發(fā)布時間：2020-11-06 00:05

　　 隨著集成技術和組裝技術在電子電氣領域的迅速發(fā)展,電子元件、電路體積不斷縮小則對界面材料的導熱性能提出了更高的要求。一般傳統(tǒng)的導熱材料多為金屬材料,但金屬材料在加工、耐腐蝕方面的性能較差,在某些領域的應用受到限制。高分子材料在加工、耐腐蝕方面具有優(yōu)異的性能,由于高分子材料大多都是熱的不良導體,所以單一的高分子材料是遠遠達不到使用要求的,因而制備具有高導熱的高分子材料具有很大的實用價值。在眾多的高分子材料中,硅橡膠具有化學性質(zhì)穩(wěn)定,耐高低溫、耐高壓、耐臭氧老化、耐溶劑、耐輻射、耐候性、生理惰性、高透氣性以及生物相容性好等優(yōu)良特性,應用領域也越來越廣泛,因此導熱硅橡膠的研究和制備具有重要的意義。本論文選用四種不同形貌的高導熱填料,研究填料形貌和用量對導熱硅橡膠復合材料的熱導率、力學性能、熱穩(wěn)定性、交聯(lián)密度的影響；相同填料不同粒徑及不同粒徑復配對導熱硅橡膠復合材料性能的影響；不同形貌填料復配對導熱硅橡膠復合材料綜合性能的影響。論文主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：(1)選用片層氮化硼、球形氧化鋁、無規(guī)顆粒氮化鋁、碳纖維為填料制備硅橡膠導熱復合材料,研究結(jié)果表明：隨著填料填充量的增加,四種不同形貌的高導熱填料均可以提高硅橡膠復合材料的熱導率,提高的大小順序依次是,片層氮化硼大無規(guī)則氮化鋁球形氧化鋁碳纖維。片層氮化硼的填充體積分數(shù)為50vo1.%時,導熱硅橡膠復合材料的熱導率最高可達到2.95 W/mK；從硅橡膠復合材料微觀斷面圖中可以看出片層氮化硼在硅橡膠基體中分散較好,與基體的界面相容性也較好,顆粒間以面-面的方式進行接觸,界面熱阻較小,更容易形成導熱網(wǎng)鏈。片層氮化硼和球形氧化鋁填充的復合材料的熱穩(wěn)定性較好。(2)應用了Maxwell模型及其修正模型、Agari模型模擬分析硅橡膠復合材料熱導率理論值,并與實驗值對比分析。結(jié)果表明,當填料填充量較小時兩個模型均適用,但當填料體積分數(shù)逐漸增大時,Maxwell模型對球形氧化鋁、碳纖維較適用,Maxwell修正模型對片層氮化硼、無規(guī)則氮化鋁較為適用；同時應用Agari模型對這四種不同形貌的填料在復合材料體系內(nèi),形成導熱網(wǎng)鏈的難易程度進行了預測分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)形成導熱網(wǎng)鏈的容易程度氮化硼氮化鋁氧化鋁碳纖維,與熱導率測試結(jié)果相吻合。(3)研究不同粒徑的片層氮化硼對導熱硅橡膠復合材料性能的影響。結(jié)果表明,不同粒徑的片層氮化硼對硅橡膠復合材料的熱導率的影響趨勢相同,都是隨著填充體積分數(shù)的增大而增大；在填充體積分數(shù)30vo1.%時達到填充閾值；相同填充體積分數(shù)下,大粒徑BN填充的復合材料的熱導率要比小粒徑BN填充的大,但15μ m和30 μ m的差別不大。將三種不同粒徑BN進行混配,最后結(jié)果表明當30μm:15μm=1:2時,硅橡膠復合材料的熱導率最大。(4)將片層氮化硼和無規(guī)則氮化鋁進行復配制備導熱硅橡膠復合材料,研究最佳復配比,結(jié)果表明,相同填充體積分數(shù)下,體積比BN:AlN=1:1時復合材料熱導率最大1.34 W/mK,均大于單一填充A1N時的復合材料的熱導率,并降低了填料成本。
【學位單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TQ333.93
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 導熱機理和導熱模型
        1.2.1 導熱機理
        1.2.2 導熱理論模型
    1.3 導熱高分子材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 填充型導熱硅橡膠熱導率的影響因素
            1.3.1.1 硅橡膠基體的影響
            1.3.1.2 填料的影響
            1.3.1.3 填料粒徑大小及形貌的影響
    1.4 導熱復合材料研究中存在的問題
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 主要研究內(nèi)容
第二章 不同形貌填料填充導熱MVQ復合材料的制備與性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗原料及設備
        2.2.2 材料物性及基本配方
        2.2.3 導熱硅橡膠復合材料的制備
        2.2.4 性能測試與表征
            2.2.4.1 硅橡膠復合材料熱導率測試
            2.2.4.2 導熱硅橡膠復合材料力學性能測試
            2.2.4.3 導熱硅橡膠復合材料熱穩(wěn)定性測試
            2.2.4.4 導熱硅橡膠復合材料SEM形貌分析
            2.2.4.5 導熱硅橡膠復合材料交聯(lián)密度測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 不同用量的填料對硅橡膠復合材料熱導率的影響
        2.3.2 Maxwell及其修正模型、Y.Agari模型模擬及分析
        2.3.3 不同形貌填料對硅橡膠復合材料熱穩(wěn)定性的影響
        2.3.4 不同形貌填料對硅橡膠復合材料力學性能的影響
        2.3.5 填料填充量對硅橡膠復合材料交聯(lián)密度的影響
        2.3.6 導熱硅橡膠復合材料的斷面形貌（SEM）
    2.4 本章小結(jié)
第三章 BN/MVQ導熱復合材料的制備與性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 基本配方
        3.2.3 導熱硅橡膠復合材料的制備
        3.2.4 性能測試與表征
            3.2.4.1 硅橡膠復合材料熱導率測試
            3.2.4.2 導熱硅橡膠復合材料力學性能測試
            3.2.4.3 導熱硅橡膠復合材料熱穩(wěn)定性測試
            3.2.4.4 導熱硅橡膠復合材料SEM形貌分析
            3.2.4.5 導熱硅橡膠復合材料交聯(lián)密度測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 BN粒徑及用量對硅橡膠復合材料熱導率的影響
        3.3.2 不同粒徑BN導熱性能差異的分析
        3.3.3 BN粒徑對硅橡膠復合材料熱穩(wěn)定性的影響
        3.3.4 BN粒徑對硅橡膠復合材料力學性能的影響
        3.3.5 BN粒徑對硅橡膠復合材料交聯(lián)密度的影響
        3.3.6 不同粒徑BN填充硅橡膠復合材料的斷面形貌（SEM）
    3.4 不同粒徑BN混合對硅橡膠復合材料熱導率的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 AlN/BN/碳纖維復配導熱MVQ復合材料的制備與性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗原料及設備
        4.2.2 基本配方
        4.2.3 導熱硅橡膠復合材料的制備
        4.2.4 性能測試與表征
            4.2.4.1 硅橡膠復合材料熱導率測試
            4.2.4.2 導熱硅橡膠復合材料力學性能測試
            4.2.4.3 導熱硅橡膠復合材料SEM形貌分析
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 AlN/BN復配10vol.%填充硅橡膠復合材料
            4.3.1.1 AlN/BN復配10vol.%對硅橡膠熱導率的影響
            4.3.1.2 AlN/BN復配10vol.%對硅橡膠力學性能的影響
        4.3.2 AlN/BN復配30vol.%填充硅橡膠復合材料
            4.3.2.1 AlN/BN復配30vol.%對硅橡膠熱導率的影響
            4.3.2.2 AlN/BN復配30vol.%對硅橡膠力學性能的影響
        4.3.3 AlN/BN復配填充硅橡膠復合材料的斷面形貌
    4.4 AlN/BN/碳纖維復配30vol.%填充硅橡膠復合材料
        4.4.1 碳纖維填充量對硅橡膠復合材料綜合性能的影響
        4.4.2 不同碳纖維填充硅橡膠復合材料的斷面形貌圖
    4.5 本章小結(jié)
第五章 論文總結(jié)
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間論文發(fā)表情況

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本文編號：2872389