论文部分内容阅读
导热高分子复合材料因其良好的导热绝缘性能优势在现代工业、科技领域中发挥着不可替代的作用。除了具有高分子优异的力学性能,导热高分子复合材料还在一定程度上改善了传统高分子材料导热性能不好的缺陷。高分子材料的导热系数大多数低于0.5W/(m·K),例如环氧树脂只有0.18W/(m·K),导热性较差。为了制备具有高导热且综合性能优异的高分子复合材料,满足工业需求与发展步伐,本论文以环氧树脂(EP)为基体,将氮化硼与纳米金刚石作为复合导热填料,制备了综合性能较为优异的导热绝缘填充型环氧树脂复合材料。并采用导热系数测试仪、万能拉伸机等仪器对复合材料的导热系数、力学性能以及热稳定性能进行了分析测试,详细研究了表面改性处理、复合填料配比、填料量等因素对其各方面性能的影响。本文第一部分以MgO、A12O3、BN分别与纳米金刚石复配作为复合导热填料,通过共混法制备了不同体系的填充型环氧复合材料。考察了纳米金刚石分别与三种不同种类的无机导热粒子作为复合填料对环氧复合材料的导热性能和力学性能的影响。结果表明37%BN+3%ND/EP导热系数最高,为0.4769W/(m·K),相对于纯环氧树脂提高164%。另一方面环氧复合材料的力学性能急剧降低,其拉伸强度,断裂伸长率均随着导热填料用量的不断增加出现不同程度的下降,37%A12O3+3%ND/EP、37%BN+3%ND/EP、37%MgO+3%ND的拉伸强度相对于纯环氧树脂分别下降44%、47%、52%。在以上实验研究基础上,选取了氮化硼与纳米金刚石作为复合填料,通过正交试验制备了一系列BN+ND/EP复合材料,确定了导热复合材料的最佳制备工艺条件:导热填料:EP=5:5(质量比),BN:ND=10:1(质量比),稀释剂:EP=1:2(质量比),固化温度65℃,固化剂用量1eq。在此条件下制备的BN+ND/EP复合材料的导热系数为1.3W/(m·K)。通过对最佳样品的力学性能与热稳定性能测试分析,结果表明其力学性能下降明显,拉伸强度约为纯环氧树脂的55%;由于金刚石分解温度在800℃以上,导致热稳定性得到进一步提高,其5%热失重温度相对于纯环氧树脂提高19℃。综上所述,BN+ND/EP复合材料以其较高的导热绝缘与力学性能等优势,在高精尖电子设备领域具有广阔的应用前景。