTs 或CNTs 导电胶体积电阻率的变化和剪切强度的变化均不超过10 %; 而填充微米量级银粒子导电胶在老化后体积电阻率的变化和抗剪切强度的变化分别达到350 %和120 %。      

熔盐法合成高导热磷化硼及其热管理性能研究

随着电力电子器件封装密度提高, 开发导热性能优异的热界面材料受到了广泛关注。绝大多数传统导热填料的热导率较低, 因此合成新型高导热填料是提高热界面材料导热性能的重要途径。本研究通过简单的熔盐法合成了高导热的磷化硼(BP)颗粒, 与氮化硼(h-BN)混合并通过搅拌和浇注的方法填充到环氧树脂(EP)基体中制备得到树脂基复合材料(BP-BN/EP)。实验结果表明：采用三盐法(NaCl : KCl : LiCl)合成的BP产率最高达到74%, 相对于单盐法(41%)和双盐法(39%)分别提高了33%和35%。对于BP-BN/EP复合材料, 复合材料的微结构显示BP和BN颗粒均匀分布在环氧树脂基体。当混合填料体积分数为30%时, 该复合材料的热导率达到1.81 W•m^-1•K^-1, 是纯树脂热导率(0.21 W•m^-1•K^-1)的8.6倍, 这与BP颗粒作为桥梁连接相邻BN颗粒形成导热网络有关。除此以外, 相较于不含BP的复合材料(SBN-BN/EP), BP-BN/EP复合材料展现出更加优异的热导率、热稳定性和较好的热力学性能。因此, 熔盐法合成的BP在热管理领域具有较大的应用前景。     

氮化铝/氮化硼/碳纳米管/硅橡胶复合材料的力致填料取向对导热性能的影响

随着科学技术的发展,电子元器件发热量大幅度增加,因此开发兼具高导热和高绝缘性能材料日益迫切。以甲基乙烯基硅橡胶（SR）为基体,碳纳米管（CNTs）、六方氮化硼（BN）以及氮化铝（AlN）为导热填料,通过机械共混法制备导热复合材料。研究3种导热填料复配对复合材料的导热性能、绝缘性能和力学性能的影响,研究填料取向对复合材料导热性能的影响,研究材料表面温升与加热时间的关系。采用Agari模型预测复合材料的理论热导率。通过热红成像、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、热重分析等对复合材料进行表征。结果表明：随着复配导热填料中AlN用量的减少,BN和CNT_S用量的增加,复合材料的热导率逐渐升高;当AlN为80 phr,BN为68 phr,CNTs为2 phr时,复合材料的垂直热导率为1.857 W·m^-1·K^-1,平行热导率为2.853 W·m^-1·K^-1,体积电阻率为2.18×10¹² Ω·cm,拉伸强度达4.3 MPa,复合材料的综合性能较好。     

碳纤维-AlN/聚醚醚酮复合材料的制备与性能

以聚醚醚酮(PEEK)为基体树脂、碳纤维(CF)和氮化铝(AlN)为填料,通过模压成型的方法制备了抗静电耐热型CF-AlN/PEEK复合材料。采用高阻计、导热系数测定仪、热失重、差示扫描量热仪和SEM研究了CF-AlN/PEEK复合材料的抗静电性能、热性能、力学性能以及降温速率对复合材料性能的影响,并探讨了后期热处理对力学性能的影响。结果表明:当CF和AlN的质量分数均为10%时,CF-AlN/PEEK复合材料的性能较优,其表面电阻率达到108 Ω,比PEEK的表面电阻率提高了6个数量级;导热系数为0.418 W·(m·K)-1,初始分解温度高达573℃;拉伸强度提高了40.4%;降温速率越低,复合材料的熔点越高;后期热处理会影响CF-AlN/PEEK复合材料的力学性能,在270℃下热处理2 h,其拉伸强度可达146 MPa,表明在生产过程中,加工温度是影响复合材料性能的因素之一。      

气相生长碳纤维增强水泥基复合材料的制备及性能

研究了脱油沥青(De-oiled asphalt)基气相生长碳纤维(VGCFs)增强水泥基复合材料的制备方法及其性能。以脱油沥青作原料,采用化学气相沉积法(CVD)制备出气相生长碳纤维,以此纤维制备水泥基功能复合材料。结果表明:低含量VGCFs的碳纤维增强水泥基复合材料具有良好的抗压强度和导电性能,在VGCFs的掺量由0增至0.6 %范围内,随着VGCFs掺量的增加,碳纤维增强水泥基复合材料的电阻率下降,抗压强度提高。当VGCFs为0.4 %时,VGCFs水泥基复合材料电阻率降低2个数量级,从3.25 ×105 Ω·cm 降为1.49 ×103 Ω· cm ,抗压强度提高28.8 %,为最佳掺量。      

低温快速固化环氧导电胶的制备与性能

采用E-51型环氧树脂为导电胶基体树脂, 低分子量聚酰胺树脂(PA)为固化剂, 填加经硅烷偶联剂(KH550)改性后的纳米级和微米级铜粉及助剂制备导电胶。首次采用了液态固化剂(低分子量的聚酰胺酯), 以解决导电胶制备过程中填料用量受限的难题。通过正交试验方法探讨了导电胶中导电填料的含量、导电填料配比、硅烷偶联剂用量和还原剂添加量对导电胶粘接性能和导电性能的影响, 对导电胶的制备工艺进行了优化, 获得了制备导电胶的最佳方案。测试结果表明该导电胶能够在60 ℃下4 h内快速固化。在填料质量分数为65%时, 导电胶具有最低的体积电阻率3.6×10-4 Ω·cm; 导电胶的抗剪切强度达到17.6 MPa。在温度为85 ℃、湿度(RH)为85%的环境下经过1000 h老化测试后导电胶电阻率的变化和剪切强度的变化均不超过10%。