Al2O3填充聚酰亚胺改性环氧树脂/玻璃纤维导热复合材料的制备与性能研究

以硅烷偶联剂改性的氧化铝为导热填料,聚酰亚胺改性环氧树脂为基体,通过高温模压法制备了Al2O3填充聚酰亚胺/环氧导热玻纤复合材料,研究Al2O3和聚酰亚胺含量对复合材料热性能、力学性能和介电性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随着纳米Al2O3粒子含量的增加而增加。当Al2O3粒子的填充量为50%时,复合材料的热导率可达1.239W/(m.K)。复合材料冲击强度和弯曲强度随粒子含量的增加呈先增加后降低趋势,当Al2O3粒子的填充量为20%时,材料的冲击强度为376.3kJ/m2,弯曲强度为912.6MPa。聚酰亚胺改性的复合材料具有较好的介电性能、热稳定性和耐热老化性。     

PPS复合导热材料的研究与有限元模型分析

通过有限元分析软件ABAQUS,模拟了三氧化二铝(Al2O3)填充聚苯硫醚(PPS)两相复合材料逾渗结构以及Al2O3填充PPS合金三相复合材料双逾渗结构,并将得到的理论导热率与实验结果进行对比验证,分析了填料分布情况对材料热导率的影响。模拟结果表明:只有当导热填料含量超过逾渗阈值,其导热性能才能有明显的提高,双重逾渗结构的形成,能有效降低逾渗阈值。SEM分析表明,选用不同的合金组分,由于相容性的差异和黏度的差异,填料在PPS合金中的分布情况也有不同,热导率也有较大的差异。在所述配方中PPS/UHMWPE/Al2O3(质量比为35:15:50)复合体系热导率最高,可达1.592W/(m.K),而同质量配比的PPS/PS/Al2O3复合体系的最低,只有0.639W/(m.K)。     

导热PE-LD复合材料的制备与性能研究

采用低密度聚乙烯(PE-LD)为基体材料,石墨、Al N为导热填充材料,通过双辊混炼、模压制备了导热复合材料,并对该复合材料的导热性能、力学性能、热行为进行了分析。结果表明,随着石墨或Al N含量的增加,PE-LD/石墨复合材料和PE-LD/Al N复合材料的热导率逐渐增大;PE-LD/石墨复合材料的热导率高于PE-LD/Al N复合材料的热导率。当石墨与Al N的总质量分数为50%、石墨与Al N的质量比为4∶1时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的拉伸强度、弯曲强度均达到最大值,分别为12.8,17.15 MPa;此时PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率达到最大值,为0.618 W/(m·K),略低于添加质量分数50%的石墨时的PE-LD/石墨复合材料的热导率[0.634 W/(m·K)];当石墨与Al N质量比为1∶4时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率为0.488 W/(m·K),高于只添加质量分数50%Al N的PE-LD/Al N复合材料的热导率[0.410 W/(m·K)]。当石墨和Al N总质量分数为50%时,随着Al N含量的增加,PE-LD的结晶度增大。     

氮化铝/尼龙6复合材料导热性能的研究

采用熔融共混法制备了Al N/PA6导热复合材料,并深入研究了硅烷偶联剂KH-550含量、导热填料Al N粒径和含量对复合材料导热性能的影响。结果表明,偶联剂对Al N/PA6界面的键合作用以及在Al N表面形成的包覆结构导致了复合材料的热导率随偶联剂含量的增多而先增大后减小。当偶联剂的加入量为1.0wt%时,复合材料的热导率最好,达到0.451 W/(m·K)。Al N粒径大小会影响复合材料的Al N/PA6界面多少和Al N在基体中的分散均匀性,从而影响其导热性能。当Al N粒径为3μm时,热导率最高。随着Al N含量的增多,导热链会逐渐形成,从而使得复合材料的热导率逐渐增大,且增长幅度呈先缓后急的趋势。     

PVB/Al2O3导热绝缘复合材料的制备与性能研究

以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为基材,选用粒径分别为1～3μm、10μm和30 nm的Al2O3为导热填料,三乙二醇二-2-乙基己酸酯(3GO)为增塑剂,通过熔融共混法制备了PVB/Al2O3导热绝缘复合材料;研究了Al2O3的表面处理、添加量和粒径对复合材料的导热绝缘性能和力学性能的影响。结果表明,在所考察的三种表面处理剂γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、钛酸正丁酯(TC)和硬脂酸(SA)及其用量范围内,用质量分数为1.0%的KH-560对Al2O3粒子进行表面处理是较佳的处理方法;在三种粒径不同的Al2O3导热填料中,粒径1～3μm的Al2O3较有利于改善PVB/Al2O3复合材料的导热性能;PVB/Al2O3复合材料的热导率随Al2O3用量的增加而升高;当1～3μm的Al2O3用量为85 phr,即体积分数为18.6%时,复合材料的热导率为0.407 W/(m.K),是不含Al2O3的PVB的1.91倍;当这一Al2O3的用量为70 phr(体积分数15.9%)时,所制得的PVB/Al2O3复合材料具有较好的综合性能,其热导率为0.375 W/(m.K),体积电阻率为1.65×1012Ω.m,拉伸强度为21.4 MPa,断裂伸长率为265%。根据Agrai理论模型进行的数据分析表明,当Al2O3用量大于25 phr(体积分数6.3%)时,随着Al2O3用量的进一步增加,PVB/Al2O3复合材料中的Al2O3粒子形成了部分连续的导热链。     

Si3N4/SiC/环氧树脂纳米导热复合材料的制备

以硅烷偶联剂KH-560改性的微米氮化硅/纳米碳化硅晶须(Si3N4/SiCw)为导热填料,浇注制备Si3N4/SiC/环氧树脂纳米导热复合材料.研究了环氧树脂种类、Si3N4/SiCw用量、复配比及表面改性对环氧树脂导热、力学和介电性能的影响.结果表明,环氧树脂的热导率随Si3N4/SiCw用量的增加而增大,当改性Si3N4/SiCw用量为50％[m(Si3N4) /m(SiCw)]=3/1时,环氧树脂的热导率为0.98 W/(m· K);复合材料的介电常数随Si3N4/SiCw用量的增加而增大,而力学性能则先增加后降低.     

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.     

偶联剂对PE-RT/Al_2O_3复合材料力学性能和导热性能的影响

以硅烷、铝酸酯、钛酸酯三种不同粉状偶联剂处理后的Al2O3作为导热填料,耐热聚乙烯(PE-RT)为基体树脂,采用熔融共混的方法,通过双螺杆挤出造粒、注塑成型制备了PE-RT/Al2O3导热复合材料。研究了偶联剂种类及用量对PE-RT/Al2O3复合材料力学性能和导热性能的影响。结果表明:当硅烷偶联剂用量为1.5%时,材料的导热性能与力学性能最佳,由硅烷偶联剂处理Al2O3得到复合材料的热导率比未处理的提高了25%;另两种偶联剂用量分别为2%时,复合材料的热导率达到最大值,而其用量为1%时,材料的力学性能最佳;Al2O3与粉状偶联剂在基体中易团聚,导致复合材料的冲击强度下降。     

聚偏氟乙烯/鳞片石墨/碳纤维高导热复合材料的制备

以聚偏氟乙烯（PVDF）树脂为基体,天然鳞片石墨（FG）、碳纤维（CF）为填料,采用熔融共混法制备了PVDF/FG/CF复合导热材料,并研究了FG、CF含量及其改性对复合材料导热性能和力学性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随FG含量的增加而增大,力学性能随着FG含量的增加而降低;CF的加入提高了复合材料的力学性能,但热导率略有降低;对CF进行表面氧化处理将使得复合材料的热导率以及力学性能有所提高,当CF含量为5 %、FG含量为50 %时,复合材料的热导率为11.4 W/(m·K),拉伸强度为48 MPa,断裂伸长率为11 %。     

GE/AlN/CO-PA导热复合材料的制备与性能研究

以石墨烯(GE)和氮化铝(Al N)为导热填料,以硅烷偶联剂KH-550为表面改性剂,通过溶液共混法制备导热填料/三元共聚聚酰胺(CO-PA)导热复合材料,制备了Al N/CO-PA和GE/Al N/CO-PA复合材料。XRD和SEM分析表明,GE、Al N能够改变聚酰胺的结晶晶型;DSC分析表明导热填料能够改善导热复合材料结晶性能;TGA分析表明导热填料能够提高导热复合材料的热稳定性,当Al N含量为50%,Al N/CO-PA导热复合材料的75%损失温度T_(75%)和T_(d,max)分别比纯CO-PA高28.33℃和20℃;Al N含量为50%、GE含量为2%时,GE/Al N/CO-PA导热复合材料的T_(75%)和T_(d,max)分别比纯CO-PA高30℃和20.3℃;在Al N含量为50%、GE含量为8%时,复合材料的热导率为2.345 W/(m·K),是纯CO-PA热导率的9.1倍;随着温度的升高,CO-PA和导热复合材料的热扩散率逐渐降低;力学测试表明低含量的导热填料能够提高复合材料的力学性能,在Al N含量为10%时,复合材料的拉伸强度从38 MPa增加到75.73 MPa,屈服强度从19.8 MPa提高到54.23 MPa。     

SiC/Al2O3/MVQ导热复合材料的制备与性能研究

分别使用碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)和SiC/Al2O3复配物制备了导热甲基乙烯基硅橡胶材料(MVQ),研究了SiC,Al2O3和SiC/Al2O3用量及表面改性对MVQ导热系数和力学性能的影响,结果表明,随导热填料用量的增大,MVQ导热系数增大;同等用量下,SiC/Al2O3/MVQ复合材料的导热性能均优于SiC/MVQ和Al2O3/MVQ;当SiC/Al2O3总用量为50份且SiC/Al2O3质量比为3/1时,复合材料导热系数为0.76 W/mK;随SC/Al2O3用量的增加,拉伸强度与拉断伸长率均降低,邵尔A硬度增大.表面处理后,复合材料导热性能得到进一步改善.     

PP/纳米Al_2O_3复合材料及其发泡材料的制备与表征

用PP与纳米Al_2O_3熔融共混法制备复合材料,再用超临界CO_2间歇发泡法制备发泡材料,并对材料的结晶行为、力学性能、发泡行为和导热性能进行研究。结果表明,纳米Al_2O_3能提高复合材料的结晶和熔融温度,但会降低PP链段运动能力,当纳米Al_2O_3含量为7%时,复合材料的结晶度由纯PP的28.10%降至24.46%;纳米Al_2O_3具有刚性粒子的增强增韧协同效果,当纳米Al_2O_3含量为5%时,纳米Al_2O_3的骨架效应使得复合材料的拉伸强度达到33.9 MPa,继续提高其含量后复合材料的拉伸强度略微下降。由于纳米Al_2O_3的刚性粒子增韧效果,当纳米Al_2O_3含量达到7%时,复合材料的冲击强度可达到5.26 k J/m2。纳米Al_2O_3起到异相泡孔成核剂作用,加入5%的纳米Al_2O_3后,发泡材料的泡孔密度提高至2.18×107个/cm3,其热导率在纳米Al_2O_3含量为7%时达到0.107 W/(m·K)。     

超支化液晶/Al_2O_3/环氧树脂复合材料电性能研究

采用机械共混及模压成型工艺将Al2O3粉体,含H20哑铃状液晶化合物(HLCP)与环氧树脂(E-51)共混制备了HLCP/EP/Al2O3复合材料。研究了Al2O3含量对材料热稳定性、导电性能、导热性能及热膨胀的影响。结果表明:材料的导热系数、介电常数及热稳定性随Al2O3含量的增加而增大,当Al2O3粉体质量分数达到70%时,材料导热系数是纯环氧树脂的1.7倍;介电损耗、线膨胀系数随Al2O3含量的增加而减小,当Al2O3粉体质量分数为60%时,介电常数为3.71。同时,由于HLCP网格的存在,降低了材料的内耗,提高了复合材料的玻璃化转变温度,增强了电性能。     

玻纤增强PPS/MgO绝缘导热复合材料的研究

通过双螺杆挤出机将聚苯硫醚(PPS)与MgO混合挤出,同时添加玻璃纤维(GF)挤出造粒制备了玻纤增强PPS/MgO绝缘导热复合材料。研究了材料的导热性能与MgO含量的关系。研究发现,材料的热导率随MgO含量的增加而增大;GF替代部分MgO后,导热性能有所降低,但拉伸强度和冲击强度等力学性能得到提高;偶联剂用量在0.5%时可提高PPS/MgO绝缘导热复合材料的热导率。     

BN／Al2O3／环氧树脂导热复合材料的制备与性能

分别采用氮化硼（BN）、氧化铝（Al2O3）和复配BN／Al2O3作为导热填料制备环氧树脂导热复合材料。结果表明,环氧树脂热导率随导热填料用量的增加而增大;同等用量下,BN／Al2O3／环氧树脂复合材料的导热性能均优于BN／环氧树脂和Al2O3／环氧树脂。当BN／Al2O3质量分4~50％[m（BN）／m（Al2O3）=3／1J,复合材料热导率为08194W／mK。此外,随BN／Al2O3用量的增加,环氧树脂的介电常数和介电损耗角正切增加,而弯曲强度和冲击强度则先增加后降低。     

纳米银颗粒包覆氧化铝的制备及其硅胶复合材料热导率

用化学方法在微米级球形氧化铝上包覆纳米银颗粒,包覆层可在空气中稳定存在。银包覆层明显提高了氧化铝/硅胶复合材料的热导率。复合材料断面形貌图显示纳米银包覆层改善了氧化铝与硅胶之间的界面结合,并且银颗粒起到桥梁作用连接起相邻的氧化铝。     

无机填料填充PE-LD/EVA合金的导热及阻燃性能

采用氧化铝（Al2O3）为导热填料、氢氧化镁［Mg(OH)2］为阻燃填料,以低密度聚乙烯（PE-LD）和乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）为基体树脂制备导热阻燃复合材料。通过导热性能测试、燃烧行为表征（极限氧指数和垂直燃烧测试）以及热重分析研究了PE LD/EVA/Al2O3/Mg(OH)2复合材料的导热性能、阻燃性能及热稳定性。结果表明,含有50份Al2O3及50份Mg(OH)2的复合材料,在PE-LD/EVA质量比为1/1时,热导率可达到1.21 W/m·K;材料的阻燃性能及热稳定性都随 EVA 含量的增加而增大,极限氧指数从27.0 % 提高到31.5 %,UL 94 垂直燃烧从无等级提高到V-0级,残炭率从46.5 %提高到57.7 %。     

PP/Al(OH)_3/Mg(OH)_2复合材料的导热性能

制备了PP（聚丙烯）/Al(OH)₃/Mg(OH)₂导热复合材料,并用稳态平板导热系数测试仪在不同测试温度下测定该复合材料的导热系数。结果表明,加入Al(OH)₃和Mg(OH)₂使PP导热系数提高。复合材料的导热系数随着填料含量的增加而非线性提高,随着测试温度的升高而非线性提高,随着填料粒径的增大而非线性增大。     

Al2O3的粒子尺寸对天然橡胶导热性能的影响

以天然橡胶为基体,微米Al2O3和纳米Al2O3为导热填料,比较了纳米Al2O3和微米Al2O3填充的导热橡胶的导热性能和物理机械性能,并将2种粒子以不同配比加入天然橡胶基体中,对其影响进行了探讨.结果表明,随着微米Al2O3填充份数的增加,天然橡胶的热导率增大,物理机械性能先升高后下降;在相同填充量下,微米Al2O3填充的导热橡胶比纳米Al2O3填充的导热橡胶具有更好的导热性能和物理机械性能;在合适的配比下,纳米Al2O3与微米Al2O3混合填充的导热橡胶的导热效果优于单一使用Al2O3粒子的填充效果.     

高导热系数聚丙烯复合材料的制备及研究

将氧化镁、氧化铝和石墨分别与聚丙烯熔融共混制备导热复合材料,考察了填料种类、基体黏度和增容改性对复合材料导热系数(λ)的影响。结果表明:增加填料含量能逐渐提高λ,且填料的λ直接决定了复合材料的λ;基体黏度越高,复合材料导热性能提高越显著;对氧化镁和氧化铝进行表面改性同时加入增容剂,可以明显减少填料的团聚,形成更多的有效网链,能有效提高复合材料的导热性能。探究了将氧化镁和氧化铝分别与石墨复配来制备高λ的复合材料,发现少量石墨与无机填料复配可以大幅提高复合材料的λ,当聚丙烯/增容剂/氧化镁/石墨质量比为30/10/50/10时,λ达到1.267 W/(m K),比不添加石墨时提高了50%;而对于氧化铝和石墨的复配体系,λ为0.622 W/(m K),相比于未添加石墨时增加了60%。