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。     

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。     

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%。     

加成型导热固体氟硅橡胶的研制

以甲基乙烯基氟硅橡胶为基料,以羟基硅油或二苯基硅二醇为结构控制剂,以2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷为硫化剂,添加气相法白炭黑、导热填料制得加成型导热固体氟硅橡胶。探讨了填料品种、填料粒径、不同粒径氮化硅复配质量比等对加成型导热固体氟硅橡胶性能的影响。结果表明,当用量相同时,添加大粒径氮化物的导热氟硅橡胶的导热性能优于添加小粒径氮化物的导热氟硅橡胶,且各填料对胶料导热性能提高的大小为:氮化硅氮化铝氮化硼;当粒径7μm的氮化硅与粒径10μm的氮化硅复配质量比为1∶1时,制得的导热氟硅橡胶热导率最高,为1. 362 W/(m·K);加入结构控制剂羟基硅油和二苯基硅二醇会降低胶料硬度和热导率,二次硫化对导热氟硅橡胶热导率影响不大。     

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。     

三氧化二铝/硅橡胶复合材料热导率的预测

应用最小热阻力法则和比等效热导率法则,建立颗粒填充聚合物基复合材料的导热模型并推导出等效热导率公式,并对三氧化二铝/硅橡胶复合材料热导率进行预测.结果表明,复合材料热导率预测值与实测值接近;三氧化二铝粒径较小时,预测值与实测值更为接近;三氧化二铝体积分数相同时,大粒子填充硅橡胶复合材料热导率更高.     

氧化铝粒子对导热硅橡胶性能的影响

研究了三种不同粒径氧化铝粒子对硅橡胶热导率的影响。研究发现氧化铝用量为55份时，硅橡胶的热导率达到0．908W／mK；在相同用量下，大粒径氧化铝填充硅橡胶的热导率大于小粒径粒子填充的热导率。不同粒径粒子在最佳混合填充比例时混合填充，所得硅橡胶的热导率大于单一粒径粒子填充效果。此外，和纯硅橡胶相比，最佳混合填充下硅橡胶的热稳定性明显增加，而线膨胀系数明显降低。经偶联剂处理后，体系的热导率和拉伸强度有所增大，线膨胀系数有所下降。     

球形氧化铝填充聚氨酯制备导热塑料

以聚氨酯为基材,球形氧化铝为导热填料,制备了填充型热固性塑料,研究了氧化铝填充量、表面处理对复合材料导热性能的影响,比较了不同粒径氧化铝填充的导热塑料的导热性能,并进行了两者复配研究。结果表明:聚氨酯复合材料的导热系数是导热通道的形成与界面层阻碍效应相互作用的结果;当氧化铝填充总量为600质量份且m(BAK–0100):m(BAK–0300)为1:2,并经过占总填料质量1.5%的KH560改性后,所得材料的导热系数高达2.51 W/(m·K)。     

Al2O3对导热硅橡胶性能的影响

考察了微米Al2O3的填充量及其粒径对甲基乙烯基硅橡胶导热性能及力学性能的影响,与纳米Al2O3填充硅橡胶进行了对比。结果表明:硅橡胶的导热系数随微米Al2O3填充量的增加而升高,但微米Al2O3填充量过大时,硅橡胶的力学性能和加工性能变差,最大填充量不宜超过220份。当微米Al2O3填充量小于100份时,大粒径Al2O3填充硅橡胶的导热性能优于小粒径Al2O3填充硅橡胶;当微米Al2O3填充量超过100份后,5μmAl2O3填充硅橡胶的导热性能优于50μmAl2O3填充硅橡胶;0·5μmAl2O3填充硅橡胶的导热性能始终低于5μm和50μmAl2O3填充硅橡胶;纳米Al2O3填充硅橡胶的导热性能明显优于微米Al2O3填充硅橡胶。小粒径Al2O3填充硅橡胶的力学性能优于大粒径Al2O3填充硅橡胶。与单一微米粒径的Al2O3填充硅橡胶相比,在高填充量(180份)下,50,5,0·5μm与50nm的AlO(质量比2∶5∶1∶1)混合填充硅橡胶呈现较高的导热性能和拉伸强度。     

氮化硼填充MVQ制备导热橡胶的研究

以甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）为主体材料，用氮化硼填充MVQ制备导热橡胶，研究氮化硼用量、粒径等对MVQ导热性能、物理性能和工艺性能的影响。结果表明。随着氮化硼用量的增大。MVQ的热导率增大而工艺性能变差;氮化硼最大适宜用量为150份。小粒径氮化硼填充MVQ的物理性能较好，工艺性能稍差。氮化硼用量小于70份时，粒径为20μm的氮化硼填充MVQ的导热性能较好;氮化硼用量为70～180份时，粒径为6μm的氮化硼填充MVQ的导热性能较好。不同粒径氮化硼按适当比例配合填充MVQ的导热性能优于单一粒径氮化硼填充MVQ．且物理性能改善。     

聚合物基导热复合材料的研究进展

阐述了聚合物基导热复合材料的导热机制。综述了国内外导热胶粘剂、导热橡胶和导热塑料等研究进展。介绍了提高复合材料导热性能的途径,并在此基础上,展望了聚合物基导热复合材料的应用前景和未来的发展方向。     

A new method for predicting thermal conductivity of pure organic liquids and their mixtures

A new method based on Enskog's hard sphere theory for dense fluids and the principle of corresponding states is presented for predicting thermal conductivity of pure organic liquids and their mixtures. The thermal conductivities of alkanes, isoalkanes, aromatics, aldehydes, esters and ketones were calculated using this method which requires only critical properties and normal boiling point as input data. The predictions were compared with experimental data and other prediction methods over a wide range of temperatures (0.3 < T_r < 0.8) and highly satisfactory results were obtained. The method was also extended to mixtures employing simple mixing rules for calculating mixture properties.     

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)。     

导热硅橡胶研究进展

概述了导热硅橡胶的导热机理和模型,介绍了改善硅橡胶导热性能的主要途径,阐述了导热硅橡胶的应用情况,并对其今后研究方向进行了展望。     

炭黑/橡胶复合材料热导率的计算

应用不同的理论模型预测了炭黑/橡胶复合材料的热导率,并与实验测试结果进行了对比分析.结果发现,发黑体积份数对炭黑填充胶热导率影响很大,随着炭黑用量的增加,炭黑/橡胶复合材料的热导率逐步增加;炭黑/橡胶复合材料的热导率与炭黑的结构性及形态有关;在低填充份数2%～25%范围内,用Maxwell模型预测N234发黑/橡胶及N134炭黑/橡胶两种复合材料的热导率与实验结果最为接近.     

Thermal and electrical properties of spark plasma sintered (Ti,Cr)B2 ceramics

Thermal and electrical properties were measured for TiB₂ ceramics containing varying CrB₂ contents up to 33 mol%. The room-temperature thermal diffusivity decreased with increasing Cr content from 0.330 ± 0.003 cm²/s for pure TiB₂ to 0.060 ± 0.003 cm²/s for (Ti_0.66Cr_0.33)B₂. The amount of anisotropy in the coefficients of thermal expansion increased with increasing Cr content and the c-axis had the greatest dependence on Cr addition, with an increase of more than 25% in the thermal expansion for 33 mol% CrB₂ compared to TiB₂, whereas the a-axis only increased by about 8%. The electrical conductivity was the lowest for (Ti_0.66Cr_0.33)B₂ at ∼8.5 × 10³ S/cm compared to ∼106.1 × 10³ S/cm for nominally pure TiB₂. Overall, the addition of CrB₂ as a sintering aid for TiB₂ was shown to have a significant effect on the thermal and electrical properties of TiB₂ for additions as small as 5 mol% CrB₂.     

橡胶导热助剂的优选

探讨导热助剂和填料对胶料导热性能的影响。结果表明：导热增强剂TB-1对橡胶的补强作用和导热效应优于氧化锌、三氧化二铁、三氧化二铝,可以用作导热型补强助剂;用于轮胎胎侧胶和胎体胶,可以提高胶料的导热性能,对胶料物理性能影响不大;用于水胎胎体胶,可以提高水胎传热速度,缩短硫化时间,提高硫化效率,降低硫化能耗。不同种类的炭黑对胶料导热性能影响不同;炭黑用量增大,胶料的导热系数增大。     

PA66导热绝缘塑料的制备与性能

通过尼龙66(PA66)与大粒径MgO共混经双螺杆挤出机挤出制备了导热绝缘塑料。研究了热导率与MgO填充量的关系。该导热绝缘塑料的热扩散系数和热导率随MgO填充量的增加而增大。在MgO填充量达到70%时,热导率达到1.9 W/(m.K),同时仍保持较好的力学性能和一定的电绝缘性能。热失重分析表明,该导热绝缘塑料的热分解温度受MgO填充量的影响,有约10℃的变化,低填充量(40%和50%)时,因MgO具有良好的导热性能,试样中的PA66几乎完全被分解汽化。     

PPS/玻纤/MgO导热绝缘塑料的性能研究

通过双螺杆挤出机将聚苯硫醚与氧化镁(40～325目)混合挤出,同时添加玻璃纤维挤出造粒制备了玻纤增强导热绝缘塑料.研究了导热性能与氧化镁填充量的关系.研究发现热扩散系数和导热率随氧化镁的填充量的增加而增加.玻纤替代部分氧化镁后,导热性能有所降低,但拉伸强度和冲击强度等机械性能得到提升.偶联剂KH-560用量在氧化镁最的0.5%时可提高材料的导热率和拉伸强度.     

Oxygen-vacancy-mediated microstructure and thermophysical properties in Zr3Ln4O12 for high-temperature applications

Yttria-stabilized zirconia (YSZ) has been considered as state-of-the-art material for high-temperature thermal barrier coatings, which provide thermal insulation to the superalloy components in gas turbines and jet engines. Oxygen vacancies induced by yttria substitutions are believed to be mainly responsible for the low thermal conductivity of YSZ due to their phonon scattering effect. However, high mobility of oxygen vacancies in YSZ leads to a rapid oxygen diffusion at high temperatures, therefore accelerates the failure of coatings by grain coarsening, sintering, and simultaneous oxidation of the underlying metallic bondcoat. In the present research, we further explored in the ZrO₂–Ln₂O₃ binary phase diagram and synthesized a series of ceramic materials with the chemical formula of Zr₃Ln₄O₁₂ (Ln = La, Gd, Y, Er, and Yb), in which more oxygen vacancies were involved and extremely low phonon thermal conductivities (1.3-1.6 W/m·K) were obtained, even approaching to the theoretical minimum. In addition, the mobility of these oxygen vacancies was remarkably suppressed by the lattice ordering with the decrease of Ln³⁺ radius, as confirmed by X-ray diffraction, Raman and transmission electron microscopy. Thus, the oxygen barrier property and sintering resistance were significantly enhanced accordingly, which makes Zr₃Ln₄O₁₂ compounds promising thermal barrier coating materials for next generation gas turbines and jet engines.