納米填料和高導熱高分子復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、開發(fā)導熱高分子復合材料對改善微型電子元器件散熱問題,保證其使用的安全性,延長使用壽命具有重要意義。目前,獲得導熱高分子復合材料主要依靠填充高導熱的無機陶瓷粉體材料。大量粉體材料加入雖然提高了復合材料的導熱性能,但降低了復合材料的力學性能,增大了其密度。因此,研究具有優(yōu)良綜合性能的導熱高分子復合材料才能進一步擴大其應用的領域。本文制備了新型納米填料,并研究了不同填料以及不同填充方式對PA6導熱復合材料導熱性能、力學性能、電絕緣性、加工性能

2、等的影響;采用有限元技術分析了填料對復合材料熱傳導過程的影響。
　　首先,采用尿素法制備了納米AlN、納米AlN/CNTs和AlN/GE雜化材料作為新型納米導熱填料,通過SEM、XRD、TEM、FTIR、TG和XPS等手段對材料進行了表征,然后分別將三種納米填料按相同配比與微米Al2O3混合,獲得了填充導熱環(huán)氧復合材料,并對復合材料導熱性能、密度和熱穩(wěn)定性進行了分析與比較。結果表明,與只添加微米Al2O3的復合材料相比,納米填料的

3、加入明顯提高復合材料的導熱性能,導熱系數(shù)由大到小分別是添加了AlN/CNTs、AlN/GE和納米AlN填料的復合材料。此外,納米填料的加入還降低了復合材料的密度,提高了復合材料初始分解溫度和完全分解溫度。
　　其次,研究了Al2O3、AlN、BN、SiC和石墨幾種不同填料單一顆粒、顆粒混雜和纖維與顆?；祀s三種填充方式對PA6復合材料導熱性能、力學性能、電絕緣性、密度、熱變形溫度和加工性能的影響。結果表明,單一無機陶瓷顆粒填充的復合

4、材料力學性能較好、導熱性能稍差,石墨填充的具有高導熱性能,但力學性能差;而通過顆?；祀s填充得到的復合材料兼具了陶瓷顆粒填充時的良好力學性能和石墨填充的高導熱性能,纖維的加入還可以進一步提高復合材料的綜合性能。
　　最后,采用有限元軟件分析了網(wǎng)格密度、填料種類以及樹脂種類等對復合材料導熱性能的影響。結果顯示,模擬結果和實驗結果接近,很好的反應了填料粒徑、體積分數(shù)和種類以及樹脂基體對導熱復合材料的導熱系數(shù)、溫度場和熱流分布的影響,可以