石墨-樹脂導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、近年來，隨著導(dǎo)熱高分子材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，國內(nèi)外有關(guān)提高高分子熱導(dǎo)率的研究報(bào)道不斷增多。由于高分子屬于不良熱導(dǎo)體，因此目前主要以添加高導(dǎo)熱的填料來提高其熱導(dǎo)率。
　　本文開展了以高導(dǎo)熱的石墨為填料提高高分子樹脂導(dǎo)熱性能的研究。
　　采用漿料澆注法制備石墨/環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱復(fù)合材料，考察了石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粒徑及粗細(xì)顆粒級(jí)配、炭黑添加量、硅烷偶聯(lián)劑等對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能影響。研究表明，隨著石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，石墨/環(huán)氧樹脂

2、導(dǎo)熱復(fù)合材料熱導(dǎo)率增大，抗壓強(qiáng)度先增大后減?。浑S著石墨粒徑的增大，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率先減小后增大，而抗壓強(qiáng)度先增大后減??；粒徑≤23μm的石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，復(fù)合材料具有最佳的導(dǎo)熱性能；隨著炭黑添加量的增加，石墨/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的熱導(dǎo)率和抗壓強(qiáng)度均先增大后減?。慌悸?lián)劑能有效提高石墨/環(huán)氧樹脂基導(dǎo)熱復(fù)合材料導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能，硅烷偶聯(lián)劑添加量為1.5%時(shí)，效果最佳。
　　采用模壓成型工藝制備石墨/酚醛樹脂導(dǎo)熱復(fù)合材料，考察了石墨

3、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粒徑及粗細(xì)顆粒配比、炭黑添加量、成型壓力和固化升溫制度對(duì)復(fù)合材料性能的影響。研究表明，隨著石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，石墨/酚醛樹脂復(fù)合材料的熱導(dǎo)率增大，電導(dǎo)率先增大后減小，抗壓強(qiáng)度減??；隨著石墨粒徑的增大，石墨/酚醛樹脂復(fù)合材料的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率均先增加后減少，抗壓強(qiáng)度減?。贿m量的添加小粒徑石墨顆粒不僅能夠提高石墨/酚醛樹脂復(fù)合材料的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率，還能增大其抗壓強(qiáng)度，但是過多地添加小粒徑石墨顆粒，反而會(huì)降低復(fù)合材料的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能；隨

4、著添加炭黑量的增加，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和抗壓強(qiáng)度均先增大后減小；工藝條件對(duì)石墨/酚醛樹脂復(fù)合材料性能有明顯影響，隨著成型壓力的增大，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率和抗壓強(qiáng)度增大，電導(dǎo)率先增大后減小。適當(dāng)延長(zhǎng)固化反應(yīng)較劇烈階段的時(shí)間，有利于揮發(fā)物的完全排出和固化反應(yīng)完全進(jìn)行，提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。
　　在上述工作的基礎(chǔ)上，通過對(duì)石墨/樹脂導(dǎo)熱復(fù)合材料熱導(dǎo)率實(shí)測(cè)值與Maxwell-Eucken、Baschirow-Selenew(以下簡(jiǎn)稱B

5、-S)和Hatta模型預(yù)測(cè)值的對(duì)比分析，探討了石墨/樹脂導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)制。理論模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值對(duì)比表明，石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少時(shí)，Maxwell模型能很好地預(yù)測(cè)石墨/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的熱導(dǎo)率，石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)較多時(shí)，實(shí)測(cè)值大于Maxwell模型預(yù)測(cè)值。以片狀天然鱗片石墨作填料制備的石墨/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，熱導(dǎo)率的實(shí)測(cè)值小于Hatta理論模型平面方向的預(yù)測(cè)值但大于厚度方向的預(yù)測(cè)值，且其對(duì)環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱性能的改善能力強(qiáng)于球形石墨；石墨/酚醛樹脂