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。     

石墨填充聚丙烯导热复合材料

聚丙烯(PP)与石墨通过双螺杆共混挤出制备了导热复合材料。研究表明:复合材料的热导率随石墨含量的增加而增加;在相同石墨含量下,高碳石墨填充聚丙烯比低碳石墨填充聚丙烯的热导率提高了10.9%;采用小粒径的石墨比大粒径石墨将复合材料的热导率提高了19%;钛酸酯偶联剂可以改善石墨与聚丙烯的相容性并提高复合材料的热导率,当偶联剂含量为1份时,热导率提高了12%;同时在鳞片石墨中复合添加膨胀石墨也可以提高复合材料的热导率;导热通路形成会伴随着聚合物熔体流动性能的降低。     

膨胀石墨混杂填充聚丙烯复合材料导热性能研究

以不同粒径的膨胀石墨(EG)为填料,通过双辊混炼热压成型制备聚丙烯(PP)/EG导热复合材料,研究了EG填充量、粒径和不同粒径混杂填充对复合材料导热性能的影响。结果表明:随着EG填充量的增加,复合材料的热导率提高。当填充量超过30%时,热导率提升幅度增大,达到渗流阈值;当EG填充量为50%时,复合材料的热导率达到1.791W/(m.K);大粒径填料粒子提高复合材料热导率的能力优于小粒径粒子;大小粒径按合适比例混杂填充得到的复合材料热导率最高。     

BN填充PA6基导热绝缘复合材料导热性能研究

以聚酰胺6（PA6）为基体, 氮化硼（BN）作为导热填料,经双螺杆挤出机熔融共混,模压成型制得导热绝缘复合材料。研究了BN含量、粒径、形状和不同BN粒径复配对复合材料导热性能的影响,并研究了BN含量和粒径对复合材料绝缘性能的影响。结果表明,在各种粒径下,复合材料热导率均随BN填充量的增加而增大;在BN粒径为5 μm、填充量为25 %（体积分数,下同）时,复合材料热导率达到1.2187 W/(m·K);在BN填充量相同时,填料粒径对复合材料热导率的影响不是简单的单调规律,呈现50、100 μm时较小,1、5、15 μm时较大,150 μm时最大的规律;片状BN填料比球状BN填料更有利于提高复合材料的热导率;2种不同粒径填料复配所填充的复合材料的热导率大于单一粒径填充的复合材料;5 μm与150 μm粒径BN复配,在填充量为20 %,配比为1:3时,复合材料的热导率最大,达到1.3753 W/(m·K),为纯PA6的4.9倍;在不同BN含量和粒径下,复合材料体积电阻率均能达到10000000000000 Ω·cm以上,满足绝缘性能。     

聚丙烯/鳞片石墨导热复合材料的制备及性能

以聚丙烯(PP)为基体,鳞片石墨(FG)为填料,通过添加偶联剂、开炼机混炼、模压成型的方法,制备了具有较高热导率和优良力学性能的PP/FG导热复合材料。考察了硅烷偶联剂的品种及用量、FG的粒径及含量对复合材料热导率和力学性能的影响。结果显示,使用偶联剂处理的FG对复合材料的力学性能具有一定的增强作用,但是材料的热导率降低;当KH 550添加量为FG含量的1%时,材料的力学性能最好;随着FG粒径的增大,材料的热导率明显提高,力学性能相应下降,粒径为17μm的FG与148μm的FG制备的复合材料相比,热导率提高了52.3%,拉伸强度和弯曲强度分别由34.4 MPa和51.5 MPa下降到25.1 MPa和43.0 MPa;随着FG含量的增加,材料的热导率增大,当17μm的FG含量为70%时,材料的热导率是纯PP的22.1倍,拉伸弹性模量和弯曲弹性模量也随之增大,断裂拉伸应变和断裂弯曲应变减小,拉伸强度和弯曲强度先减小后增大,并且在FG含量为20%时降到最低。     

氮化铝/尼龙6复合材料导热性能的研究

采用熔融共混法制备了Al N/PA6导热复合材料,并深入研究了硅烷偶联剂KH-550含量、导热填料Al N粒径和含量对复合材料导热性能的影响。结果表明,偶联剂对Al N/PA6界面的键合作用以及在Al N表面形成的包覆结构导致了复合材料的热导率随偶联剂含量的增多而先增大后减小。当偶联剂的加入量为1.0wt%时,复合材料的热导率最好,达到0.451 W/(m·K)。Al N粒径大小会影响复合材料的Al N/PA6界面多少和Al N在基体中的分散均匀性,从而影响其导热性能。当Al N粒径为3μm时,热导率最高。随着Al N含量的增多,导热链会逐渐形成,从而使得复合材料的热导率逐渐增大,且增长幅度呈先缓后急的趋势。     

高分子复合材料导热性能研究

以Al2O3、MgO和BN三种无机填料作为尼龙6(PA6)的导热填料,研究填料的种类、填充量、粒径大小和粒径配比等对复合材料热导率的影响。结果表明:PA6基复合材料的热导率随导热填料填充量的增加而增大,随导热系数大的填料填充量的增加增大较快;导热系数大的填料的粒径对复合材料的导热系数的影响比较明显;导热系数大的填料,不同粒径的复配可以显著提高复合材料的导热系。     

PP/滑石粉导热绝缘复合材料的制备与性能研究

采用聚丙烯(PP)为基体,不同粒径滑石粉为填料,通过双螺杆挤出机挤出制备导热绝缘的PP滑石粉复合材料。在滑石粉用量为3O%的条件下,探讨了粒径分别为3.6,6,12,30,50 μm的滑石粉对PP猾石粉复合材料的热导率、体积电阻率、力学性能和结晶性能的影响。结果表明,随着滑石粉粒径的减小,复合材料的拉伸强度和弯曲强度呈先增大后减小的变化趋势,而其热导率则呈先减小后增大的变化趋势。填充粒径为12μm的滑石粉时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,分别为29.92MPa和52.58MPa,比纯PP分别提高了5.5%和12.8%。填充粒径为50μm的滑石粉时,复合材料的热导率最大,达到0.3237W/(m*K),比纯PP提高了32.7%。填充1:l的粒径为12μm和30μm滑石粉混合物时,PP复合材料的热导率为0.3184W/(m*K),高于相应的填充单一粒径滑石粉的PP复合材料。此外,所制备的PP滑石粉复合材料的体积电阻率均大于10^8Ω*cm     

碳化硅-线性低密度聚乙烯导热复合材料的制备与性能

用粉末共混-模压成型法制备碳化硅/线性低密度聚乙烯(SiC/LLDPE)导热复合材料,探讨了SiC和偶联剂处理对复合材料导热性能和力学性能的影响.结果表明复合材料的导热系数随SiC用量的增加而增加,当SiC的体积分数为30.4%时,复合材料的导热系数为0.8233 W/(m·K),为纯LLDPE的2倍多;拉伸强度则随SiC填充量的增加而显著下降.当SiC填充量为一定值时,表面改性使SiC在LLDPE基体中的分散状态得到改善,拉伸强度和导热性能得到进一步提高,当NDZ-105用量为3%质量分数时,复合材料性能最佳.SiC的加人使LLDPE材料由韧性断裂转变为脆性断裂,SiC的加入影响了LLDPE的熔融温度和结晶度.     

稻壳SiO2/环氧树脂纳米复合材料的吸水性及弯曲性能

将稻壳用酸处理后在600℃焚烧得到纯度为99.3%,比表面积为212 m2/g的SiO2,用偶联荆γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后,SiO2的平均粒径为60 nm.将改性后的稻壳SiO2与环氧树脂(EP)复合,考察稻壳SiO2含量为1%、3%、5%、10%时复合材料在不同温度下的吸水率和弯曲性能,并探讨偶联剂KH550的用量、材料的孔隙率对吸水性的影响.结果表明:稻壳SiO2/EP纳米复合材料的吸水性先随SiO2含量增加而增加,当SiO2质量含量为10%时开始下降.温度和材料中孔隙含量增加使复合材料的吸水率增加,而KH550用量增加能降低吸水率.此外不同组成的复合材料弯曲性能优于纯EP树脂,相同SiO2含量的复合材料,弯曲性能提高幅度依赖于偶联剂的用量.     

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。     

PVB/Al2O3导热绝缘复合材料的制备与性能研究

以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为基材,选用粒径分别为1～3μm、10μm和30 nm的Al2O3为导热填料,三乙二醇二-2-乙基己酸酯(3GO)为增塑剂,通过熔融共混法制备了PVB/Al2O3导热绝缘复合材料;研究了Al2O3的表面处理、添加量和粒径对复合材料的导热绝缘性能和力学性能的影响。结果表明,在所考察的三种表面处理剂γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、钛酸正丁酯(TC)和硬脂酸(SA)及其用量范围内,用质量分数为1.0%的KH-560对Al2O3粒子进行表面处理是较佳的处理方法;在三种粒径不同的Al2O3导热填料中,粒径1～3μm的Al2O3较有利于改善PVB/Al2O3复合材料的导热性能;PVB/Al2O3复合材料的热导率随Al2O3用量的增加而升高;当1～3μm的Al2O3用量为85 phr,即体积分数为18.6%时,复合材料的热导率为0.407 W/(m.K),是不含Al2O3的PVB的1.91倍;当这一Al2O3的用量为70 phr(体积分数15.9%)时,所制得的PVB/Al2O3复合材料具有较好的综合性能,其热导率为0.375 W/(m.K),体积电阻率为1.65×1012Ω.m,拉伸强度为21.4 MPa,断裂伸长率为265%。根据Agrai理论模型进行的数据分析表明,当Al2O3用量大于25 phr(体积分数6.3%)时,随着Al2O3用量的进一步增加,PVB/Al2O3复合材料中的Al2O3粒子形成了部分连续的导热链。     

氧化铝/环氧树脂/聚氨酯导热复合材料的制备及表征

采用硅烷偶联剂KH550对氧化铝表面进行改性,并以改性氧化铝为导热填料,以环氧树脂为基体树脂,自制的聚氨酯预聚体为柔性改性剂,制备了氧化铝/环氧树脂/聚氨酯导热复合材料。采用红外光谱对KH550改性氧化铝的结构进行了表征,探讨了影响复合材料热导率的主要因素,研究了改性氧化铝用量对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的微观结构进行了观察。结果表明,KH550已通过化学键接枝在氧化铝表面。随着KH550改性氧化铝用量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐增大,而导热率和断裂伸长率呈现先上升后下降的趋势。当改性氧化铝的用量为150 phr时,复合材料的导热率达到最大值0.66 W/(m·K),拉伸强度和断裂伸长率分别为37.2 MPa和1.62%。随着m(PUA)/m(EP)的增大,复合材料的导热率相应下降,适宜的m(PUA)/m(EP)为15/85。     

尼龙66/煤系高岭土复合材料的制备及性能研究

采用熔融共混法制备了尼龙66/煤系高岭土复合材料,研究了不同高岭土表面处理法和偶联剂用量对复合材料力学性能、颜色和流变性能的影响。结果表明,用不同偶联剂对高岭土进行表面改性处理,均可提高复合材料的冲击韧性,且以KH–550偶联剂质量分数为1.5%时复合材料综合力学性能最佳。随着偶联剂KH–550用量增加,复合材料的颜色由黄黑逐渐变亮白,熔体流动速率(MFR)增大,当KH–550质量分数为1.5%时,复合材料的MFR为14.6 g/10 min,具有很好的流变性能。     

ZnO/EP复合材料的制备及其导热性能

采用溶胶-凝胶法制备纤锌矿型氧化锌(zinc oxide,ZnO)粉体,考察了煅烧温度对ZnO粉体质量的影响;将不同煅烧温度获得的ZnO填充于环氧树脂(epoxy resin,EP)得到系列ZnO/EP复合材料,采用红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)对ZnO/EP复合材料进行结构和形貌表征,研究了ZnO粉体粒径及填充量对ZnO/EP复合材料导热性能的影响。结果表明,ZnO粉体粒径随煅烧温度升高而增大,其中700 ℃下制得的ZnO粉体粒径最大且纯度高。当ZnO填充量一定时,ZnO粉体粒径越大,越有利于提升ZnO/EP复合材料的导热性能;随ZnO填充量的增加,ZnO/EP复合材料的热导率不断提高,当ZnO体积分数为30.05%时,复合材料热导率达到0.54 W/(m·K),较纯环氧树脂提高了184%,且保持良好的力学性能。     

EVA/中空玻璃微珠隔热复合材料的制备与性能研究

采用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为基质,以密度分别为0.18 g/cm3和0.29 g/cm3的中空玻璃微珠(GB) XS1和XS2为填料,通过挤出共混法制备EVA/GB隔热复合材料.探讨了不同中空玻璃微珠对复合材料热导率、热稳定性和拉伸强度的影响,并考察了复合材料与玻璃的黏合强度.结果表明,复合材料的热导率随GB用量的增加而不断下降;当GB用量为20份时,填充粒径均为40 μm的中李玻璃微珠XS1和XS2的复合材料的热导率分别为0.197 0 W/(m·K)和0.219 9 W/(m·K),与未填充EVA相比,分别下降了33.4%和22.5%;以中空玻璃微珠XS2为隔热填料时,所制备的EVA/GB复合材料的热导率随粒径的增大呈不断下降的趋势.填充粒径为40μm和90μm的中空玻璃微珠XS2的复合材料与玻璃的黏合强度在所考察的GB用量范围内均大于30 N/cm,并且随GB用量的增加缓慢下降.随GB用量的增加,填允高密度玻璃微珠XS2的EVA/GB复合材料的拉伸强度先增大,随后减小;当粒径为40μm的XS2用量为5份时,所制备的EVA/GB复合材料具有最大的拉伸强度32.26 MPa,比未填充EVA提高了16.5%.     

高导热高绝缘FEP/AlN复合材料的研究

采用聚全氟乙丙烯(FEP)为基体,偶联处理的氮化铝(AlN)为填料,通过共混、模压等方法制备了高导热、高绝缘的FEP/AlN复合材料.结合材料导热计算模型,分析了AlN用量对材料热导率、体积电阻率、力学以及流变性能的影响.结果表明:随AlN填充量的增加,复合材料的热导率呈近线性增加,当AlN的质量分数为30%时,材料的热导率可达2.22 W/(m·K),体积电阻率可达1.5×1015 Ω·cm,并具有较好的力学性能和流变性能.     

偶联剂对稻壳纳米SiO2/EP复合材料力学性能影响

利用硅烷偶联剂(KH550)作为稻壳纳米SiO2(以下简称SiO2)的表面改性剂,研究了KH550用量对SiO2性质的影响.结果表明,KH550能将团聚的SiO2分散开,改善SiO2的表面性质;随KH550用量增加,团聚体尺寸减小,纳米粒子之间的空隙增大.将SiO2作为环氧树脂(EP)填料,探讨了KH550用量对复合材料力学性能的影响.当SiO2质量分数为5％时,材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和玻璃化转变温度(tg)先随KH550用量增加然后再减小.KH550质量分数5％～8％时,复合材料各项性能之间平衡性好,综合性能最佳.     

BN填充PA6高导热复合材料的性能研究

采用氮化硼(BN)作为导热填料,通过熔融共混法制备聚酰胺6/氮化硼(PA6/BN)导热复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM),万能试验机等方法研究了经过硅烷偶联剂(KH550)处理的BN对PA6/BN复合材料的导热性和力学性能的影响。实验结果表明:在填充相同含量(10%)的BN情况下,随着硅烷偶联剂添加量的增加,断面越来越粗糙,BN表面被树脂包裹,形成导热通路,且导热系数不断提高形成更长的导热通路,减少热阻,从而提高热导率;当偶联剂含量超过3%时,复合材料的导热系数基本稳定不再增加,导热系数趋于稳定。进一步研究BN的添加量对PA6/BN导热复合材料的力学性能和导热系数的影响,随着BN含量的增加,复合材料的缺口冲击强度逐渐下降;随着BN含量的增加,PA6/BN复合材料的弯曲强度先增加后降低,而弯曲模量不断增加,随着BN添加量达到30%时,导热系数达到0.628 7 W/(m·K),是未添加BN的2.67倍。     

尼龙66/勃姆石复合材料性能研究

采用熔融挤出法制备了尼龙(PA)66/勃姆石复合材料,探究了勃姆石粒径、不同偶联剂表面处理和含量对勃姆石填充PA66复合材料性能的影响。研究表明,勃姆石的加入提高了复合材料的力学性能、阻燃性能、导热性、耐热性和热稳定性,同时具有较好的可加工性。当偶联剂KH-550改性的粒径为1.5μm的勃姆石质量分数为50%时制备的PA66/勃姆石复合材料的综合性能最佳,复合材料无卤阻燃达UL94 V–0级,热导率为0.75 W/(m·K),热变形温度为169.3℃,适用于有一定导热、阻燃要求的电子电器元件。