轻质环氧基复合材料隔热性能的实验与数值研究

通过实验和数值模拟方法研究了空心玻璃微球/环氧树脂复合材料隔热性能。首先使用ANSYS/APDL建立代表性体积单元,探讨了模拟过程中模型尺寸、填料体积分数、填料平均粒径及基体与填料导热系数之比(λ_m/λ_p,λ_m保持不变)对复合材料导热系数的影响。数值研究结果表明:当代表性体积单元尺寸大于500μm时,模型尺寸对复合材料导热系数的计算结果影响较小;复合材料导热系数随填料体积分数和λ_m/λ_p的增大而减小,且基本不受填料粒径影响。其次,将复合材料导热系数实验值和计算结果进行对比,比较发现导热系数计算结果和实验值及Agari模型理论值吻合较好,证明了计算方法的可靠性。同时,空心玻璃微球的掺入有效地降低了树脂的密度。轻质隔热的空心玻璃微球/环氧树脂复合材料有潜力成为一种具有广泛应用前景的节能环保材料。     

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.     

复合无机填料耐温增效聚酰亚胺泡沫的制备和性能

针对市场不同行业领域特别是锂电池行业,对泡沫材料提出的更高的高温隔热性能,为了使得聚酰亚胺泡沫能够实现高温下的隔热性能,利用复合无机填料增效聚酰亚胺泡沫的耐温性能,研究了空心玻璃微球与可膨胀蛭石的不同比例、无机填料不同添加量以及不同密度聚酰亚胺泡沫对其高温隔热性能的影响,通过600℃的加热台测试泡沫背面的冷面温度,研究发现,聚酰亚胺泡沫的发泡倍率在5～10倍,添加的空心玻璃微球和可膨胀蛭石的质量是泡沫质量的50%,其中空心玻璃微球占无机物质量的20%,得到的聚酰亚胺泡沫在常温下具有较低的导热系数,并且在高温下的隔热性能优异。     

铜/环氧复合材料导热性能的三维数值模拟研究

通过数值模拟手段研究了铜/环氧树脂复合材料的导热性能。利用ANSYS/APDL参数化有限元分析技术,建立了铜颗粒随机分布的三维模型,研究了模型尺寸、铜颗粒的体积分数、粒径分布、颗粒尺寸、颗粒形貌以及颗粒在基体中的排列方式对导热系数的影响。模拟结果表明,当导热模型边长大于100μm时,复合材料的导热系数趋于稳定;铜/环氧复合材料导热系数随铜颗粒体积分数的增加而增加,且增加的幅度越来越大;填充相同粒径的颗粒和粒径服从正态分布的颗粒,材料的导热系数基本保持一致;复合材料的导热系数随颗粒尺寸的变化而波动;方形填料比球形填料更能提升材料的导热性能;填料在基体中排列方式不同,导热系数也不相同,填料沿热流方向定向排列时,增强作用显著。     

纳米Fe3O4/环氧树脂基复合材料制备及导热性研究

选用水热法制备Fe3O4纳米粒子为填料,通过直接混合分散法制备了纳米Fe3O4/环氧树脂基复合材料。测试分析了Fe3O4纳米粒子的形貌、结构和磁性能。并且复合材料的导热系数也被测定,结果表明,随着粒子填充体积增加,复合材料导热系数增大。当添加28.47%的纳米Fe3O4粒子时,复合材料导热系数达到0.409 W/（m.k）,是纯环氧树脂E-44的2.54倍。通过对Y.Agari导热模型分析计算,得到了能对该复合材料导热系数进行较好预测的方程。     

空心玻璃微珠改性环氧树脂的制备及其性能研究

以双酚F环氧树脂为基体,以空心玻璃微珠为填料,制备环氧树脂绝缘复合材料。用硅烷偶联剂KH-570对空心玻璃微珠进行表面改性,并研究改性后的空心玻璃微珠对复合材料力学性能、热机械性能以及电绝缘性能的影响。实验结果表明:随着填料含量的增加,力学性能表现出先增加再降低的趋势,并在空心玻璃微珠含量为4%时,性能达到最优;热机械性能和介电性能均随填料含量的增加而呈现降低的趋势,并在空心玻璃微珠含量为8%时,介电常数最低。     

基于多尺度孔结构的保温隔热涂层的导热系数与导热模型

以水性丙烯酸酯乳液为成膜物质,以二氧化硅气凝胶（ SA）与空心玻璃微珠（ HGB）为隔热填料,同时引入纳米孔和微米孔,制备了具有多尺度孔结构的保温隔热涂料。通过热常数分析仪测量不同 SA、HGB体积比的涂层的导热系数。结果表明：涂层的导热系数与 SA、HGB的体积比密切相关。涂层的导热系数随填料体积分数的增加而减小,当填料体积分数为 70%,SA与 HGM体积比为 8∶2时,涂层导热系数最低为 0. 053 W/（m·K）。使用并联模型、串联模型、 Maxwell模型、 H-C模型对 SA/HGM保温隔热涂层的导热实验数据进行拟合,发现当填料体积分数为 30%时,涂层导热系数可以用 Maxwell模型进行预测;当填料体积分数为 50%和 70%时,需要考虑涂层中开放孔隙的影响,涂层导热系数可以用基于 Maxwell模型的修正模型进行预测。     

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％.     

复合材料导热网络研究获进展

正导热填料形成的导热网络对提升其复合材料的导热性能至关重要。近日,西北工业大学化学与化工学院的研究人员设计构筑了结构、密度、分布可控的导热网络,并从多角度研究其对复合材料导热性能的影响,对丰富完善导热复合材料的导热机理并指导其实际生产具有重要的理论意义和实际应用价值。研究人员以液氮瞬冷造粒技术制备出不同粒径的石蜡球,采用微融覆法在石蜡球表面包覆石墨,在石蜡相界面间构筑可控的石墨导热网络,进而结合热压工艺制备石墨/石蜡导热复合材料。     

玻璃微珠/环氧树脂复合材料制备和性能研究

利用溶液共混法将不同尺寸玻璃微珠填料组合填充到环氧树脂基体中,通过固化工艺制备玻璃微珠改性环氧树脂复合材料,研究了玻璃微珠含量对复合材料力学性能、导热和介电特性的影响规律。结果表明：随着玻璃微珠填充含量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度明显提升;相比于纯的环氧树脂,玻璃微珠的填充显著增强了环氧树脂基体的力学性能。另外复合材料的平均热导率也随着玻璃微珠填充量的增加而增加;与过去报道的SiO₂单一尺寸填充的环氧树脂的热导率相比,本文中所使用的多种尺寸玻璃微珠混合填充的方法明显提升了环氧树脂基体的导热特性。随着填充含量的增加,介电常数和介电损耗同时增加,进一步揭示其介电增强效应主要归因于低频下的界面极化机制。     

空心玻璃微球填充环氧树脂模型材料的研制

以三乙醇胺为固化剂,用真空浇铸法制备了空心玻璃微球（HGM）填充双酚A环氧树脂（E-51）模型材料,对其压缩性能和硬度进行了研究。实验结果表明,环氧树脂／HGM的模型材料的压缩性能随着空心玻璃微球用量的提高而下降,并因不同的固化工艺而下降程度不同。SEM照片表明,模型材料的断裂行为与空心玻璃微珠的用量有关,其硬度随着材料环境温度的提高而下降。     

空心玻璃微球/聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能表征

以功能性聚酰亚胺为基体,空心玻璃微球为填料,采用原位聚合法合成聚酰胺酸溶液,流延成膜,制备了不同含量的空心玻璃微球/聚酰亚胺复合薄膜,研究了不同空心玻璃微球含量对复合薄膜力学性能、介电性能和热稳定性能的影响。结果表明,空心玻璃微球的加入能够保持复合薄膜的热稳定性,其玻璃化转变温度在363℃左右;复合薄膜的弹性模量处于上升的趋势,当空心玻璃微球的质量分数为3%左右时拉伸强度达到最大;同时随着空心玻璃微球含量的增加,击穿强度依然保持在很高的数值;空心玻璃微球含量增加时,复合薄膜的介电常数出现降低的趋势,当含量达到9%时,薄膜的介电常数可以降低70%左右,同时介电损耗因数在0.05以下,表现为较为优异的低介电性能。     

碳纳米管/聚合物复合材料的导热模型进展

综述了以聚合物为基体的碳纳米管复合材料导热模型,分析了复合材料热传导体系中碳纳米管(CNTs)填料的作用机制,归纳了混合规则导热模型、均质模型、有效介质模型、非均质模型和随机分散模型等,并总结了导热模型常用的数值计算方法。这些模型丰富了导热理论,可以对复合材料导热系数进行初步预测,但在数值上都存在近似或者简化处理,对碳纳米管/聚合物复合材料预测广谱性较差。未来需要对分子尺寸和界面热阻等影响导热系数的关键因素深入探究,改善数值和表征分析方法,以期为碳纳米管/聚合物复合材料的导热性能的研究和设计提供参考,为其他复合材料导热性能的研究提供借鉴。     

空心玻璃微球填充改性PVC的研究

采用共混法合成了空心玻璃微球／聚氯乙烯（PVC）复合材料,空心玻璃微球使用前先用硅烷偶联剂KH-550进行了表面改性。通过高倍光学显微镜、红外分析仪、电子拉力机、邵氏硬度检测仪等手段研究了空心玻璃微球的含量对PVC抗拉强度,冲击强度和硬度等性能影响。结果表明：随着玻璃微球含量的逐渐增加,PVC复合材料的拉伸强度先增加后...     

氮化硼和氧化镁复配对导热绝缘PA10T复合材料性能的影响

采用氮化硼微球粉末和球状氧化镁作为复配导热填料,少量短切玻璃纤维作为增强填料,制备了导热绝缘耐高温聚对苯二甲酰癸二胺(PA10T)复合材料。考察了在玻璃纤维含量和导热填料总含量分别为10%(质量分数,下同)和60%不变的前提下,氮化硼和氧化镁的复配比例对复合材料的导热、力学和流动性能的影响。结果表明,当氮化硼和氧化镁的质量比为20∶40时,2种填料之间产生了良好的复配协同效果,所制备的复合材料的法向热导率最高,可达3.5W/m.K;在复配填料含量相同的前提下,氮化硼/氧化镁的质量比越高,材料的力学性能越差,流动性也越差。     

高强度低密度环氧树脂复合材料研究

采用环氧树脂，空心玻璃微球，偶联剂及其它助剂为原料，制造出高强度低密度环氧树脂复合材料。材料经性能测试及扫描电镜观察，结果表明：复合体系具有良好的力学性能和加工性能。     

石墨烯包裹的PMMA微球改性环氧树脂的导热性

利用悬浮聚合法和改进Hummers法分别制得粒径为200~300 nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球和氧化石墨烯,再用化学还原方法将氧化石墨烯包裹在PMMA微球上,最后利用氧化石墨烯包裹的PMMA微球对环氧树脂进行改性,制得低氧化石墨烯含量的高导热率环氧树脂复合材料。包裹氧化石墨烯的PMMA微球改性后的环氧树脂复合材料微观形貌测试结果表明,氧化石墨烯包裹的PMMA微球均匀分散在环氧树脂基体中;环氧树脂复合材料的导热性在氧化石墨烯含量为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和1%时,导热率分别由纯环氧树脂的0.19 W/(m·K)提高到0.52、0.99、1.22、1.33和1.42 W/(m·K)。     

海泡石/空心微珠/环氧树脂复合涂层在镁合金表面的隔热性能研究

通过SEM、TGA、隔热性能测试等方法研究了加入不同量无机填料的环氧树脂复合涂层的结构和性能。无机纤维海泡石的加入提高了环氧树脂的耐热性能,同时在空心微珠之间起到填充和阻热的作用。当纤维状无机填料海泡石与球状无机填料空心玻璃微珠的加入量分别达到15%时,厚度约3.0mm的涂层在经受500℃高温2 min后,镁合金基体背面温度大约为300℃。随着无机填料加入量的进一步增加,隔热效果反而变差。在实验结果的基础上,建立了两种填料高分子复合材料的传热模型,分析了两种填料在涂层隔热过程中的作用机理。     

环氧改性纯丙乳液反射隔热涂料的研制

通过物理共混工艺,利用环氧树脂对纯丙乳液进行改性.经单因素实验,确定了环氧树脂的最佳加入量,制得了水分散性乳液.以此改性乳液为基料,空心玻璃微珠为功能填料,辅以其他颜填料及助剂,制备了反射率达82%,导热系数为0.06 W/(m·K)的反射隔热水性涂料,并对其基本性能进行了测试.     

碳纳米管填充复合材料体系的导热模型研究进展

综述了以聚合物为基体的碳纳米管填充复合材料导热模型，分析了复合材料热传导体系中碳纳米管(CNTs)填料的作用机制，归纳了均质模型、非均质模型和随机分散模型等，总结了导热模型常用的数值计算方法。这些模型丰富了导热理论，可以对复合材料导热系数进行初步预测，但在数值上都存在近似或者简化处理，对碳纳米管复合材料预测广谱性较差，若要提高预测准确性，需要更深入探究分子界面处的热阻。