具有有序导热网络结构的UHMWPE基复合材料的制备

为在高分子基体中构建有序导热网络结构,从而显著提高复合材料的导热性能,创造性地提出一种黏结剂共混法,制备出了具有有序导热网络结构和高导热系数的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基导热复合材料。首先制备出具有核-壳结构的二维导热填料包覆UHMWPE颗粒的包覆颗粒,然后再通过热压成型制备出具有三维有序导热网络结构的高分子复合材料。导热填料在UHMWPE基体材料中构建了有序的导热网络结构,显著提升了复合材料的导热系数,当UHMWPE/天然石墨(NG)/石墨烯(G)复合材料含有20%NG和0.3%G时复合材料的导热系数高达1.47 W/(m·K)。这种方法具有简单,环保,易于工业化等优点。     

氮化硼对超高分子量聚乙烯导热与弯曲性能影响

以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体树脂,粒径为5μm的氮化硼(BN)为导热填料,通过粉末热压法制备具有隔离结构的高导热BN/UHMWPE复合材料。研究了添加量对高导热石墨/超高分子量聚乙烯复合材料导热性能和弯曲性能的影响。结果表明,BN的加入有效的提高了复合材料平行于热压方向上的导热系数,同时BN的加入使得材料的弯曲性能得到提升。     

高导热石墨/SEBS/超高分子量聚乙烯三元复合材料的制备与研究

以鳞片石墨(FG)为填料,热塑性弹性体苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体,通过材料结构设计,在通用加工条件下构建了具有隔离结构的高导热三元复合材料。结果表明,FG和SEBS的混合物分布在UHMWPE颗粒周围组成隔离结构,形成导热通路; XRD结果证实FG在复合材料中存在择优取向,促使材料产生了的各向异性,复合材料在in-plane和through-plane两个方向上的最高导热系数分别为6. 781 W/(m·K)和2. 553 W/(m·K)。相对于纯的UHMWPE,导热系数分别提高了14. 07倍和4. 67倍。TGA结果表明FG的引入在一定程度上阻碍了复合材料的热降解,提高了材料的耐热性。     

鳞片石墨填充PA66导热复合材料的性能

利用鳞片石墨(FG)的高导热性能,采用熔融共混法将鳞片石墨填充于聚酰胺66(PA66)中,制备出FG/PA66导热复合材料,研究了石墨填充量以及粒径对复合材料导热性能和力学性能的影响。研究表明:随着FG填充量的增加,复合材料的导热率显著增加,而力学性能逐渐降低。当填充量为50%时,导热率达到了3.07 W/(m·K),是纯PA66的12.3倍。力学性能在50%填充量时为最小值,拉伸强度和冲击强度分别为59.3 MPa和3.03 kJ/m~2。在相同填充量下,复合材料的导热率随着粒径增大而增大,当鳞片石墨的填充量为40%,填料粒径为150μm时,导热率达到最大值,为2.38 W/(m·K)。力学性能随粒径变化呈现先增大后减小的趋势,当粒径为100μm时,复合材料的力学性能最佳。     

具有隔离结构绝缘导热复合材料性能的研究

以通用级聚苯乙烯(GPPS),超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)为基底树脂,苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)溶液为胶黏剂,六方氮化硼(BN)为导热填料,通过胶黏剂法制备具有隔离结构的绝缘导热复合材料。研究了BN的尺寸和用量对具有隔离结构绝缘导热复合材料微观结构、导热性能、导热通道及BN取向的影响。结果表明:BN的添加对复合材料导热性能的提升十分明显。在BN质量分数为40%时,隔离结构BN(10μm)/GPPS复合材料的导热系数为2.0 W/(m·K)是添加BN(1μm)/GPPS复合材料导热系数的4.2倍。此外,BN/UHMWPE/GPPS与BN/EG/GPPS复合材料对基底树脂导热性能有着更加优异的提升。     

高导热高介电BT/SiC/PA6复合材料的制备及性能研究

以聚酰胺(PA6)为基体,氮化硅(SiC)为导热填料,钛酸钡(BT)为介电填料,通过热压法制备出系列复合材料;研究了不同粒径填料的搭配对材料导热与介电性能的影响。结果表明:在填充量较低时,使用混合粒径导热填料能产生一定的级配效应,从而提高复合材料的导热性能。总填充量为26%时,以4∶1的比例,用粒径为0.5~0.7μm和3μm的SiC共同填充PA6,制备获得了最高导热系数为0.9198W/(m·K)的复合材料,而不同粒径、不同功能的混合功能填料还能产生协同效应,进一步提升材料的导热性能并使材料同时获得较好的介电性能,当SiC填充量为20%,BT填充量为20%时,复合材料的导热系数达到1.1110W/(m·K),介电常数到达16(100Hz),损耗保持在0.075(100Hz)左右。     

混合粒径BN填充PP/PE复合材料的结构与性能

为改善聚合物基导热复合材料的导热性能,单一粒径填料填充复合材料存在的不足,因此,本文探究了混合粒径六方氮化硼(BN)掺杂聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)复合材料的结构、热学和力学性能。通过激光导热仪、熔融指数仪、万能电子测试机和差示扫描量热仪(DSC)进行性能测试和结构表征。结果表明,混合粒径(5μm∶20μm)BN比例为3∶2时,其制备的复合材料导热系数可达0.52 W/(m·K),较单一粒径(5μm)BN填料填充复合材料提高33.4%;弯曲强度达到46.91 MPa,弯曲模量达到3 826.01 MPa,与单一粒径(5μm)BN填料填充复合材料相比,弯曲强度和弯曲模量分别提高23.34%和109.91%。将5μm粒径的BN在混合填料中的比例增加能够更有效提高复合材料的综合性能。     

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。     

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。     

聚氨酯/废旧聚乙烯纤维复合材料的制备

以废旧超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维为增强材料,制备了聚氨酯(PU)/UHMWPE复合材料,并采用电子万能拉力试验机、抗冲击强度测定仪、热线法快速热导仪等研究了硅烷偶联剂KH550及其用量、UHMWPE纤维用量对PU/UHMWPE复合材料性能的影响。结果表明:UHMWPE纤维质量分数为3%,KH550质量分数为5.0%时,制备的PU/UHMWPE复合材料的综合性能较为优异,拉伸强度、断裂伸长率和悬臂梁缺口冲击强度分别为17.0 MPa,35.8%,11.8 MPa,导热系数为0.023 W/(m·K)。     

导热聚烯烃复合材料及其应用研究

研究了聚烯烃导热塑料复合材料及其应用,研究表明,由于填充不同的导热材料(如铜纤维、铝纤维、铝粉、石墨、鳞片石墨),导热聚丙烯复合材料导热系数为0.800~8.650W·m-1·K-1,达到普通塑料导热系数(约0.2W·m-1·K-1)的4~42.25倍。导热线型低密度聚乙烯有优良的力学性能和导热性能。导热聚烯烃复合材料已用于采暖、地热利用和蓄冰空调工程。     

具有高各向同性导热性能的PA6/Al_2O_3/BN复合材料

以不同粒径的球形氧化铝(α-Al_2O_3)和少量二维氮化硼(BN)为填料,聚酰胺6 (PA6)为基体,通过熔融共混法制备了PA6/Al_2O_3/BN导热复合材料,并使用激光散射仪等对其各向导热性能进行了研究。由于两种填料粒子间的协同作用,复合材料的导热性能相对仅以氧化铝为填料时得到了明显的提升。研究还发现氧化铝粒子能降低BN在垂直于热压方向的取向系数,从而使复合材料导热系数的各向异性指数得到降低,材料在平行于热压方向上(Through-plane)也兼具较好的导热性能。在填料总体积分数为47%时(其中氧化铝为40%、BN为7%),PA6/Al_2O_3/BN复合材料在平行及垂直于热压方向(In-plane)的导热系数最高分别达到了2.32 W/(m·K)和2.90 W/(m·K),较之使用50% Al_2O_3的PA6/Al_2O_3复合材料,其导热系数在各方向上分别提升了26.78%、58.47%。此外,红外热图测试进一步表明了PA6/Al_2O_3/BN复合材料较好的散热性能。     

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.     

天然鳞片石墨/环氧树脂复合材料的制备及导热性能研究

以天然鳞片石墨为导热填料,E44型环氧树脂为基体,采用超声分散法制备天然鳞片石墨/环氧树脂复合导热材料.系统考察了天然鳞片石墨用量、石墨粒度和炭黑添加量等因素对复合材料导热性能的影响.结果表明:随着天然鳞片石墨用量增加,复合材料的导热系数增大,抗压强度先增加后减小;复合材料的导热系数随天然石墨粒径的增大而增大,抗压强度先减小后增加;在石墨/环氧树脂复合导热材料中添加不同用量的炭黑时,随着炭黑添加量的增加,复合材料的抗压强度增大,导热系数先增大后减小.制备天然鳞片石墨/环氧树脂复合导热材料的最佳配方为天然鳞片石墨用量45％,粒径≤270 μm,炭黑用量2％.     

Cu粉粒径对PEEK/Cu导热复合材料性能的影响

以铜(Cu)粉为导热填料,采用模压法制备了聚醚醚酮(PEEK)/Cu导热复合材料,并研究了铜粉粒径对PEEK/Cu导热复合材料导热性能、力学性能及结晶性能的影响。结果表明:随着Cu粉粒径的增大,PEEK/Cu导热复合材料的力学性能逐渐下降;当Cu粉粒用量为30%、粒径为10μm时导热复合材料的导热系数达到最佳值0.396 W/(m·K),相比于纯PEEK提高了67.80%;熔融焓与结晶度随着Cu粉粒径的增大而逐渐减小,因而PEEK/Cu导热复合材料的结晶性能降低。     

高密度聚乙烯/石墨/碳纤维导热复合材料性能的研究

采用高密度聚乙烯(HDPE)、石墨、碳纤维制备高导热、高强度的复合材料。通过SEM照片考察高密度聚乙烯/石墨/碳纤维复合体系的微观结构;研究石墨及碳纤维的加入是否可以形成导热通道以及随着石墨的添加量的提高,复合材料的导热性能及其力学性能的变化。结果表明:当石墨的质量分数为60%,碳纤维的质量分数为5%时,复合材料的导热系数达到7.938 W/(m.K),是纯HDPE的20倍。     

高导热硅酯复合材料的制备及性能

以氮化铝为导热填料,二甲基硅氧烷、羟基硅氧烷或苯甲基硅氧烷为基体,采用高速搅拌-真空脱泡法成功制备高导热硅酯复合材料。研究了填料表面状态、用量和基体类型对导热硅酯导热性的影响。结果表明,较优配方为300份接枝改性的氮化铝(粒径3～5μm)+100份PMX-200二甲基硅氧烷。采用该配方所得导热硅酯复合材料的导热系数为1.28 W/(m·K),耐温性能优良,氮化铝颗粒在其中分散均匀。     

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.     

氮化硼/蚕丝导热复合材料的制备及其性能研究

针对传统导热材料基体难以自然降解的问题,选择更加环保的蚕丝蛋白为基体材料,采用球磨共混-热压成型制备了氮化硼/蚕丝蛋白导热复合材料,考察了复合材料的形貌结构和导热性能。结果表明,氮化硼在复合材料中沿水平方向分布,导致复合材料表现出明显的导热各向异性。复合材料的导热系数随着氮化硼质量分数的增加而提高。当氮化硼质量分数为50%时,复合材料的水平方向导热系数为12.42 W/(m·K),垂直方向导热系数为0.41 W/(m·K)。红外热成像结果表明,氮化硼/蚕丝蛋白复合材料具有优异的传热性能。     

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。