氧化铝粒子填充环氧基复合材料导热性能的研究

以Al_2O_3为导热填料制备了填充型环氧基复合材料,研究了其导热系数与氧化铝粉体的填充量、粒径和形状之间的关系。结果表明:复合材料的导热系数随着氧化铝填充量的增加而增大,当氧化铝填充量较低时,导热系数随填料粒径的增加而增大;当氧化铝填充量较高时,导热系数随填料粒径的增加而减小。通过复配填充的方法最终获得了导热系数大于1.10 W/(m·K)且黏度适宜的环氧基复合材料。     

碳纳米管改性含硅芳炔树脂的制备与导热性能

合成了三乙氧基乙炔基硅烷(TEOAS),采用TEOAS表面处理羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs)制得MWCNTs-T,并对其进行表征.分别采用MWCNTs、MWCNTs-T与含硅芳炔树脂(PSA)通过溶液法制备了PSA/MWCNTs及PSA/MWCNTs-T复合材料,并对其导热性能、热稳定性、绝缘性能和弯曲性能等进行了研究.结果表明:TEOAS接枝到了MWCNTs表面,MWCNTs-T与PSA相容性好,复合材料的导热系数随MW-CNTs及MWCNTs-T质量分数的增加而升高,其中MWCNTs-T对导热系数的提高更明显,加入2％质量分数的MWCNTs-T的复合材料导热系数达到0.62 W/(m·K),约为PSA的3倍.MWCNTs、MWCNTs-T的加入均会使PSA的热稳定性和弯曲强度降低,但MWCNTs-T的影响低于MWCNTs.PSA/MWCNTs复合材料的玻璃化转变温度高于500℃,复合材料的电阻率随频率增加而线性下降,但频率为106 Hz时仍高于108Ω·cm.     

AlN@Al2O3/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究

采用水解法制备核壳结构的AlN@Al2O3,采用硅烷偶联剂KH560对其进行表面修饰,并作为导热填料制备了AlN@Al2O3/环氧树脂复合材料。研究AlN@Al2O3粉体含量对环氧树脂复合材料导热性能、热稳定性及其他性能的影响。结果表明:AlN@Al2O3粉体能够均匀地分散于环氧树脂体系中;随着AlN@Al2O3含量的增加,复合材料的导热性能逐渐提高,当AlN@Al2O3质量分数达到50%时,复合材料的导热系数为1.89W/(m·K),是纯环氧树脂导热系数的11.1倍,且复合材料在较长的使用时间内仍能保持较好的导热性能;随着AlN@Al2O3含量的增加,复合材料的热分解温度及玻璃化转变温度均呈现出升高的趋势,当AlN@Al2O3质量分数达到50%时,复合材料失重10%时的温度达到最高值398.88℃,玻璃化转变温度达到147.74℃。     

碳纳米管-玻璃纤维绝缘导热复合材料的制备及性能研究

为研究玻璃纤维、碳纳米管共改性环氧复合材料导热特性,制备了不同含量碳纳米管、玻纤填充的环氧复合材料试样,并测试了其体积电阻率、介电常数、介质损耗正切角、交流短时击穿电压及导热系数,分析了各填充组分对复合材料绝缘及导热特性的影响。实验发现,向环氧基体中添加少量碳纳米管,对其体积电阻的影响很小;但向玻纤增强的环氧树脂中掺杂碳纳米管,则可提高其体积电阻率和击穿电压,降低其介电常数和介质损耗,且当碳纳米管和玻纤的掺杂量分别取0.2wt%和40wt%时,材料绝缘效果最佳,能够满足母线运行绝缘要求。同时,环氧复合材料导热系数与玻纤含量呈正相关特性,单玻纤填充量为40wt%时,其导热系数可达到0.638W/(m?K),而双组分填充时则可升至1.286 W/(m?K)。研究表明,碳纳米管与玻纤在共改性环氧树脂过程中导热存在互助效应,在兼顾环氧复合材料电气绝缘的同时,可进一步改善其导热性能,从而降低母线温升。     

无规氧化铝/环氧复合材料导热绝缘性能的研究

环氧树脂作为电子器件、电机绝缘封装的主要材料，迫切需要提高其导热性能，以满足更苛刻的使用需求。通过采用无规形貌氧化铝(i-Al₂O₃)填充共混改性环氧树脂，研究不同体积分数i-Al₂O₃对环氧树脂导热系数及其他性能的影响。结果表明：随着i-Al₂O₃体积分数的增加，环氧共混物的黏度逐渐增加，拉伸强度先上升后下降，热稳定性逐渐提高，导热性能逐渐增强。当i-Al₂O₃的体积分数为45%时，环氧复合材料的综合性能良好，其导热系数达到了1.44 W/(m·K)，较纯环氧树脂的0.21 W/(m·K)提高了585.7%，并且体积电阻率保持在1014Ω·cm。     

环氧液晶接枝氧化铝/环氧树脂复合材料的制备与热性能

将支化环氧液晶接枝到氧化铝纳米颗粒表面,再将其加入到环氧树脂中制备成复合材料,并对环氧液晶接枝氧化铝/环氧树脂复合材料的热性能进行研究。结果表明:加入环氧液晶接枝氧化铝纳米颗粒后,环氧树脂复合材料的导热系数从纯环氧树脂的0.16 W/(m·K)提高到BLCE-g-Al2O3含量为30%时的0.238 W/(m·K),增加了48.75%;复合材料的初始储能模量比纯环氧树脂的初始储能模量提高了181 MPa,玻璃化转变温度提高了24℃。随着Al2O3填充量的增加,复合材料的热膨胀系数逐渐减小。     

微纳多级氧化铝/环氧复合材料的性能研究

单一类型的氧化铝填料在复合材料中通常会出现界面粘合性差或者分散性差的问题,影响材料的导热性能。为了克服这些问题,制备了一种具有微纳多级氧化铝包覆结构的杂化填料(micro@nano-Al_2O_3)。首先通过带有氨基和环氧基封端的硅烷偶联剂对两种尺寸的氧化铝(micro-Al_2O_3和nano-Al_2O_3)进行表面改性,然后通过化学交联实现包覆效果,并与环氧树脂混合制备了环氧复合材料。结果表明:对于填料体积分数为70%的环氧复合材料,当nano-Al_2O_3与micro-Al_2O_3的体积比为1∶5时,填充micro@nano-Al_2O_3的复合材料导热系数达到最高值2.20 W/(m·K),比仅填充纯micro-Al_2O_3和纯nano-Al_2O_3的复合材料分别提升了18.6%和23.0%,比填充相同含量未改性氧化铝(micronano-Al_2O_3)的复合材料提升了12.3%。此外,该复合材料还保持了良好的介电性能和热稳定性。     

环氧/纳米铝片复合材料的介电与导热性能研究

以环氧树脂为基体、纳米铝片为填料,通过自转-公转混合技术制备了环氧/纳米铝片复合材料。采用扫描电子显微镜、宽频介电谱仪和导热仪分别研究了复合材料的微观结构、介电性能以及导热系数。结果表明:纳米铝片在复合材料的面内方向具有一定取向;复合材料的介电常数和导热系数相对于纯环氧树脂均获得了大幅提高。当纳米铝片的体积分数为50%时,复合材料的介电常数和导热系数相对于纯环氧树脂分别提高了约36倍和15倍。     

氧化铝微米片/环氧树脂复合材料导热性能的研究

以二维Al_2O_3微米片为填料,采用涂布技术制备了高导热的Al_2O_3微米片/环氧树脂复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、导热仪等研究了复合材料的结构与导热性能之间的关系。结果表明:复合材料的导热系数随着Al_2O_3微米片含量的增加而增大;当Al_2O_3微米片添加量为50%时,复合材料的导热系数达到1.08 W/(m·K),而无规则Al_2O_3填充的复合材料导热系数只有0.61 W/(m·K)。复合材料的介电常数随着Al_2O_3微米片含量的增加略微有所增大,力学性能略微低于无规则Al_2O_3填充的复合材料。     

SiO_2@MWCNTs/EP纳米复合材料性能研究

首先通过溶胶-凝胶法将纳米二氧化硅(Si O_2)包覆在羧基化处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)表面,形成具有核壳结构的Si O_2@MWCNTs纳米尺度增强体,再将Si O_2@MWCNTs核壳结构引入到环氧(EP)酸酐固化体系中制备了Si O_2@MWCNTs/EP复合材料,研究Si O_2@MWCNTs对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明:碳纳米管表面成功包覆了一层厚度约为24 nm的Si O_2,包覆处理后的碳纳米管在环氧树脂中的分散性显著提高;当Si O_2@MWCNTs掺杂量为0.5%和0.7%时,复合材料的冲击强度和弯曲强度分别达到最大值,比未改性的环氧树脂分别提高了101.4%和32.6%,同时复合材料的热稳定性也显著提高,说明包覆Si O_2能有效提高MWCNTs的改性效果。     

环氧树脂/改性氮化硼导热复合材料的制备与性能研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性氮化硼(BN),以此微粒为导热填料制备了环氧树脂(EP)/改性BN导热绝缘复合材料。研究了改性BN含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及热稳定性能的影响。结果表明:改性BN能够均匀分散于环氧树脂复合材料中;随着改性BN的加入,复合材料的热导率逐渐上升,体积电阻率略有下降,当改性BN的含量为14.6%时,复合材料的热导率达到0.62 W/(m·K),较纯环氧树脂的热导率提高了169.6%,且复合材料仍保持优异的绝缘性能;随着BN含量的增加,复合材料的热分解温度呈现先升高后降低的变化趋势,当BN的含量为10.2%时,复合材料失重10%时的热分解温度(T10)上升到最高值376.4℃,较纯环氧树脂提高了18℃。     

高导热环氧复合材料的制备与研究

在抽滤石墨烯纳米片过程中引入球形氧化铝,构建仿"豌豆荚"氧化铝-石墨烯二元多孔结构,并制备氧化铝-石墨烯-二元结构增强环氧树脂复合材料,测试其导热性能,分析仿"豌豆荚"氧化铝-石墨烯二元结构增强环氧树脂导热性能的机理.结果表明:水平排列的石墨烯在球形氧化铝作用下部分发生取向转变,呈现仿"豌豆荚"结构,其中的石墨烯为环氧复合材料在面内和面外方向提供了高效的热传输通道,极大地增强了环氧复合材料的导热性能.当石墨烯含量为12.1％,氧化铝含量为42.4％时,复合材料在面外和面内方向上的导热系数分别达到13.3 W/(m·K)和33.4 W/(m·K).该仿"豌豆荚"氧化铝-石墨烯二元结构在提高环氧树脂导热系数方面效果显著,在电子封装领域具有潜在的应用前景.     

填充型高导热复合材料的有限元仿真研究

为研究微米颗粒填料对填充型高导热复合材料导热性能的影响,本研究构建了填料颗粒随机分布的复合材料有限元模型,分别计算、分析了填料的填充比例、粒径、导热系数、颗粒形状等因素对复合材料导热系数的影响.结果表明:随着填料填充比例提高、填料颗粒长径比增大,复合材料的导热系数明显提高;在不考虑界面热阻和颗粒团聚的情况下填料粒径对导热系数的影响很小;填料自身的导热系数对复合物的导热性能影响很小;在不考虑界面热阻的情况下,能否有效地形成导热通道是决定填充型复合材料导热系数的关键.     

碳纳米管/氧化锌晶须改性聚乙烯醇缩丁醛复合材料导热性能研究

采用溶液共混法制备了以碳纳米管(MWCNTs)、氧化锌晶须(T-ZnOw)为填充材料,以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为基体材料的MWCNTs/T-ZnOw/PVB复合材料,并利用瞬态电热技术(TET)测量了材料的热扩散系数.研究了填料不同质量分数、加热处理时间和温度、紫外线加速老化对复合材料导热性能的影响.结果表明:在填料总质量分数不变的情况下,复合材料的导热系数随着MWCNTs含量的增加先增大后减小.复合材料热处理时间为1 h时,随着热处理温度从80℃上升到140℃,复合材料的导热系数先减小后增大.当复合材料热处理温度为140℃时,加热1 h后导热系数增大,但随着加热时间的延长,导热系数减小.对复合材料进行紫外光照射加速老化,随着光照时间的增加,材料的导热系数呈减小趋势.     

氮化硼纳米片及其导热硅橡胶复合材料的研究

采用化学剥离法剥离BN制备了一种具有良好绝缘性能和导热性能的氮化硼纳米片(BNNSs),并对比了BN和BNNSs分别填充硅橡胶导热复合材料的导热性能,揭示了BNNSs在导热硅橡胶复合材料中的作用。然后利用BNNSs和Al_2O_3复合填充硅橡胶复合材料,并对该复合材料的导热性能和体积电阻率进行测试分析。结果表明:BNNSs和Al_2O_3复合填充可以大幅提高硅橡胶复合材料的导热系数,并保持良好的电绝缘性能。     

大型电机高导热主绝缘材料发展及应用状况——BN填料对环氧胶黏剂性能影响分析

大型发电机高导热主绝缘材料中最重要的成分是高导热环氧胶黏剂,BN粉体作为高导热环氧胶黏剂的重要组分,在提高环氧树脂导热性能的同时,对其他性能也会产生影响.本文对国内外关于高导热主绝缘材料的研究成果进行了分析总结,发现BN粉体能有效抑制BN/环氧复合材料内空间电荷的产生和聚集,并且降低BN/环氧复合材料的空间电荷的阈值电场;BN粉体的加入会降低环氧/BN复合材料的电气强度,相同BN质量分数下,微米BN/环氧复合材料的电气强度更低;相同BN质量分数下,纳米级BN比微米级BN能更有效地降低复合材料的电导率;对复合材料表面进行充电处理会降低材料表面闪络电压值.并提出了国内大型发电机主绝缘材料中的高导热胶黏剂的研究方向.     

泡沫陶瓷多孔介质有效导热特性研究

利用稳态平面热源法对泡沫陶瓷多孔介质的有效导热性能进行试验研究。以高空隙率的碳化硅和氧化铝泡沫陶瓷为对象,在分析温度对泡沫陶瓷有效导热系数影响的基础上,给出了多孔介质当量孔径变化对泡沫陶瓷有效导热系数的影响变化规律。指出随着温度的升高,碳化硅和氧化铝泡沫陶瓷有效导热系数均是先略有减小,随后再逐渐增加;在空隙率一定的条件下,随着多孔介质当量孔径孔逐渐减小(孔密度增加),有效导热系数先是略有减小,随后逐渐增加;与温度影响相比,泡沫陶瓷孔径变化影响相对较小。     

环氧树脂/功能化氮化硼纳米片复合电介质的制备及性能研究

采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对氮化硼纳米片（BNNS）进行表面改性,然后将其掺入环氧树脂基体中,制备了环氧树脂/功能化氮化硼纳米片（EP/BNNS-KH560）复合材料。对功能化氮化硼纳米片的结构及形貌进行测定,并对EP/BNNS-KH560复合材料的性能进行研究。结果表明：BNNS表面成功接枝KH560,在透射电子显微镜下展现出透明薄层结构;宽能级间隙的BNNS-KH560填料的加入可以保持复合材料的高电绝缘性、优异的介电性能和力学性能,使其热稳定性提高,并能在环氧树脂基体中形成良好的导热通道,有效改善复合材料的导热性能。当复合材料中BNNS-KH560质量分数为20%时,复合材料的导热系数可达到0.51 W/(m·K)。     

环氧树脂/氧化铝导热复合材料的结构设计和制备

采用浇注成型制备环氧树脂/氧化铝(EP/Al2O3)导热复合材料。研究了Al2O3用量和偶联剂处理对复合材料导热性能和力学性能影响。结果表明,复合材料的导热系数随Al2O3用量的增加而增加,当Al2O3质量分数为50%时,复合材料的导热系数达到0.68 W/(m.K);弯曲强度和冲击强度则随Al2O3用量的增加先增加后降低,当Al2O3质量分数为5%时,复合材料力学性能达到最佳,表面改性使复合材料导热性能和力学性能得到进一步提高。复合材料导热率的实验结果与Maxwell_Eucken模型较吻合,但Maxwell_Eucken模型只适用于低填充情况。     

纳米Al_2O_3含量对环氧多胶粉云母带性能的影响

采用纳米Al_2O_3对环氧多胶粉云母带进行纳米改性研究,探讨了纳米Al_2O_3含量对云母带常规性能、电寿命和导热系数的影响。结果表明:纳米Al_2O_3在粘合剂中的含量不超过13.5%时,云母带的常规性能可以满足现行国家标准和应用工艺的要求;随纳米Al_2O_3含量增大,纳米复合主绝缘材料的冲击强度有所下降,但155℃下的弯曲强度则呈增大趋势;纳米Al_2O_3含量约为5%时,主绝缘材料的电气强度最高,相比无纳米改性的复合材料提高了15%;纳米Al_2O_3含量约为13.5%时,主绝缘材料的电寿命最长,约为无纳米Al_2O_3复合材料的28倍,此时在105℃下的导热系数为0.34 W/(m·K)。