氮化铝/氧化石墨烯对环氧树脂胶黏剂导热性能的影响

使用硅烷偶联剂KH-560对氮化铝进行了表面改性,并以其为导热填料,环氧树脂为基体,制备了氮化铝/环氧树脂导热胶黏剂。采用FTIR、SEM、TG、热常数分析仪对导热胶黏剂进行了表征。结果表明:改性后硅烷偶联剂分子成功接枝在氮化铝表面。改性后,氮化铝与环氧树脂的界面粘结力增强,热稳定性和导热性均得到明显改善。当氮化铝质量为导热胶黏剂质量的70%时,改性氮化铝/环氧树脂热胶黏剂的导热系数为2.24W/(m·K),而未改性氮化铝/环氧树脂的导热系数仅为1.73W/(m·K)。为进一步提高其导热性能,制备了改性氮化铝/氧化石墨烯/环氧树脂导热胶黏剂,当改性氮化铝和氧化石墨烯的质量分数分别为50%和3%时,导热胶黏剂导热系数为3.05 W/(m·K)。     

石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备

以偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)为引发剂,采用分散聚合的方法合成了表面带正电荷、粒径在600 nm的聚苯乙烯(PS)微球,通过自组装将氧化石墨烯包覆于PS微球表面,用化学还原法将氧化石墨烯还原为石墨烯,制备了石墨烯包覆聚苯乙烯微球的复合分散体和压制成型制备的石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料。结果表明,随着初始氧化石墨烯投料量的增大,制备得到的石墨烯/聚苯乙烯复合材料的导热系数逐渐增大,投料量为20%时,复合材料的导热系数达到0.41 W/(m·K),相比纯PS本体提高了116%。     

碳纤维@石墨烯/环氧树脂复合材料的制备和导热性能研究

碳纤维是一维高导热材料,但其纤维与纤维之间的导热性能较差;而石墨烯是二维高导热材料。采用简单的真空抽滤方法,制备了碳纤维@石墨烯核壳结构,改善了碳纤维之间的导热性能,并与环氧树脂复合制得碳纤维@石墨烯/环氧树脂基复合材料。经研究表明,该复合材料具有良好的导热性能,最大导热系数达1.19 W/(m·K)。同时,储能模量也提高了13.49倍。这些优异的性能在诸多方面具有潜在的应用前景。     

钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物的制备及性能

以氧化石墨烯粉末(GO)、五氧化二钒、草酸和钨酸铵为原料,用水热法制备了一系列钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物,考察了钨掺杂量、氧化石墨烯用量对复合材料的相变温度及导热率的影响。通过XRD、SEM、DSC、FTIR、激光导热系数测量仪对复合材料的结构形貌、相变性能进行了表征。结果表明,石墨烯复合材料的二氧化钒粒子团聚情况得到有效改善,并均匀负载在石墨烯表面。当钨原子百分含量为2.5%、氧化石墨烯含量为4%(以五氧化二钒质量为基准)时,形成的钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物与纯二氧化钒相比,相变温度由66.0℃降低到32.2℃,导热率提升到16.341W/(m·K)。该复合材料能同时满足良好的隔热性与高导热性等要求。     

纳米氮化硼/氧化石墨烯/聚氨酯基复合材料的制备及其导热和力学性能

采用一种高能量密度的介质搅拌磨在添加高分子分散剂情形下将硅烷偶联剂改性后的六方氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯均匀预分散在高黏度聚氨酯预聚体中,而后加入扩链剂交联,制备了纳米氮化硼/氧化石墨烯聚氨酯基复合材料。分别探究了硅烷偶联剂改性氮化硼颗粒和氧化石墨烯的改性效果、分散剂对氧化石墨烯的分散效果以及单一和混合掺入氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯的含量对其聚氨酯基复合材料导热和力学性能的影响。另外,通过等效介质模拟计算和分析了氮化硼纳米颗粒或氧化石墨烯与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率。采用激光导热仪、耐磨试验机、Shore硬度计、扫描电子显微镜、红外光谱仪及红外成像仪对样品的改性分散效果、导热及力学性能进行表征。结果表明,通过改性后的纳米无机颗粒与聚氨酯基体相容耦合性好;当改性纳米氮化硼和氧化石墨烯的掺入量分别为10%和2%(质量分数)并有效分散在聚氨酯基体中时,其聚氨酯基复合材料的热导率为(0.671±0.033) W/(m·k),相对于未掺入纳米颗粒的聚氨酯材料(0.233 W·m~(–1)·K~(–1)),提高了188%。这主要归因于在有效分散的条件下掺入改性纳米氮化硼或氧化石墨烯可使其与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率降低。另外,经力学性能测试表明,改性纳米氮化硼/氧化石墨烯聚氨酯基复合材料的Shore硬度和磨损率分别为91和2.03%,相对于未掺入纳米无机颗粒的聚氨酯材料,分别提高了4.12%和降低了26.63%。     

环氧树脂/镀银纳米石墨微片导热复合材料的制备与性能

以膨胀石墨为原料,采用超声分散法和化学镀法制得镀银纳米石墨微片,然后将其填充在环氧树脂基体中制备环氧树脂/镀银纳米石墨微片复合材料。结果表明,银粒子均匀镀覆在纳米石墨微片上,银层厚度为100 nm,有利于在环氧树脂基体中形成导热通路;与环氧树脂相比,环氧树脂/镀银纳米石墨微片复合材料的力学性能和热导率能都得到提高;当镀银纳米石墨微片含量为3 %时,复合材料的热导率为1.827 W/(m·K),比纯环氧树脂热导率提高了近5倍。     

钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物的制备及性能

以氧化石墨烯粉末(GO)、五氧化二钒(V2O5)、草酸(C2H2O4·2H2O)和钨酸铵〔(NH4)10H2(W2O7)6〕为原料，用水热法制备了一系列钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物，考察了钨掺杂量、氧化石墨烯复合量对复合材料的相变温度及导热率的影响。通过XRD、SEM、DSC、FTIR、激光导热系数测量仪对复合材料的结构形貌、相变性能等进行了表征。结果表明：石墨烯复合后二氧化钒粒子团聚情况得到有效改善，并均匀复合在石墨烯表面。当钨的原子百分比含量为2.5%、氧化石墨烯含量为4%（以五氧化二钒质量为基准）时，形成的钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物与纯二氧化钒相比，相变温度由66 ℃降低到32.2 ℃，导热率由0.700 W/(m·K)提升到16.341 W/(m·K)，该复合材料能同时满足良好的隔热性与高导热等性能要求，取得了隔热性与散热性这一矛盾的对立与统一。     

氧化铝/环氧树脂/聚氨酯导热复合材料的制备及表征

采用硅烷偶联剂KH550对氧化铝表面进行改性,并以改性氧化铝为导热填料,以环氧树脂为基体树脂,自制的聚氨酯预聚体为柔性改性剂,制备了氧化铝/环氧树脂/聚氨酯导热复合材料。采用红外光谱对KH550改性氧化铝的结构进行了表征,探讨了影响复合材料热导率的主要因素,研究了改性氧化铝用量对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的微观结构进行了观察。结果表明,KH550已通过化学键接枝在氧化铝表面。随着KH550改性氧化铝用量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐增大,而导热率和断裂伸长率呈现先上升后下降的趋势。当改性氧化铝的用量为150 phr时,复合材料的导热率达到最大值0.66 W/(m·K),拉伸强度和断裂伸长率分别为37.2 MPa和1.62%。随着m(PUA)/m(EP)的增大,复合材料的导热率相应下降,适宜的m(PUA)/m(EP)为15/85。     

Al2O3/环氧树脂复合材料导热性能的研究

分别选用纳米和超细Al2O3填料,采用直接分散法制备Al2O3/环氧树脂复合材料,研究了不同填料含量的复合材料的导热性能,并结合理论模型探讨粉体粒径对导热性能的影响.结果表明:随着Al2O3含量的增加,复合材料的导热系数增大.当加入40%的超细Al2O3填料时,复合材料的导热系数达到0.535 W/(m·K),是纯环氧树脂的3倍.实验测量值与Y. Agari模型参数均表明:超细Al2O3的体系中粒子更容易形成导热链,可以更有效地提高环氧树脂体系的导热性能.     

日本开发新型导热绝缘性的环氧树脂

<正>日本开发出具备最大7.3 W/(m·K)导热性及绝缘性的环氧树脂。据专家介绍,住友大阪水泥和利昌工业共同开发出在确保电气绝缘性的同时使导热性提高至最大7.3 W/(m·K)的液状环氧树脂"RicoZi-mainus"。与通用环氧树脂相比,该产品具备约40倍的导热率。可用于马达、LED照明、电源部件及半导体封装等的散热。住友大阪水泥曾于2007年4月与DAISEI工业开发出了导热率最大17 W/(m·K)的热可塑性树脂"Zi-     

PPS/Al_2O_3导热复合材料的性能及其应用

以微米级三氧化二铝(Al2O3)为导热填料,制备了聚苯硫醚(PPS)/Al2O3导热复合材料,研究了硅烷偶联剂表面改性对PPS/Al2O3复合材料力学性能和导热性能的影响.研究表明,硅烷偶联剂时Al2O3的表面改性提高了PPS/Al2O3导热复合材料的力学性能,且材料的热导率随着Al2O3含量的增加而增大,当Al2O3的质量分数为70%时,未改性和改性Al2O3填充PPS导热复合材料的热导率分别达到2.279 W/(m·K)和2.392 W/(m·K),后者的热导率在Al2O3含量较高时偏离Agari理论曲线.SEM分析表明,改性Al2O3在PPS中分散均匀,两者结合紧密.经应用研究表明,PPS/改性Al2O3质量比为40/60的导热复合材料完全可满足发动机零部件、高耐热电子元器件对材料导热与力学性能的要求.     

剪切对聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料形态和性能的影响

设计了一种带分流板的挤出机片材机头,以产生高剪切作用,并研究剪切对石墨烯微片剥离、取向形态以及聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料导电、导热和结晶性能的影响。结果表明,带分流板的机头内部最大剪切速率是无分流板机头的10倍,使得带分流板机头制备的材料中石墨烯微片剥离程度更大,且呈高取向形态,这使得聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料的结晶度提高,导电渗流阈值从10 %降低至8 %,当石墨烯微片含量达到12 %时,在不带分流板与带分流板的挤出机片材机头挤出下,热导率分别提高到0.90、 1.20 W/(m·K)。     

PDMS/SCF导热复合材料制备工艺对导热性能的影响

采用SCFNA法(即空间限域强制组装法),制备碳纤维质量分数为30%的PDMS/SCF复合材料,并探究了在制备PDMS/SCF导热复合材料过程中,基体与填料混合工艺以及压印过程中的温度对复合材料制品导热性能的影响。研究结果表明,在复合材料制品厚度不变的前提下,当混合转速为2 000 r/min时,随着混合时间由10 min缩短至2 min,复合材料制品的热导率由10.314 W/(m·K)提高至11.188 W/(m·K),提高了8.474%。当混合时间为3 min时,随着混合转速从2 500 r/min降低至1 500 r/min,复合材料制品的热导率由10.140 W/(m·K)提高至10.963 W/(m·K),提高了8.116%。对比不同压印温度对复合材料制品热导率的影响发现,当压印温度在120℃附近时,复合材料制品的导热性能最佳,热导率为11.188 W/(m·K)。控制混合转速、混合时间和压印温度这3个工艺条件能够有效地提高复合材料制品的导热性能。     

碳纳米管-膨胀石墨/环氧树脂复合材料的导热性能

在环氧树脂中添加多壁碳纳米管和膨胀石墨作为填料,以提高环氧树脂的导热性能. 结果表明,添加0.5wt%多壁碳纳米管时,环氧树脂的最佳导热系数为0.3448 W/(m?K),比不添加时提高30%;添加0.75wt%羧基改性多壁碳纳米管时,环氧树脂的最佳导热系数为0.3813 W/(m?K),比添不加时提高40%;同时添加多壁碳纳米管和膨胀石墨后,环氧树脂导热系数可进一步提高到0.4039 W/(m?K),表明在环氧树脂中添加混合填料,二者可在环氧树脂中形成有效的导热网络,能进一步提高聚合物的导热性能.     

改性硅微粉对加成型有机硅灌封胶性能的影响

以甲基乙烯基聚硅氧烷为基料、含氢硅油为交联剂、硅烷偶联剂为填料改性剂、改性硅微粉为导热和补强填料制得加成型有机硅灌封胶。研究了硅烷偶联剂种类、改性硅微粉粒径和用量对有机硅灌封胶性能的影响。结果表明,随着改性硅微粉平均粒径由1μm增大到20μm,有机硅灌封胶的黏度由7 712 mPa·s降至1 520 mPa·s,热导率由0.64 W/(m·K)升至0.73 W/(m·K),拉伸强度由1.70 MPa降至1.60 MPa,拉断伸长率由100%降至45%,沉降物平均质量由8 g增加到61 g;随着改性硅微粉用量从0增加到300份,有机硅灌封胶的黏度从200 mPa·s升至2 501 mPa·s,热导率从0.20 W/(m·K)升至1.05 W/(m·K),拉伸强度升高并趋于稳定,拉断伸长率先升后降;综合考虑,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷作填料改性剂、200份平均粒径10μm的改性硅微粉作导热和补强填料较佳,此时有机硅灌封胶的拉伸强度为1.65 MPa,拉断伸长率为75%,黏度为2 010 mPa·s,热导率为0.65 W/(m·K),沉降物平均质量为35 g。     

原位反应加工制备BN/PMMA/PP导热复合材料的性能研究

采用原位反应加工法和熔融共混法制备氮化硼(BN)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚丙烯(PP)复合材料,利用导热测试仪、动态热机械分析仪、维卡软化点测试仪以及扫描电子显微镜(SEM)对复合材料结构和性能进行了表征。实验结果表明,原位反应加工法制备的BN/PMMA/PP材料的导热性能明显高于普通熔融共混法所制备的材料,随着BN填充量的增加,BN/PMMA/PP材料的导热系数逐渐升高,当BN质量分数为15%时,原位反应加工法制备的BN/PMMA/PP复合材料的导热系数达到0.56 W/(m·K),比普通熔融共混的热导率提高了44%。当BN含量为5%时,原位反应加工法制备的BN/PMMA/PP复合材料的维卡软化温度达到最高104.2℃,并且复合材料的储能模量显著提高。导热填料BN的选择性分散有助于提高BN/PMMA/PP材料的导热性能、耐热性能和动态力学性能。     

石墨烯纳米片对碳纤维/聚丙烯复合材料导热及力学性能的影响

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/石墨烯纳米片(GNSs)/碳纤维(CF)复合材料,研究了石墨烯纳米片含量对其导热性能和力学性能的影响。结果表明,石墨烯纳米片和碳纤维混合使用,不仅对导热有明显的协同作用,力学性能也有一定提升。PP/GNSs(3 phr)/CF(2 phr)复合材料热导率为0. 42 W/(m·K),相对于纯PP、PP/GNSs(3 phr)复合材料分别提高了110%、31%;该复合材料的拉伸强度和弯曲强度最大相对于纯PP提高了12%和13%,相对于PP/CF(2 phr)复合材料提高了8%和12%。     

中国专利

一种具有核壳结构导热填料填充的聚丙烯复合材料本发明公开了一种具有核壳结构导热填料填充的聚丙烯复合材料。该聚丙烯复合材料中核壳结构导热填料的含量为35%~40%(w),导热系数为0.48~0.56 W/(m·K)。本发明将两种导热填料——氨基改性氮化硼和环氧基改性三氧化二铝通过化学键连接在一起,形成核壳结构的导热填料;导热系数较大的片状氨基改性氮化硼由于包覆在体积较大的球形环氧基改性三氧化二铝的表面,也更容易让具有较高导热系数的导热填料相互接触,从而形成导热网络,使核壳结构导热填料的导热系数提升0.1~0.2 W/(m·K)。该聚丙烯复合材料的制备中还添加了DMP?30型催化剂,有效地降低了化学反应的活化能,增加了核壳结构导热填料的数量,并且易于制备。     

碳纳米管材料导热性能的实验研究

本文对碳纳米管与环氧树脂(Epoxy-EP)复合材料的导热性能进行了定量的研究,探索了CNTs/EP复合材料的制备方法,运用Hotdisk热常数分析仪研究了CNTs/EP复合材料的导热系数;利用CNTs/EP两相复合材料的导热理论模型得到了室温下单壁碳纳米管(Single-Wall Carbon Nanotubes-SWCNTs)的导热系数为3980 W/(m.K),双壁碳纳米管的导热系数(Double-Wall Carbon Nanotubes-DWCNTs)为3580 W/(m.K),以及多壁碳纳米管(Multi-Wall Carbon Nanotubes-MWCNTs)的导热系数为2860 W/(m.K)。     

氰酸酯/环氧树脂/碳纳米管复合材料的制备与性能研究

采用熔融浇铸法制备了氰酸酯/环氧树脂/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料,通过导热系数测试、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行了分析和表征。结果表明:加入MWCNTs可以有效提高复合材料的导热性能,其中MWCNTs用量为3%的复合材料导热系数为0.35 W/(m·K),比纯树脂材料的导热系数提高了30%;MWCNTs的加入能够提高氰酸酯基复合材料的断裂韧性。