填料尺寸对填充型环氧树脂复合材料热导率的影响VIP免费

第38卷第3期2010年3月塑料工业CHINAPLASTICSINDUSTRY3联系人jiliqi@zjut1edu1cn作者简介:乔梁,男,副研究员,主要从事导热复合材料研究。lqiao@zjut1edu1cn填料尺寸对填充型环氧树脂复合材料热导率的影响乔梁,冯乾军,郑精武,姜力强3(浙江工业大学化学工程与材料学院,浙江杭州310014)摘要:通过比较由超高热导率的纳米钻石和微米级铝粉填充环氧树脂制得的复合材料,探究复合材料的导热行为。结果显示,填料粒子的尺寸可以影响环氧树脂基体在粒子之间的存在形式,从而影响复合材料热导率,当填充粒子间的距离在一整条分子链长度内时,复合材料的热导率会出现突然的增加。填料粒子与基体界面结合方式也会影响分子链在粒子表面的排列形式,从而影响复合材料的热导率。关键词:环氧树脂;铝粉;钻石粉;热导率;机理中图分类号:TQ32315文献标识码:A文章编号:1005-5770(2010)03-0063-04EffectsofFillerSizeontheThermalConductivityofFillingEP2matrixCompositesQIAOLiang,FENGQian2jun,ZHENGJing2wu,JIANGLi2qiang(CollegeofChemicalEng.andMaterialsSci.,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014,China)Abstract:Bycomparingthecompositesmadeofepoxyresinfilledwithnano2sizediamondandmicro2sizealuminumpowderswithhighthermalconductivity,thispaperstudiedthethermalconductivitiesofEP2matrixcomposite.TheresultsshowedthatthedifferentfillersizescouldaffectthedistributionofEP2matrixbetweentheparticlesandthusinfluencedthethermalconductivitiesofthecomposites.Thethermalconductivitiesofthecompositeswouldsuddenlyincreasewhenthedistancebetweenthefillerparticleswaswithinthelengthofthesinglemolecularchain.TheinterfacesituationbetweenfillersparticlesandEPmatrixalsoinfluencedthearrangementofEPmolecularchainonthefillersurfaceandthefinalthermalconductivitiesofthecomposites.Keywords:EpoxyResin;AluminumPowder;DiamondPowder;ThermalConductivity;Mechanism目前,利用金属或陶瓷填料对聚合物进行填充以制备具有高热导率的复合材料已经得到了广泛的关注[1-4],在这些研究中,为了获得高的热导率,填充颗粒在复合材料中所占的比例往往很高,通常体积分数占10%～70%[5-9]。环氧树脂在常温下具有很好的流动性能易于加工,还具有良好的电绝缘性能、耐电弧性以及耐化学腐蚀性能等,作为黏合剂广泛用于电机、仪表变压器、电子元器件[10-11]。然而,低的热导率严重制约了它的应用,也影响了电子工业的发展。因此,探索在保持环氧树脂加工性能下填充热导率高的填料制备EP基复合材料,具有重要的应用价值。钻石和纯铝本身都有很高的热导率,且相对密度较低可以尝试用来制备具有较高热导率的绝缘复合材料。然而,纳米钻石的形状和尺寸对其性能的影响研究较少,本论文以纳米钻石和铝粉为填料,研究其形状尺寸和含量对复合材料热导率的影响,探寻影响复合材料热导率的主要因素。1实验部分111主要原料双酚A型环氧树脂(EP):牌号6101,江苏吴江合力树脂厂;邻苯二甲酸酐:分析纯,宜兴市第二化学试剂厂;Al粉:多规格(2μm、5μm),雾化法制取,湖南天马科技有限公司;纳米钻石粉:100nm、200nm,昆山纳诺新材料科技有限公司。112主要仪器与设备导热系数测试仪:DRP2II型,湘潭仪器仪表有限公司;扫描电镜:HITACHIS24700,日本日立公司;差示扫描量热仪:DSCQ100型,美国TA仪器公司。113复合材料的制备在50mL的烧杯中称取约15g的EP,放在100℃的恒温烘箱中,待环氧树脂软化呈液态后取出,将称量好的填料倒入,并搅拌均匀,再放入烘箱中恒温软化,取出搅拌,重复多次直至均匀后加入称量好的·36·©1994-2011ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net塑料工业2010年固化剂邻苯二甲酸酐(和环氧树脂的质量比为1/10)再次搅拌均匀。在100℃的恒温烘箱中恒温3h,再将温度升至150℃恒温2h,至样品很黏稠取出,倒入模具(已用石墨为脱模剂处理过)在油压机下以013MPa的压力保压10min,脱模得尺寸Φ70mm×3mm的试样。114填充相形貌及粒径及分散分析原料粒子和试样的断面经过表面喷金后...