導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的制備和研究.pdf

1、近年來，聚合物基導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料在散熱領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，因為散熱問題會直接影響元器件的穩(wěn)定性和使用壽命。相比于傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料(金屬、陶瓷)，聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材料具有質(zhì)量輕和易于加工設(shè)計的優(yōu)點。但是，純聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)非常低，通常在0.1-0.5 W/mK范圍內(nèi)，因此常使用導(dǎo)熱填料填充聚合物以克服聚合物的低導(dǎo)熱性缺點。
　　本文中，首先采用玻纖增強PBT(PBT-20％GF)和不同含量的SiC通過熔融共混得到PBT/SiC復(fù)

2、合材料。當(dāng)SiC填料的含量達到50 wt%時，PBT/SiC復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.6145 W/mK，且在較高填充量時，由于超細SiC顆粒比表面積大，顆粒間容易團聚，這會導(dǎo)致復(fù)合材料的加工性能變差。加入適量的偶聯(lián)劑KH550可以在一定程度上改善PBT/SiC復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)，但提高幅度非常有限。
　　為了進一步提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能和改善加工性能，在該導(dǎo)熱復(fù)合材料中引入第二相聚合物PP，使用玻纖增強PBT(PBT-20%GF

3、)，通過二步加工法制備PBT/PP/SiC復(fù)合材料，使填料分散在PBT相中，通過形成較理想的導(dǎo)熱填料分布，提高了填料在PBT相中的有效濃度，繼而進一步提高了其導(dǎo)熱系數(shù)。研究了填料含量對復(fù)合材料PBT/PP/SiC的流變性能、微觀結(jié)構(gòu)、熱性能、力學(xué)性能和介電性能的影響。實驗結(jié)果表明，PP形成分散相，PBT形成連續(xù)相，而 SiC選擇性地分布在PBT相中。PBT/PP/SiC復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著碳化硅含量的增加而增加，當(dāng)碳化硅的填充量達到4

4、0 wt%時，導(dǎo)熱系數(shù)為1.181 W/mK，是PBT/PP復(fù)合材料的近四倍。在相同的填充含量時，PBT/PP/SiC復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)比PBT/SiC復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)高。由此可見，第二相聚合物 PP具有尺寸占據(jù)效應(yīng)以此提高了填料的有效濃度，PBT/PP/SiC復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨之升高。
　　另外，玻璃纖維材料具有較大的長徑比，能有效地互相接觸而形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，玻璃纖維與超細顆粒復(fù)合填充聚合物不僅能增大玻璃纖維與基體樹脂的接觸面

5、積，還能有效地促進顆粒的定向分布從而提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。因此本文還通過靜電復(fù)合技術(shù)在玻璃纖維表面包覆超細碳化硅顆粒，然后通過熔融共混法制備了PBT/GF-SiC復(fù)合材料，分別研究了填料含量對PBT/GF-SiC復(fù)合材料的微觀構(gòu)、熱性能、動態(tài)力學(xué)性能和介電性能的影響。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過剪切作用之后，部分碳化硅顆粒仍包覆在玻璃纖維表面并且相互接觸，其它顆粒則從玻璃纖維表面脫落下來，但仍分散在玻璃纖維周圍形成有效堆砌，在局部范圍內(nèi)增大填料