绝缘导热Si_3N_4_LLDPE复合材料的研制.pdf

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1、研究与开发合成树脂及塑 料,?,?!#%&?()+,.(/.)0/,)+1 23+,45),绝缘导热,6卯&几312/复合材料的研制安群力齐暑华周文英?邵 时雨78西北工业大学理学院应用化学系,陕西 西安,9 7?9?:?8西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,陕西 西安,9 7侧抖;摘要%用 粉末法制备了,6:增强线型低密度聚乙烯 3 312/导热材料,研究了填 料,6卯。对3 31 2/熔融温度、结 晶度、热导率、电绝缘性能及力学性能的影 响。结果表明,加人,6六&粒子,提高了331 2/的熔融温度和结晶度:当,6刁为一9倍,热导率随,6。粒径的减小而增大,此时体系仍 然具有较高电阻

2、率及良好的介电性能,但力学性能明显下降。关键词%线型低密度聚乙烯氮化硅热导率电绝缘粉末混合中图分类号%.?!87仓文献标识码%文章编号%7?一7?7一以”?一以聚乙烯具有卓越的电绝缘性 和介电性能,制备导热电绝缘聚乙烯可充分发挥聚乙烯固有的优良电性能及复合材料较高的热导率,这类材料除用于一 些耐热性较低 场合下电子 器件的 绝缘散热、封装以及其他特殊用 途外,还 可用于非绝缘场合的散热需求#,#。近年来,#4、3、2 4 护 等公司推出了各自的绝缘性导热材料,热导率高达普通塑料的4 一!?倍。目前,国内对导热绝缘聚乙烯的研究刚刚起步,研究集中在石墨及金属粉末填充聚乙烯方面。本工作采用线型低密度

3、聚乙烯3 312/作为导热基体,与高导热,6&填料经粉末混合法复合制成高导热绝缘材料,具有可实现性和应用价值。7实验部分3#原料33 12/,2;?#,熔体流动速率材石 况为!岁7?6,韩国进口%,6&,日一相六方结构,灰 白色粉末,使用 温度达7;?,7?以上开始氧化,热导率为?),纯度大于;=,平均粒径分别为 8?,!8?林,河北三河新宇高新技术陶瓷材料有限公 司生产:抗氧剂,?!7,北京助 剂研究院生产。3试样 制备在塑料磨粉机中将玩12/研磨成粉末,按比例称量该粉末和,6&放入球磨罐中球磨一,直至填料完全覆盖和环绕在玩12/粒 子周围,之后将混合粉末 置于模具中热压成型,温度7 9?,

4、热压巧6,冷却、开模、取样,按照测试试样尺寸裁取测试样。3仪器与设备,3一&!型压力成型机,上海第一机械厂生产:+,型塑料磨粉机,西安超码复合材料公司生 产:10一?型热导率仪,西安航天材料公司 生 产:一?仪刃型扫描电子 显微镜,/,中国科学院科学仪器厂生产:1,?;7?型差示扫描量热仪,美国.+公 司生产:型高阻抗电阻率仪,上海第六电表厂生产:!;7&型介电性能测试仪,上海爱仪电子有限公司生产:)一?!?型力学测 试仪,深圳三思公司生产。3&性能测试拉伸性能按 厅7?&?一7;?测试,简支梁缺口冲击强度按厅7?&一7;测试,体积、表面电阻率按汀7&7?一?测 试,介电性能按厅7&?;一?测

5、试。试样在液氮中脆断后,断面喷金,用,/观察断面微观形态。?结果与讨论?87填料对3 31 2/结晶度和熔融温度的影响 由图#可见,加人,6年生,博士研究生,从事高分子联系电话%?;&9&77:/一恤#%#78第7期安群力等8绝缘导热,6?,山?声乙,!卜仓 众#户%丫日丫沙&哥咋滚升高#,表明()+,粒子和./分子间有较强作用,抑制和束缚了大分子的运动,使./在更高温度下才能熔融。当01()+公为巧2时,增强比 3/的熔融焙为4 4 5678,比未增强 刀3/14#9 9:7;6提高)84/?()+9 3 );)司 )?./3;)俘 立 瑞城:占 占 孟一人 日#4#5#4#4叨温度,图5

6、尹在./的差示扫描量热法谱图)8)?);)8 )?./()+:./4 4填料对 ./热导率的影响./的热导率约为#44 716,而()+9热导率为#716。对复合体系来说,热导率取决于./、()+,及它们之间的共同作用。当()+9用量较小时,填料粒子彼此间未能形成接触和相互作用,材料导热性提高不大,当填料间形成接触和相互作用,体系内形成了类似网状或链状结构形态后,导热性能提高很快 。由图4看出,当01()+刁为#2时,体系热导率达5一9=16,比纯 基体提高了一)8甲8?;)?./3;);0)?;?()+,合成树脂及塑料?年第?!卷门 产乙弓曰月峙,、,=?,#,山,?,妇,一,乙气孟,?,孟

7、 截捉钾众同熔融混合法中的填料均匀分散相比,形成等效导热通路时,粉末法极大地节省了填料用量,在较低含量下形成了更多的导热通路和更密集的导热网络,从而,将填料用量对./性能的负影响降到最低阎。从图可见,01()尹启为 52时形成的导热通路比、1();+公为4 52时更密集,导热通路更稳定,故热导率更高。4 填料对 ./电绝缘性能的影响由图9可 见,加人()+9后,复合材料电绝缘性下降,01()+9 6为 52时体系的体积和表面电阻率分别为9#,和,9#。可见,()+9增强玩./后,材料电阻率有所下降,但仍保持很高的水平,这主要归因于山./和导热填料的高绝缘性间。由图5可以看出,加人()尹,后,比

8、./的介电常数和介质损耗1 司均增大,两者由纯./的41 6,#仪6 9上升到、15尹96为5 2时的49)85/?。1()+办)3 3?./.;);4 9填料对./力学性能的影响 ,咧由图看出,随01()+9 6增加,./的拉伸强度、断裂伸长率均下降。;)尹,仅在低含量 下对./有增强作用,高含量时降低了 :./的强度。在低填料用量时,随./非结晶部分填料增多,非晶区强度提高,随填料进 一步提高,一方面,./的连续性被破坏,材料 内聚强度下降,故拉伸强度下降,另一方面,()尹,和功./之间存在着弱界 面作用力,受外力作用时界面很难有效传递应力,故强度低。%日尝 尸6补哥国留彩耸#4#、八 叹

9、:、?几比、?,:二 气气 己卜?岌哥国奋厄邢#54#45#5脚15+一6,2图9。15卯公对3/电阻率的影响)89/?,15卯:););)?./.;);./具有较低的介电常数,且在很宽的频率范围内变化不大。本实验在 下测试复合材料的介电常数。下9#,_侧惠相全水卜哥平幸旗每9#4#己滚、橄侧颊母匕#5#54#45#5叨1()+9 6,25#5拉伸强度和断裂伸长率54#45,1()+62冲击强度图,1()尹刁对./力学性能的影响)8/?,1()+办 )3 伴竹);?./.?;);由图还看出,随填料用量增加,冲击强度持./的模量提 高,但填料粒子使基体内部续下降,1()尹刁为 52时,()尹了.

10、/的冲击动./的不连续部分增加,填料内部存在的空 洞强度下降至 4!。加人()召9粒 子增强体,使及其和./界面间存在的 缺陷等均降低了第7期安群力等8绝缘导热,6召口3 312/复合材料的研制&331 2/的抗冲击性能。结论,6尹:增强3 312/后,复合体系的熔融温度升高,结晶度增加。采用粉末混合法制备的,6尹&几312/复合材料中,6:粒子覆盖和 环绕在址12/周围,在基体中形成了特殊 核壳结 构的网状导热通路。、,6 刁为?=时,体系热导率达78一9倍。增加,6:用量和减小,6:粒子尺寸,均使复合材料的热导率升高。随填料用量增加,复合材料的电阻率下降,介电常数和 占升高,但仍然保持优良

11、的电绝缘性能。填料用量增加,几12/的拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度下降。&参考文献【#】6,?6,.,#8#6 66#6 4 叮8#_+#62#4,6,?的9,#以&%?&9 一?&8#?解云川,张乾,范晓东81,法测定聚乙烯结晶度 的研究 8高分子材料科学与工程,?侧抖,?%9 8,;79%7?;一78&7 6,?6,(64#8,4 班】66 _娜6)(12/2#6 团8.4 66+,?9,&!?#%一?87!?,()2,(8.4#66 _即#4#6 一64 6 6刘8 6%2叭+,?,】6,?6,(邵 8#8.4#66#6 4 44 6_ 比6 4 64 6时6#田82#4 6,?9,?

12、#%?一?8【9 叮6,?6,.,#8/_ _ _ 4 6#6 _+7?4 6_ _ 6#4#66#6 4 4刀8#_+#62#4,6,?9,7?&?%77?一77 8 周文英,齐暑华,涂春潮,等8混杂填料填充导热硅橡胶 性能研究 8材料工程,?仪场%巧一7;8编拜%王蓄)#6 4#6!7尹 331 2/2 62#6+?#6,?6,及叮6#,6,7814 4 _+#66叮,#_,6 ,4 4 2#6#64 6,6,97 9?,6?8,#月 4 叮_/#4 6#)#6 2 4/6,66 64 6,69 7侧又;,6+4+6_4#46 2#6_#6 4#6#玩1 2/46 _ 4 6 6:_ 6#4 24 24 2 46624 8._ _ _,6 2 4 4,叮#66,4#66,#4 6#6#624 24 6#24 24 6 _ 331 2/468.4#66 66 _,6&4 6#6 6 64 6#64 4 6叮#66 _331 2/268.4#66_2 64 6 4 6#6_!7尹:4 8,6刁6496 _ 4 64 6 6,266#2 4 46#4 6#4 666 6#4 64 4 6#4 6#4 4 6 8 4%#6 4#6#%6#6 646%4#66%#4 6#6#6:2 466尹,冲,、曰,&,目甲&,目,本刊邮发代号4一4,欢迎 订阅连日目山目山月奋目幽日、二 产