论文部分内容阅读
导热材料被广泛应用于各个领域。在电子电器领域,需要采用高导热材料来帮助仪器设备散热,使得器件在适宜的温度下稳定运行,延长其使用寿命;在电机行业中,高导热材料可以有效的改善电机绕组的温升,增大功率输出;化工换热工程中,热交换组件不仅要求所选用材料具有较高的导热性能,还要求其具有很强的耐化学腐蚀性和抗结垢能力。传统应用的金属和陶瓷导热材料已经不能完全满足应用需求,具有良好电绝缘性、耐化学腐蚀性、抗疲劳性、易成型加工等优点的导热高分子材料逐渐受到研究者的广泛关注。本论文选用性能优良的工程塑料尼龙6(PA6)作为复合材料的基体,以四种不同粒径的碳化硅(SiC)作为导热填料,采用双螺杆熔融共混的方法制备了PA6/SiC导热复合材料。研究了PA6/SiC的导热性能、力学性能、熔融结晶性能、热稳定性和流动性,讨论了填料粒径对上述性能的影响。当SiC粒径为微米级别,其含量30%以下时,SiC粒径越小复合材料的热导率越高;SiC填充量较高时,SiC粒径越大复合材料的热导率越大。纳米SiC填充制备的复合材料的导热性能最差。当SiC粒径为50μm,填充量为70%时,复合材料的热导率最大为2.2W/mK,是PA6热导率的4.9倍。制备得到的PA6/SiC复合材料的拉伸强度均高于纯PA6的拉伸强度,当SiC粒径为1μm,填充量为50%时,复合材料的拉伸强度最大,为85.5MPa,较PA6的拉伸强度提高了21.3%。PA6/SiC复合材料的弯曲强度随着SiC含量的增加而增大,断裂伸长率和缺口冲击强度随着SiC含量的增加而降低。PA6/SiC复合材料的流动性随着SiC含量的增加而降低,并且大粒径的SiC对复合材料的流动性降低幅度较大。为了提高PA6/SiC复合材料的导热性能,使用硅烷偶联剂KH-550改善SiC和PA6之间的相互作用。当偶联剂的用量为SiC的2%时,复合材料的综合性能最好,复合材料的热导率、拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度分别为1.1W/mK、90.8MPa、11.80%和4.6kJ/m2,分别较不使用偶联剂时提高了15.8%、6.2%、87.0%和68.6%。另外,偶联剂KH-550的加入可以提高复合材料的的热稳定性。本论文中,还制备了70PA6/30HDPE/SiC复合材料,并研究了其相结构、导热性能、力学性能、熔融结晶性能。电镜观察发现:70PA6/30HDPE/SiC复合材料呈海-岛结构,填料SiC选择性的分布在PA6相中;HDPE相作为岛状结构分布在PA6和SiC共同组成的基体中。相同SiC含量下,70PA6/30HDPE/SiC复合材料的热导率和冲击强度较PA6/SiC复合材料有所提高。