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聚丙烯/乙丙橡胶的动态硫化及其绝缘导热复合材料的研究

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聚丙烯/乙丙橡胶的动态硫化及其绝缘导热复合材料的研究

作者：周鑫宇天津大学

学位级别：硕士

首先用DSC常规测试对i PP/EPDM体系进行了热分析。可以看到随着EPDM含量的上升,各个体系的焓变值都逐级下降,表现出与EPDM明显的对立关系。另一方面,在相同的橡胶含量下,随着硫化剂的加入,共混体系的焓变值呈现下降趋势,这可能由于过氧... 详细信息

首先用DSC常规测试对i PP/EPDM体系进行了热分析。可以看到随着EPDM含量的上升,各个体系的焓变值都逐级下降,表现出与EPDM明显的对立关系。另一方面,在相同的橡胶含量下,随着硫化剂的加入,共混体系的焓变值呈现下降趋势,这可能由于过氧化二乙丙苯并非完全只与乙丙橡胶发生交联反应,也与聚丙烯产生一定键合相互作用,甚至是导致聚丙烯的降解。SEM图像显示,纯i PP的照片中展现出单一均匀的基体相,表面光滑平整,而随着EPDM的加入,聚丙烯/乙丙橡胶共混体系的两相结构呈现“海-岛结构”,EPDM作为体系中的分散相,以近似球状颗粒的形态均匀分散于连续的iPP基体之中,且两相界面比较明锐。从球晶形貌上分析,加入EPDM橡胶相后,体系135℃等温结晶呈现球晶形貌,与纯i PP结晶形貌相同,结晶相同时间球晶尺寸也基本相同,这预示着球晶生长速率也基本相同。与纯iPP结晶相比较,随着加入橡胶含量的增大,球晶亮度下降且细节变得愈加模糊不清。不管硫化剂含量及EPDM组分如何变化,i PP始终只生成α型晶型,说明EPDM并不会诱导改变iPP的结晶类型。另一方面,随着EPDM含量的增加,非晶峰的比例明显增大,共混体系的结晶度下降了,这是因为橡胶相本身是非晶的,同时也并不参与结晶所致。采用红外光谱分析,XPS能谱分析对氮化硼导热颗粒的表面处理结果进行了表征,1wt%的铝酸酯偶联剂已经基本和氮化硼表面反应完全。XPS能谱图中,氮化硼颗粒表面的元素组成与铝酸酯偶联剂含量没有强关联性,说明铝酸酯偶联剂并没有与氮化硼发生化学键合或者沉积作用,表面改性以物理作用为主。制备了不同铝酸酯偶联剂处理下,及不同氮化硼含量的聚丙烯/氮化硼复合材料,实验测试了样品的导热系数及介电常数,结果表明复合材料在2wt%铝酸酯含量下,30wt%氮化硼含量下导热效果及绝缘效果表现最佳。另外,在聚丙烯/氮化硼体系中加入3wt%的碳纤维短切丝可明显提高导热系数,并且介电常数增加幅度不高。制备了不同过氧化二异丙苯交联剂含量,及不同乙丙橡胶组分的聚丙烯/氮化硼/乙丙橡胶绝缘导热材料,测定了各样品的导热系数、介电常数以及熔融指数,结果表明在2wt%DCP含量下,20wt%EPDM含量下复合材料的各项性能表现最佳,故为整个课题的最佳制备条件。

关键词：聚丙烯乙丙橡胶动态硫化绝缘导热

石墨改性氮化硼基绝缘导热材料的制备与应用研究

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石墨改性氮化硼基绝缘导热材料的制备与应用研究

作者：胡晓康厦门大学

学位级别：硕士

导热高分子材料具有优良的机械性能、抗腐蚀性以及再加工性,加之质轻且价格低廉,被人们广泛用于通讯设备、照明灯具、家用电器等热管理技术领域。因其导热性能较差,绝大多数高分子无法在器件中实现高效传热,如何有效提升高分子的导热性... 详细信息

导热高分子材料具有优良的机械性能、抗腐蚀性以及再加工性,加之质轻且价格低廉,被人们广泛用于通讯设备、照明灯具、家用电器等热管理技术领域。因其导热性能较差,绝大多数高分子无法在器件中实现高效传热,如何有效提升高分子的导热性能是重要难题。在高分子基体中加入高导热系数的填料是提升导热高分子材料的导热性能的有效途径,且具有价格低廉、操作简便、易于工业化生产等特点。导热高分子材料的常用导热填料有金属、陶瓷以及碳材料等。为了拓展导热高分子材料在电子传热领域的应用,本论文开发了一种可规模化生产的石墨改性氮化硼基绝缘导热材料的制备方法。本论文主要内容和研究工作包括:第一章:综述了导热材料的制备方法与导热机理,探讨了导电导热材料与绝缘导热材料的研究现状。针对绝缘导热材料的组成部分,概述了绝缘导热材料的物理与化学制备方法。结合研究现状与存在问题,提出了本论文的选题依据与研究内容。第二章:利用氮化硼微米片制备绝缘导热材料,构建了良好的声子输运网络,有效地提升了树脂的导热性能。首先,对氮化硼微米片的填充率与导热材料性能进行了考察,发现50 wt.%氮化硼微米片填充环氧树脂所得绝缘导热膏的导热系数最大为4.6W/mK。在25～250℃温度条件下,绝缘导热导热膏具有良好的热稳定性能,其热失重率低于0.5%。其次,考察了超声、液相球磨和高速均质法等不同方法制备的绝缘导热膏,其中高速均质法的效果最好。并且验证了绝缘导热膏的导热性能,利用超声、球磨和制备高速均质法的绝缘导热膏可使LED灯的结温分别降低约9.7、15.1和15.5℃。其中,利用高速均质法制备绝缘导热膏的导热系数最大为9.5 W/mK。最后,在此基础上制备了绝缘导热胶,确定了导热胶的树脂/固化剂比例为1/1效果最佳,最佳固化温度与时间为80℃、3 h。并探索出了导热材料的可规模化绿色生产的工艺路线。第三章:将石墨引入氮化硼微米片基绝缘导热材料,增强了声子输运,进一步提升了树脂的导热性能。通过调节导热树脂膜中石墨与氮化硼微米片的比例,测试0.2 mm的石墨膜被覆导热树脂膜后的体积电阻率随氮化硼微米片/石墨比例增加而增加。当氮化硼微米片/石墨比例为9/1,体积电阻率高达2.10×107Ω·m,满足电子器件用绝缘材料的电阻率要求(>107 Ω·m),并测得其导热系数为69.4 W/mK,比40 W/mK的氮化硼微米片基导热水性聚氨酯树脂膜的导热系数增加了 74.5%。此外,当石墨与氮化硼微米片的填充率为30%时,石墨改性氮化硼微米片基导热环氧树脂膏的导热系数最大为11.3 W/mK,比氮化硼基导热环氧树脂膏的导热系数高27.7%。并且,石墨改性氮化硼微米片基导热环氧树脂胶的导热系数为19.3 W/mK,比氮化硼微米片基导热环氧树脂胶的导热系数高24.9%。第四章:将石墨烯引入氮化硼纳米片基绝缘导热材料,构建了纳米尺度的声子输运网络,极大地提升了树脂的导热性能。通过对氮化硼纳米片(BNNS)与石墨烯纳米片(GNP)的化学结构和制备方法进行系统分析,优选了以单宁酸(TA)辅助球磨剥离氮化硼微米片以获得BNNS的工艺路线。综合考虑产率、试剂成本、环保性等,优先选择了水作为TA的溶剂进行研究。利用该方法制备的BNNS的尺寸约为1.5μm,高度约为1.5 nm。此方法绿色简单,可规模化制备BNNS。测试用其制备的导热膏的导热性能。结果表明,TA会以C-O-N键的形式吸附在BNNS上,影响氮化硼片层之间声子的有效输运,这极大降低了 BNNS的导热性能。为了去除TA,采用高温处理TA-BNNS获得了 BNNS,并证实了去除TA-BNNS中TA可有效增强BNNS的导热作用。类似地,利用TA的水溶液辅助球磨剥离制备了 GNP,但所得TA-GNP只需通过1 mol/L的NaOH溶液反复清洗即可得到GNP。最后,将BNNS与GNP作为复合填料制备了绝缘导热树脂膏、胶和膜,分别得到了导热系数高达12.5 W/mK的导热膏、26.2 W/mK导热胶与84.8 W/mK导热膜。第五章:总结本论文的研究工作,并提出了氮化硼基绝缘导热材料在将来实际应用中的挑战与方案。

关键词：氮化硼石墨石墨烯绝缘导热树脂

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绝缘导热有机硅灌封材料的研制与应用

电子工艺技术 2004年第1期25卷 30-32页

作者：章文捷马静中国电子科技集团公司第20研究所陕西西安710068

阐述了传统灌封材料不足之处,说明了研制绝缘导热灌封材料的目的和意义,同时着重介绍了绝缘导热有机硅灌封材料的研制、施工工艺、性能及其在我所某雷达高压发射机组件上的应用。

关键词：绝缘导热导热系数有机硅灌封材料研制

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通过双向拉伸力场制备高效绝缘导热复合材料

通过双向拉伸力场制备高效绝缘导热复合材料

高绝缘性导热低密度聚乙烯复合材料的制备与性能研究

2015年全国高分子学术论文报告会

作者：张晓朦吴宏郭少云高分子材料工程国家重点实验室四川大学高分子研究所

做为导热填料,石墨相较于石墨烯、碳纳米管具有价廉、易分散的特点,同时相较于氮化硼、氮化铝等又具有更高的本体热导率,所以在导热复合材料的制备中得到了诸多关注。但其出色的导电性能又使其在绝缘导热复合材料的应用中受到极大的限制... 详细信息

做为导热填料,石墨相较于石墨烯、碳纳米管具有价廉、易分散的特点,同时相较于氮化硼、氮化铝等又具有更高的本体热导率,所以在导热复合材料的制备中得到了诸多关注。但其出色的导电性能又使其在绝缘导热复合材料的应用中受到极大的限制,最主要的便是添加量不能超过其导电域渗值。因此,在本论文的研究中,通过实验室自主研发的多级拉伸挤出设备中的双向拉伸力场,可以有效的使石墨这种片状填料沿着流动方向取向,破坏其无规状态下的粒子网络,从而显著的增大了其导电域渗值。再通过引入球形的绝缘导热填料碳化硅,做为粒子网络连接体,重新搭接石墨间的填料网络,便可构建出更多的导热通路,从而为高效导电导热填料在绝缘导热复合材料中的应用和制备高性能化的导热材料提供了新的思路。

关键词：绝缘导热石墨双向拉伸力场填料互配导热通路

来源： cnki会议评论

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塑料工业 2020年第6期48卷 68-72,151页

作者：赵青洋马海红周正发徐卫兵任凤梅合肥工业大学化学与化工学院安徽合肥230009

使用 γ -氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对硅微粉(SiO 2 )进行表面改性得到改性硅微粉(mSiO 2 ),以聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PE-g-GMA)为相容剂,以SiO 2 或mSiO 2 为导热填料,低密度聚乙烯(LDPE)为基体,制备了高绝缘性导热低密度聚... 详细信息

使用 γ -氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对硅微粉(SiO 2 )进行表面改性得到改性硅微粉(mSiO 2 ),以聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PE-g-GMA)为相容剂,以SiO 2 或mSiO 2 为导热填料,低密度聚乙烯(LDPE)为基体,制备了高绝缘性导热低密度聚乙烯复合材料。对导热填料进行结构分析,对复合材料的微观形貌、绝缘性能、导热性能、力学性能等进行分析。结果表明,KH550已经成功接到了硅微粉表面,相容剂添加量在3%时,mSiO 2 /LDPE复合材料的电气强度为35.1 kV/mm,体积电阻率为3.63×10 15 Ω·cm,导热系数为0.72 W/ (m·K),拉伸强度为15.2 MPa。

关键词：绝缘导热硅微粉相容剂低密度聚乙烯复合材料

PP-g-MAH增容PP/BN/Al2O3导热绝缘复合材料

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塑料工业 2020年第4期48卷 130-133,118页

作者：吴健郑炜琼周正发徐卫兵任凤梅马海红合肥工业大学化学与化工学院安徽合肥230009

以(3-氨丙基)三乙氧基硅烷(KH550)处理氮化硼/氧化铝(BN/Al2O3)导热粉体,在导热粉体表面引入氨基;通过熔融共混制备聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)增容的聚丙烯(PP)/BN/Al2O3导热绝缘复合材料。研究PP-g-MAH和导热填料的用量以及加工条件... 详细信息

以(3-氨丙基)三乙氧基硅烷(KH550)处理氮化硼/氧化铝(BN/Al2O3)导热粉体,在导热粉体表面引入氨基;通过熔融共混制备聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)增容的聚丙烯(PP)/BN/Al2O3导热绝缘复合材料。研究PP-g-MAH和导热填料的用量以及加工条件(转速、温度)对复合材料性能的影响。结果表明,在主机转速为300 r/min、PP-g-MAH为4g、导热填料的用量为50%时,复合材料的导热系数达到了0.7 W/(m·K),拉伸强度为17.65 MPa;添加相容剂后,复合材料和导热填料之间的相容性得到改善。

关键词：绝缘导热氮化硼氧化铝相容剂聚丙烯复合材料

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有机硅灌封材料的研究进展

材料科学与工程学报 2006年第2期24卷 321-324页

作者：乔红云寇开昌颜录科丁美平田普锋西北工业大学理学院应用化学系陕西西安710062

本文主要综述了国内外用于电子元器件、大规模集成电路等高科技领域的有机硅灌封材料在流动、耐高温、阻燃和绝缘导热等方面的性能以及催化剂对灌封材料的影响的研究应用进展。

关键词：灌封材料加成型硅橡胶阻燃性耐高温性绝缘导热催化剂