鳞片石墨/ZnO导热PBT材料的制备及性能研究

为提高聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)材料的导热性能,采用鳞片石墨/ZnO作为导热填料制备鳞片石墨/ZnO导热PBT材料。研究单一导热材料(鳞片石墨或ZnO)和复配导热填料(鳞片石墨/ZnO)对导热PBT材料的导热性能和力学性能的影响。实验结果表明:鳞片石墨/ZnO作为复配填料能显著提高PBT材料的导热性能,当鳞片石墨/ZnO用量为50份时,导热PBT材料的导热系数为1.48 W/(m·K),较纯PBT材料的0.27 W/(m·K)提高近5.5倍,而随着鳞片石墨/ZnO用量的增加,导热PBT材料的力学性能均出现先升后降的现象,当鳞片石墨/Zn O用量为20份时,导热PBT材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均为最大值分别为77.6 MPa、101.4 MPa和6.04 k J/m2。     

导热氧化镁对三元乙丙导热橡胶性能的影响

为了开发综合性能优异的导热橡胶,以三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,导热氧化镁为导热填料,制备了新型导热橡胶,通过对不同导热氧化镁填充量下的导热橡胶热导率、拉伸强度、微观结构等参数的测定,研究了导热氧化镁填充量对EPDM导热性能、物理机械性能等综合性能的影响。结果表明,随着导热氧化镁用量的增大,EPDM热导率明显增大,从0.337 W/(m·K)增大至0.776W/(m·K),导热效率明显提高,并在填充量为80质量份时形成导热网链;交联程度增大,硫化时间略微延长,加工性能下降;材料的力学性能随着导热填料填充量的增加也发生改变,拉伸强度降低,硬度增大,断裂伸长率和拉断永久变形均先上升后下降。综合考虑,导热氧化镁填充到EPDM中,将大幅度提高EPDM的导热效率,可以制备出综合性能优异的导热橡胶。     

氧化铝和碳化硅填充硅橡胶的导热性能研究

研究氧化铝和碳化硅填充硅橡胶的导热性能。结果表明:采用不同粒径碳化硅填充硅橡胶时,随着碳化硅用量的增大,硅橡胶的热导率逐渐增大;在相同填料用量下,粒径小的碳化硅填充硅橡胶热导率高于粒径大的碳化硅填充胶;氧化铝/碳化硅并用填充硅橡胶的导热性能优于单用氧化铝填充胶;当氧化铝/碳化硅质量比为8:2、填充量为600份时,硅橡胶的导热性能最佳。     

刚玉粉对室温硫化导热硅橡胶性能的影响

以α，ω-二羟基封端聚二甲基硅氧烷为基胶，刚玉粉为导热填料，制备了填充型室温硫化(RTV)导热硅橡胶。研究了刚玉粉的填充量、表面处理方式、粒径及不同粒径刚玉粉的配比对RTV导热硅橡胶性能的影响。结果表明：随着刚玉粉用量的增加，RTV硅橡胶的导热系数增大，但力学性能降低，基料的粘度增大，工艺性能变差，刚玉粉的用量以200份为宜；采用经表面处理的刚玉粉，可以改善其与基胶的相容性，提高RTV硅橡胶的导热性能；且采用硅烷偶联剂处理的刚玉粉还可提高RTV硅橡胶的力学性能；大粒径刚玉粉填充的RTV硅橡胶的导热性能优于小粒径刚玉粉填充的RTV硅橡胶，但力学性能下降；当填充量达到200份后，二者导热性能的差距明显缩小；不同粒径刚玉粉并用可以提高RTV硅橡胶的导热性能，降低基料粘度，改善工艺性能；当大粒径与小粒径刚玉粉的质量比为1／3或3／5时，所得RTV导热硅橡胶的综合性能较好。     

空间级加成型双组分导热硅橡胶的研制

以乙烯基硅油、含氢硅油、导热填料、铂催化剂为原料,制成了空间级加成型双组分导热硅橡胶。研究了精制方法对乙烯基硅油真空质量损失率的影响以及填料种类、用量对硅橡胶性能的影响。结果表明,采用溶剂萃取法精制乙烯基硅油,可使乙烯基硅油的真空质量损失率降至0.47%,满足空间级材料的使用要求;硅橡胶的较佳配方是:黏度5 000 m Pa·s的乙烯基硅油100份,粒径5~8μm的碳化硅240份,交联剂5份;在此条件下制得的加成型双组分导热硅橡胶的热导率为1.26 W/m·K、接触热导率在15 000 W/m2·K以上、拉伸强度为1.68 MPa、真空质量损失率为0.27%、可凝挥发物质量分数为0.02%,     

导热发泡硅橡胶的研制

以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为基料,石墨烯、导热炭黑和氧化铝为导热填料,发泡微球为发泡剂,制得发泡硅橡胶材料。探讨了石墨烯、导热炭黑和氧化铝对发泡硅橡胶性能的影响,并采用扫描电子显微镜观察了发泡硅橡胶断面形貌。结果表明,随着石墨烯用量的减少和导热炭黑用量的升高,发泡硅橡胶的拉伸强度、密度和硬度均降低,热导率先升后降。当石墨烯用量为5份、导热炭黑用量为3份时发泡硅橡胶的热导率最高,为0. 119 W/(m·K)。球形氧化铝对硅橡胶的补强作用略低于非球形氧化铝,但两者对发泡硅橡胶的密度、硬度和阻燃性能的影响几乎相同。材料热导率随着球形氧化铝用量的减少和非球形氧化铝用量的增加先升后降。当球形氧化铝用量为25份、非球形氧化铝用量为30份时,材料热导率最高,为0. 101 W/(m·K)。片层石墨烯与球形导热炭黑相结合形成的"哑铃"结构增加了体系中的导热通路数量并提高了导热速率。非球形氧化铝以平面形式存在于泡孔壁内,并与较多的球形氧化铝接触,增加了体系中的导热通路数量。     

高导热室温硫化硅橡胶的制备

以端羟基聚二甲基硅氧烷为基胶、氧化铝为导热填料、甲基三甲氧基硅烷为交联剂,制备了脱醇型导热室温硫化硅橡胶。研究了氧化铝的形状、填充量、粒径以及不同粒径配比对硅橡胶导热系数的影响。结果表明:球形氧化铝填充量最大并且对硅橡胶黏度的影响较小。随着氧化铝填充量的增大,硅橡胶导热系数提高,最佳填充量为60%。大粒径氧化铝填充的硅橡胶导热系数高于小粒径氧化铝填充的硅橡胶。如果按照m(d20)∶m(d3)=3∶7的比例混合氧化铝,制备的硅橡胶综合性能最佳,导热系数为1.39 W/(m·K),拉伸强度和断裂伸长率分别为1.98 MPa和134%。     

导热绝缘室温硫化硅橡胶的研制

研究导热填料种类、用量及粒径对室温硫化硅橡胶(RTV硅橡胶)性能的影响。试验结果表明，采用氮化硅作导热填料，其粒径控制为5～20μm，用量为150～250份，可以制得导热性能优异、物理性能及加工性能良好的绝缘RTV硅橡胶。     

高热导率聚丙烯/石墨复合材料的制备与性能

为了提高聚丙烯(PP)的导热性能,扩大其使用范围,采用价格低廉的商用石墨对PP进行改性,利用转矩流变仪制备了PP/石墨导热复合材料。研究了粒径为2μm和20μm的石墨及其复配对复合材料热导率及力学性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随着石墨用量的增加而显著增大,20μm石墨填充的复合材料热导率高于2μm石墨填充的复合材料;由于石墨的各向异性,层内热导率远高于层间热导率;将两种粒径的石墨复配,固定石墨总质量分数为40%,当2μm石墨与20μm石墨质量比为1︰5时,复合材料层间和层内热导率达到最大,分别为1.125 W/(m·K)和2.897 W/(m·K),比相同用量下单一2μm石墨填充PP分别提高了121%和61%,比单一20μm石墨填充PP分别提高了3.6%和20%。随石墨用量增加,单一粒径石墨填充的复合材料拉伸强度和弯曲强度呈现先减小后增大的趋势,随复配填料中20μm石墨用量增加,复配填料填充复合材料的力学性能呈下降趋势,但弯曲强度变化不大,拉伸强度也在10 MPa以上。     

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。