炭黑-天然橡膠復(fù)合體系導(dǎo)熱性能的實驗研究及理論分析.pdf

1、隨著在生產(chǎn)加工過程以及工程應(yīng)用方面對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的要求越來越高，導(dǎo)熱性能成為復(fù)合材料物性的一個重要指標(biāo)。本文對炭黑/天然橡膠復(fù)合體系的導(dǎo)熱規(guī)律進行了實驗研究，探討了復(fù)合體系中炭黑的種類以及份數(shù)對橡膠復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響。
　　 利用本課題組的基礎(chǔ)實驗配方，研究了不同粒徑和結(jié)構(gòu)性的炭黑（N234、N330、導(dǎo)電炭黑40B2以及乙炔炭黑）對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響。通過改變炭黑在橡膠中的填充份數(shù)以及不同的混煉工藝，對設(shè)計的76個

2、配方，以雙輥筒開煉機和哈克加工試樣，利用NanoflashLFA447激光導(dǎo)熱儀測試了炭黑/天然橡膠復(fù)合體系在不同溫度下的熱導(dǎo)率。
　　 通過對實驗結(jié)果進行整理及分析，得到了炭黑份數(shù)、粒徑、結(jié)構(gòu)性三種因素對炭黑/天然橡膠復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響規(guī)律。隨著炭黑份數(shù)的不斷增加，炭黑/天然橡膠復(fù)合體系的導(dǎo)熱率不斷增大；同時炭黑的粒徑，結(jié)構(gòu)性以及比表面積對炭黑/天然橡膠復(fù)合體系的熱導(dǎo)率也有較大的影響。在相同的填充份數(shù)下粒徑越小、結(jié)構(gòu)性越高、

3、比表面積越大則復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能越好。其中在填料體積份數(shù)約為20％時，填充導(dǎo)電炭黑40B2的復(fù)合材料的熱導(dǎo)率有大幅度的提升。
　　 本文通過觀察炭黑/天然橡膠復(fù)合材料試樣的掃描電鏡（SEM）照片，分析了炭黑粒子在橡膠基體中的微觀形態(tài)以及分布情況。結(jié)果表明炭黑是以大小不等的炭黑粒子聚集體均勻分布在橡膠基體中。隨著份數(shù)增加，聚集體之間逐漸相互連接成網(wǎng)絡(luò)有助于導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的形成，從而使熱導(dǎo)率提高。
　　 建立了該復(fù)合材料導(dǎo)熱的理論