導熱絕緣復合材料的制備和研究.pdf

1、近年來，聚合物基導熱絕緣復合材料在散熱領域發(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)導熱材料(金屬、陶瓷)，聚合物基導熱復合材料具有質量輕和易于加工設計的優(yōu)點。但是，純聚合物的導熱系數(shù)非常低，通常在0.1-0.5 W/mK范圍內，因此常使用導熱填料填充聚合物以克服聚合物的低導熱性缺點。
　　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

2、合材料。當SiC填料的含量達到50 wt%時，PBT/SiC復合材料的導熱系數(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，這會導致復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復合材料的導熱系數(shù)，但提高幅度非常有限。
　　為了進一步提高復合材料的導熱性能和改善加工性能，在該導熱復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復合材料，使填料分散在PBT相中，通過形成較理想的導熱填料分布，提高了填料在PBT相中的有效濃度，繼而進一步提高了其導熱系數(shù)。研究了填料含量對復合材料PBT/PP/SiC的流變性能、微觀結構、熱性能、力學性能和介電性能的影響。實驗結果表明，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復合材料的導熱系數(shù)隨著碳化硅含量的增加而增加，當碳化硅的填充量達到4

4、0 wt%時，導熱系數(shù)為1.181 W/mK，是PBT/PP復合材料的近四倍。在相同的填充含量時，PBT/PP/SiC復合材料的導熱系數(shù)比PBT/SiC復合材料的導熱系數(shù)高。由此可見，第二相聚合物 PP具有尺寸占據(jù)效應以此提高了填料的有效濃度，PBT/PP/SiC復合材料的導熱系數(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熱網(wǎng)絡，玻璃纖維與超細顆粒復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合材料的導熱性能。因此本文還通過靜電復合技術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復合材料，分別研究了填料含量對PBT/GF-SiC復合材料的微觀構、熱性能、動態(tài)力學性能和介電性能的影響。實驗結果表明，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，在局部范圍內增大填料