论文部分内容阅读
在传统导热行业中的金属导热材料虽然导热率较高，但金属导热材料具有易腐蚀，质量重，成型加工困难，加工能耗高等问题。聚合物具有优良的综合性能，聚合物基导热材料可采用注塑、挤出、喷涂等工艺成型加工，不仅可以减少部件数，降低成本，而且可以灵活的设计、注塑、挤出形状复杂、壁薄的制品。本文通过双螺杆挤出方式，分别使用价格低廉的铁粉、铝粉以及铝粉与氧化铝的混合粒子做为导热填料，聚丙烯材料作为基体材料制备导热聚丙烯复合材料。分析了填料种类、含量、偶联剂的种类等因素对复合材料热导率、电性能、力学性能及其它性能影响，实验发现：1.以铁粉为导热填料，使用不同偶联剂对铁粉进行表面处理，得出铝酸酯偶联剂处理效果对热导率的影响小。当将铁粉填充质量分数达到90%时，聚丙烯复合材料热导率提高到2.208W/（m·K）。此时的复合材料的拉伸强度为11.7MPa，弯曲强度为29.1MPa，冲击强度为1.5kJ/m2，体积电阻率值为2.96×108·cm，表面电阻率为2.26×108。铁粉对聚丙烯基体的结晶起到了异相成核的作用有利于导热性能并且提高了复合材料的分解温度。2．以铝粉为导热填料，当填料的体积分数增加到70%时，复合材料的导热系数达到3.524W/（m·K），是未添加铝粉的聚丙烯的14.6倍。当铝粉体积填充量增加到40%时，导热复合材料的导热系数为1W/（m·K），同时复合材料的导电性能迅速下降，此时复合材料的表面电阻率与体积电阻率均在108，使材料具备了抗静电性能，可作为导热抗静电材料使用。实验表明使用大分子偶联剂马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）可以增强基体与填料铝粉的界面相互作用，更好的提高力学和导热性能。铝粉也是聚丙烯的异相成核剂，能提高聚丙烯的结晶温度，增加了结晶速率。3.以铝粉、氧化铝大小粒径颗粒配合为混合填料，同时实现高填充分数，增大电阻率。当混合填料质量分数为90％时，导热复合材料的热导率为3.504W/（m·K），体积电阻率、表电阻率分别为1.86×1010·cm、4.90×1010，拉伸强度为17.7MPa、弯曲强度为20.6MPa、冲击强度为1.7kJ/m2。研究非等结晶动力学得出降温速率增大和填料增多，都可使聚丙烯复合材料的结晶时间缩短，结晶速度加快。氧化铝的加入降低了聚丙烯的结晶活化能，表明氧化铝在结晶过程中更容易成核，增高结晶的效率。