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本论文利用共混、模压法制备了一系列A1N/聚合物导热绝缘试样,并系统分析了A1N的含量对材料导热率,体积电阻率,力学性能以及加工性能的影响,对A1N/FEP的导热模型做了进一步研究;同时也初步研究了偶联剂的两种作用机理以及对材料最终性能的影响;并且为得到更好的材料加工性能,在基体共混改性方面进行了初步的探索。
采用导热性高的无机A1N陶瓷粉末填充聚合物材料可以明显提高其导热性能。研究表明,随着A1N含量的增加,A1N/FEP复合材料的导热率接近于线性的增加。当A1N粉末填加量为30wt%时,复合材料的热导率可达2.22W/m·K,是纯FEP的近9倍,而体积电阻率和力学性能变化不大,可满足实际的需求。
论文对复合材料热导机理进行了分析,与Agari提出的计算模型相比较,经实验拟合得到Cp=1.15、Cf=1.22,该值相对于Agari模型中的推荐值来说均有提高。Cf值的增加,表明了A1N填充FEP复合材料中导热通路的提高;Cp值的增加来自于基体结晶度的增加,这可能是在混炼过程中伴随着A1N无机颗粒的加入,发生的异相成核的作用促进了FEP的结晶。
用热失重对三种偶联剂处理的A1N粉末测试,并得到了三种偶联剂处理的A1N表面的单分子饱和吸附含量。其中,用KH-792处理的饱和吸附含量最大,达到了7.42%。较大的饱和吸附量表明该采用偶联剂能够获得良好的结合力及加工性能。
在A1N/XLPE体系中,随着A1N含量的增加,材料的导热性能呈线形增加,而体积电阻率和力学性能变化不大。纯XLPE与无机填料的相容性不好,导致A1N韵加入而降低了体系的流动性能。
高填充A1N能够得到具有高导热率的复合材料,这要求基体有更好的流动性能。为了改善基体流动性能,本论文用PPS和PA分别对FEP进行了共混改性,并研究了在共混改性体系中,各因素对体系熔融指数和力学性能的影响。结果表明:随着A1N含量增加,体系熔融指数和力学性能均降低,A1N到70wt%时,材料不能成型,力学性能急速下降;适量的KH-550能提高A1N/FEP/PPS体系的熔融指数和力学性能。由于A1N粉体填充量的提高,热导率也从未填充时的0.3W/m·K提高到5.12 W/m·K(60wt%)。