导热型聚酰胺化工复合材料的介电性能研究

在聚酰胺(PA6)基体中填充导热性碳化硅(SiC)颗粒,通过热压法制备出系列SiC/PA化工复合材料;对复合材料的导热和介电性能分别进行研究,结果表明,SiC填料能够提高聚酰胺基体的介电和导热性能:在体积比为25%时,SiC/PA复合材料介电常数达到最高值8.7,是聚合物基体的2.0倍,其热导率也由0.25W/(m·K)提高至0.74W/(m·K)。为进一步提升复合材料的介电性能,在聚合物基体中,再添入具有高介电性能的钛酸钡(BT)陶瓷,制备出系列BT/SiC/PA三相复合材料,结果表明,当BT的体积分数为20%和50%的时候,复合材料的介电常数达到63,为聚合物基体的14.5倍,热导率也达到0.35 W/(m·K),加入BT后能大幅提高聚酰胺基体的介电性能,获得最优综合性能。综合上述研究可知,通过在PA中添加SiC和BT等填料,能够迅速提高聚合物的介电常数和导热系数,而介电损耗仍保持在较低水平(0.11及以下),可以得到具有介电和导热综合性能最优的聚合物化工复合材料。     

碳化硅/氮化硅/聚丙烯复合材料的制备及介电性能研究

通过在聚丙烯(PP)中填充不同体积的氮化硅和碳化硅等导热填料,制备出系列Si3N4/SiC/PP复合材料,对复合材料的介电性能进行了测试及分析。实验结果表明,填充加碳化硅和氮化硅填料后均能提高PP的介电常数,碳化硅比氮化硅更有利于PP复合材料介电常数的增加。在PP体积比固定为50%的Si_3N_4/SiC/PP复合材料中,当填料体积比Si_3N_4∶SiC=1∶4时,其介电常数最大达到16.4,介电损耗在0.03左右。通过在聚合物基体中添加导热性陶瓷填料,能够迅速提高聚合物的介电性能,制备具有高介电常数和低介电损耗的陶瓷/聚合物复合材料。     

SrTiO_3/SiC/EPOXY复合材料的导热及介电性能研究

通过将ST与Si C粉末和环氧树脂混合后热压复合制备出系列高介电常数和低损耗的陶瓷/聚合物复合材料。通过对不同温度下的介电性能进行分析表明,复合材料的介电常数和导热系数增加,介电损耗仍保持较低水平。在Si C引入环氧树脂基体后,在体积分数ST:Si C:环氧树脂=20:30:50时的导热系数从0.234至0.884W/(m·K),介电损耗为0.056,介电常数增加至21.7,同时,复合材料表现出更高的击穿强度。     

铝粒子/硅橡胶复合材料的介电及导热性能

以核壳结构铝粒子为填料、甲基乙烯基硅橡胶为基质制备铝/硅橡胶介电弹性体复合材料,研究了铝粒子用量、粒径、形状及表面改性等对复合材料介电性能及热导率的影响。结果表明,弹性体复合材料的介电常数和热导率均随铝粒子用量的增加而增大;表面改性及使用小粒径铝粒子填充可提高复合材料的介电常数和热导率;大比表面积和长径比的片铝明显提高了复合材料的介电常数和热导率,片铝质量分数为75%时分别达到了42和1.73 W/(m·K)。此外,体系的介电损耗也处于较低水平。     

改性纳米氧化锆对甲基苯基硅橡胶性能的影响

以甲基苯基硅橡胶(MPQ)为基体,硅烷偶联剂改性纳米氧化锆(ZrO_2)为填料,采用机械混合法制备了纳米ZrO_2/MPQ复合材料,研究了纳米ZrO_2质量分数对复合材料光学性能、电性能及热性能的影响。结果表明,随着纳米ZrO_2质量分数的增加,纳米ZrO_2/MPQ复合材料的透光率逐渐降低,体积电阻率先增加后减小,介电常数先降低后增加,介电损耗变化不大,热导率先增加后减小。当纳米ZrO_2质量分数为0.06%时,纳米ZrO_2/MPQ复合材料具有较好的透光率,体积电阻率为1.08×10~(12)Ω·cm,热导率达到0.399 W/(m·K),同时具有低的介电常数与介电损耗。     

环氧树脂/氧化锌晶须/氮化硼导热绝缘复合材料的研究

以环氧树(脂EP)为基体,分别以氧化锌晶(须ZnOw)和ZnOw/氮化硼(BN)混合物为导热填料,制备了EP导热绝缘复合材料。研究了填料含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的断面形貌进行了观察。结果表明:随着导热填料含量的增大,复合材料的导热系数和介电常数增大,体积电阻率下降,而拉伸强度呈先增大后减小的趋势;在填料含量相同的情况下,EP/ZnOw/BN复合材料比EP/ZnOw复合材料具有更好的导热性能;当填料体积分数为15%时,EP/ZnOw/BN复合材料的热导率为1.06W/(mK)而,EP/ZnOw复合材料的热导率仅为0.98W/(mK)。     

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。     

氮化硅/环氧复合电子基板材料制备及性能

以Si_3N_4粉末作为增强组分与环氧树脂进行复合,采用模压法制备了氮化硅/环氧树脂复合电子基板材料。研究了Si_3N_4含量对复合材料导热性能和介电性能的影响。研究结果表明,随着Si_3N_4含量的增加,复合材料中填料形成导热网络,复合材料的热导率也随之增加,当体积填充量为35%时,导热系数达到1．71 W/m·K。复合材料的介电常数随Si_3N_4含量的增加而增加,但在氮化硅陶瓷颗粒的体积分数达到35%时仍维持在较低的水平(7．08,1 MHz)。     

环氧树脂/玻璃布/BN导热复合材料的制备与性能研究

采用高温模压成型法制备环氧树脂(EP)/玻璃布/氮化硼(BN)导热复合材料。探讨了BN用量和偶联剂处理对复合材料力学性能、导热性能和介电性能等影响。结果表明:当w(BN)=15%时,复合材料的冲击强度较高;导热性能随着BN用量的增加而增大;当w(BN)=25%时,改性复合材料的热导率为0.901 2 W/(m.K),此时复合材料仍保持较低的介电常数和介电损耗。当BN用量相同时,偶联剂表面处理可有效改善复合材料的力学性能和导热性能。     

酒石酸改性BT增强PP复合材料导热与介电性能

以酒石酸为改性剂,对钛酸钡（BT）颗粒进行表面改性,制备了聚丙烯（PP）/纳米氧化铝（Al₂O₃）/改性BT系列3相复合材料。通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、介电频谱仪、导热分析仪对复合材料的红外光谱、微观形貌、介电性能、导热性能等进行分析表征。结果表明,酒石酸对BT颗粒的表面改性能有效改善BT、Al₂O₃等无机填料与PP聚合物的相容性,进而改善与聚合物基体间的界面连接,促进BT、Al₂O₃等颗粒在PP中的均匀分散,从而同时提升复合材料的导热和介电性能;当PP、BT与Al₂O₃的体积比为5∶4∶1时,改性BT/Al₂O₃/PP 3相复合材料的导热系数由0.90 W/m?K提升至1.24 W/m?K,在100 Hz时的相对介电常数由18提高到21.2,介电损耗同时由0.055降低至0.035,在25～130 ℃的温度区间中,改性后的复合材料介电性能保持优异的温度稳定性,介电常数温度系数为-124×10^?6 ℃^?1,比未改性复合材料的介电常数温度系数降低了62.8 %。     

PDMS/SCF导热复合材料制备工艺对导热性能的影响

采用SCFNA法(即空间限域强制组装法),制备碳纤维质量分数为30%的PDMS/SCF复合材料,并探究了在制备PDMS/SCF导热复合材料过程中,基体与填料混合工艺以及压印过程中的温度对复合材料制品导热性能的影响。研究结果表明,在复合材料制品厚度不变的前提下,当混合转速为2 000 r/min时,随着混合时间由10 min缩短至2 min,复合材料制品的热导率由10.314 W/(m·K)提高至11.188 W/(m·K),提高了8.474%。当混合时间为3 min时,随着混合转速从2 500 r/min降低至1 500 r/min,复合材料制品的热导率由10.140 W/(m·K)提高至10.963 W/(m·K),提高了8.116%。对比不同压印温度对复合材料制品热导率的影响发现,当压印温度在120℃附近时,复合材料制品的导热性能最佳,热导率为11.188 W/(m·K)。控制混合转速、混合时间和压印温度这3个工艺条件能够有效地提高复合材料制品的导热性能。     

核壳结构粒子/聚合物复合电介质材料研究进展

综述了基于核壳结构粒子的壳层结构调控导体或陶瓷核壳结构粒子/聚合物复合材料介电性能的最新研究进展,分析并总结了壳层设计、种类、结构、厚度等对复合材料介电性能的影响与调控机理,核壳结构粒子能协同改善复合材料的相对介电常数、击穿强度及降低损耗。界面缓冲区的绝缘外壳改善了复合体系界面相容性与填料分散性,有效抑制了载流子迁移,从而显著降低了体系的介电损耗及漏电流;此外,绝缘外壳还减缓了复合材料内部的电场畸变与集中,提高了材料的击穿强度。指出填料粒子核壳结构的合理设计及其与聚合物基体的协同效应,是提高复合电介质材料击穿强度的发展方向。     

高密度聚乙烯导电复合材料介电性能的研究

用熔融共混和热压工艺制备了CB/HDPE,MWNT/HDPE聚合物基复合材料,研究了填料体积含量,测试电压,填料形貌尺寸对复合体系介电性能的影响.实验表明,当导电填料含量达到渗流阈值附近时复合材料的介电常数达到最大,测试电压达到一定值时,渗流阈值附近的复合材料介电损耗会迅速增加,相同填料体积含量的MWNT/HDPE复合体系比CB/HDPE体系具有更高的介电常数,利用渗流理论、Maxwell-Wagner界面极化效应和微电容模型解释了实验现象.     

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。     

Fe_2O_3/石墨烯纳米材料填充聚合物基复合材料介电性能研究

随着电子设备向多功能化和小型化方面的迅速发展,电子工业领域迫切的需要具有优异介电性能的材料,从而可以提高电子设备的散热能力并且减小电子电容器的体积,研究具有高介电性能的聚合物基复合材料具有非常重要的意义。本实验分别选用Fe2O3作为填料,以PVDF为聚合物基体,采用热压工艺制备了不同组分的Fe2O3/PVDF复合材料,分析对比了影响复合材料的介电性能的因素,得到了如下的结论:(1)Fe2O3/PVDF复合材料的电导率及介电性能与频率的曲线图表明,该体系复合材料的电导率随频率的增大而增大,复合材料的介电常数随频率的增大而逐渐减小,复合材料的介电损耗随频率的增大先减小后增大。(2)Fe2O3/PVDF复合材料的电导率及介电性能与Fe2O3体积含量的关系显示,随着Fe2O3体积分数的增大,该体系复合材料的电导率、介电常数和介电损耗整体均为逐渐增大。     

CBZS/AlN玻璃-陶瓷的低温烧结及性能研究

以CaO-B2O3-ZnO-SiO2(CBZS)玻璃粉以及AlN粉体为原料,采用常压烧结法制备了CBZS/AlN玻璃-陶瓷,研究了不同CBZS玻璃含量对复合材料烧结性能、热学性能、介电性能以及力学性能的影响规律.结果表明:CBZS玻璃含量的增加,能有效促进CBZS/AlN玻璃-陶瓷的致密化,可在700～775℃烧结获得致密结构的CBZS/AlN玻璃-陶瓷复合材料;但当CBZS玻璃的含量超过65％后,对玻璃-陶瓷烧结性能的促进作用开始减弱,并恶化了复合材料的热导率与弯曲强度,同时增加其介电损耗.当CBZS玻璃含量为65wt％时,在750℃烧结可获得致密结构的玻璃-陶瓷复合材料,其体积密度为2.87 g·cm-3,热导率为5.31 W/(m·K),介电常数为7.45,介电损耗为0.86×10-3,抗弯强度为209.04Mpa.     

硅橡胶/单壁碳纳米管复合材料的制备与性能研究

以单壁碳纳米管（SWCNTs）作为功能填料，聚二甲基硅氧烷硅橡胶（PDMS）作为基体，采用溶液共混法制备硅橡胶/单壁碳纳米管（PDMS/SWCNTs）复合材料。研究了SWCNTs对PDMS/SWCNTs复合材料导电性能、力学性能、导热性能及流变性能的影响。结果表明：与纯硅橡胶相比，少量SWCNTs(0.67%)的加入使PDMS/SWCNTs复合材料的电导率提高13个数量级，达到1.16 S/m，热导率达到0.322 W/（m·K），拉伸强度达到10.6 MPa。PDMS/SWCNTs复合溶液的流变行为符合双Arrhenius化学流变模型，可获得不同含量SWCNTs下PDMS/SWCNTs复合溶液的流变学方程，据此能够预测出复合溶液在不同温度和时间下的黏度，为橡胶复合材料的成膜工艺提供一定的数据基础。     

导热绝缘环氧树脂/ZnO复合材料的制备及其性能研究

以双酚F环氧树脂为基体,以ZnO为导热填料,制备了EP导热绝缘复合材料。用硅烷偶联剂KH-570对氧化锌进行了改性,并研究了改性后的ZnO含量对复合材料力学性能、电绝缘性能以及导热性能的影响。实验结果表明:随着填料含量的增加,力学性能出现先降低后增大的现象,并在ZnO含量为15wt%时性能最好;介电性能略有改变但仍然维持了聚合物材料所具有的低介电常数和低介电损耗的特点;复合材料的导热系数呈增加趋势,表明ZnO有效改善了树脂的导热性能。     

多尺度柔性钛酸钡/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及介电性能优化

介电电容器具有重量轻、充放电速度快、功率密度高等优点,在航空航天储能器件领域的作用日益凸显。采用模板法与电泳沉积法相结合制备了多尺度结构的柔性复合电介质材料钛酸钡/聚二甲基硅氧烷(BTO/PDMS),研究了其微观无序、有序结构对介电性能的影响,并通过理论模拟对其介电与介电强度性能进行了系统分析,为提高复合电介质储能密度的研究提供了理论铺垫。结果表明：当BTO含量达到10.16%(质量分数)时,复合材料的相对介电常数在1 000 Hz时提升到85 (纯PDMS的相对介电常数仅为2.75);当BTO的体积分数在5%～20%之间变化时,介电常数随BTO含量的增加呈线性增加;此外,通过调控BTO形貌的有序定向结构(如四方或蜂窝定向结构),介电性能得到提升,某些特定方向的介电强度性能显著提高;将聚偏氟乙烯(PVDF)和PDMS复合形成核壳结构,常数略有提升,填料与基体的介电性能差异减小,介电强度性能得到提升。     

偏心转子挤出机制备LCP/hBN复合材料的结构与性能

结合填充型导热复合材料分散效果以及力学性能较差的问题，以体积拉伸流变主导的偏心转子挤出机制备液晶高分子(LCP)/六方氮化硼(hBN)复合材料，研究hBN的含量对复合材料体系的微观形貌、热稳定性、导热性能、弯曲性能以及介电性能的影响。研究结果表明，偏心转子挤出机的强拉伸作用实现了hBN在LCP基体中沿熔体流动方向平行排列，以及填料在基体中优异的分散性和界面结合。并且，添加hBN后，显著提高了复合材料体系的热导率、热稳定性和弯曲模量，降低了复合材料体系的介电损耗，当添加少量的hBN时，复合材料体系的弯曲强度得到提高；当hBN含量为10%时，LCP/hBN复合材料体系的热导率为0.722 W/(m·K),为LCP的1.4倍，弯曲强度由116.70 MPa提升至137.57 MPa,弯曲模量由2 343 MPa提升至4 888 MPa。