納米填料和高導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、開發(fā)導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料對(duì)改善微型電子元器件散熱問(wèn)題,保證其使用的安全性,延長(zhǎng)使用壽命具有重要意義。目前,獲得導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料主要依靠填充高導(dǎo)熱的無(wú)機(jī)陶瓷粉體材料。大量粉體材料加入雖然提高了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能,但降低了復(fù)合材料的力學(xué)性能,增大了其密度。因此,研究具有優(yōu)良綜合性能的導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料才能進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用的領(lǐng)域。本文制備了新型納米填料,并研究了不同填料以及不同填充方式對(duì)PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、電絕緣性、加工性能

2、等的影響;采用有限元技術(shù)分析了填料對(duì)復(fù)合材料熱傳導(dǎo)過(guò)程的影響。
　　首先,采用尿素法制備了納米AlN、納米AlN/CNTs和AlN/GE雜化材料作為新型納米導(dǎo)熱填料,通過(guò)SEM、XRD、TEM、FTIR、TG和XPS等手段對(duì)材料進(jìn)行了表征,然后分別將三種納米填料按相同配比與微米Al2O3混合,獲得了填充導(dǎo)熱環(huán)氧復(fù)合材料,并對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能、密度和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析與比較。結(jié)果表明,與只添加微米Al2O3的復(fù)合材料相比,納米填料的

3、加入明顯提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能,導(dǎo)熱系數(shù)由大到小分別是添加了AlN/CNTs、AlN/GE和納米AlN填料的復(fù)合材料。此外,納米填料的加入還降低了復(fù)合材料的密度,提高了復(fù)合材料初始分解溫度和完全分解溫度。
　　其次,研究了Al2O3、AlN、BN、SiC和石墨幾種不同填料單一顆粒、顆粒混雜和纖維與顆?；祀s三種填充方式對(duì)PA6復(fù)合材料導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、電絕緣性、密度、熱變形溫度和加工性能的影響。結(jié)果表明,單一無(wú)機(jī)陶瓷顆粒填充的復(fù)合

4、材料力學(xué)性能較好、導(dǎo)熱性能稍差,石墨填充的具有高導(dǎo)熱性能,但力學(xué)性能差;而通過(guò)顆粒混雜填充得到的復(fù)合材料兼具了陶瓷顆粒填充時(shí)的良好力學(xué)性能和石墨填充的高導(dǎo)熱性能,纖維的加入還可以進(jìn)一步提高復(fù)合材料的綜合性能。
　　最后,采用有限元軟件分析了網(wǎng)格密度、填料種類以及樹脂種類等對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響。結(jié)果顯示,模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近,很好的反應(yīng)了填料粒徑、體積分?jǐn)?shù)和種類以及樹脂基體對(duì)導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)、溫度場(chǎng)和熱流分布的影響,可以