高填充阻燃導熱聚合物的制備及性能研究.pdf

1、聚合物材料由于其優(yōu)異的加工性能、絕緣性能等特點在越來越多的方面開始替代傳統(tǒng)材料發(fā)揮重要作用，但它的組成成分也決定了其在某些性能方面的不足，例如大多數(shù)聚合物都易燃且都為熱的不良導體，而在許多應用領域，希望材料同時兼具阻燃又導熱的特性，例如應用于電子元器件的材料，隨著工作效率急劇增加，由此產(chǎn)生的熱量如不及時消除，將影響器件的工作效率和壽命。這就要求所用材料具有優(yōu)秀的導熱和阻燃等性能，在材料開始受熱時發(fā)揮導熱作用能快速將熱量傳遞出去，溫度較高

2、時發(fā)揮阻燃作用不易燃燒，因此，研究和開發(fā)具有優(yōu)秀導熱、阻燃性能的新型高分子材料，具有非常重要的科學意義及廣泛的實際應用價值。
　　本課題采用添加填料的方式對三種不同的高分子材料進行阻燃導熱處理，研究了阻燃導熱填料對材料阻燃性能、導熱性能、熱性能等方面的影響以及部分阻燃導熱填料之間的協(xié)效作用。主要研究工作如下:
　　首先對熱固性塑料環(huán)氧樹脂E-51進行填料添加型阻燃改性處理，填料選取碳化硅(SiC)和氫氧化鎂[Mg(OH)2]

3、，采用硅烷偶聯(lián)劑KH560對無機粒子表面進行處理以提高其在基體中的分散性以及二者的相容性，采用熱固法制備了不同配比/添加量的高填充環(huán)氧復合材料。當填料添加量為70％時，復合材料極限氧指數(shù)(LOI)可達到47.3％，垂直燃燒Ⅴ-0級，熱釋放速率峰值與純環(huán)氧相比下降了68.3％;在填料總添加量為70％且SiC∶Mg(OH)2比率為3∶2時，導熱效果達到最優(yōu)，熱導率提高到1.03 W/m·K，，并通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察和分析了復合材

4、料的微觀形貌，驗證了不同粒徑填料的復配對導熱性的協(xié)效作用。
　　其次，將低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)與三氧化二鋁（Al2O3）和氫氧化鎂[Mg(OH)2]等添加劑共混制備了LDPE-EVA復合導熱阻燃材料。研究結果表明，含有25％ Al2O3及25％Mg(OH)2的復合材料，在LDPE-EVA質(zhì)量比為1∶1時熱導率可達到1.21W/m·K;材料的阻燃性能及熱穩(wěn)定性都隨EVA相的增加而增大，極限氧指數(shù)從

5、27.0％提高到31.5％，UL-94垂直燃燒從無等級提高到Ⅴ-0級，殘?zhí)苛繌?6.5％提高到57.7％。斷面SEM照片和熱導率測試結果表明相同填料添加量下，合金結構有利于Al2O3的選擇性分布從而使得材料中導熱粒子局部濃度增大，促進導熱網(wǎng)絡的形成使材料具有更好的導熱性，同時合金結構中EVA作為增容相使Mg(OH)2可以更高效地發(fā)揮阻燃作用，提高了材料的阻燃性及熱穩(wěn)定性。
　　最后，本文選取EVA為基體材料，片狀石墨(Graphi

6、te)為阻燃導熱填料，采用阻燃劑六氯環(huán)三磷腈(HCTP)對石墨進行表面接枝改性，以提高石墨的阻燃效率，并通過XPS、FTIR和TGA等方法對改性結果進行驗證，得到一種改性石墨片M-GO。由于極性基團的引入使得石墨的片狀結構被破壞從而影響了材料的導熱效果，于是選取碳納米管(MWNT)作為導熱補償替代一部分改性石墨加入基體中，制備了阻燃導熱EVA復合材料。極限氧指數(shù)(LOI)、垂直燃燒(UL-94)和錐形量熱(CONE)的結果表明，改性后的