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导热复合材料兼有填料的导热性和聚合物的可加工性,广泛运用于办公、家电、航空航天、国防科技等各领域。为了开发兼备优良导热性能和其他综合性能的导热复合材料,本文以片状氧化铝(Al2O3)为填料,采用熔融共混法制备丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)导热复合材料。 为了提高片状Al2O3与ABS的界面结合能力,分别采用硬脂酸、硅烷偶联剂KH550、钛酸酯偶联剂CS-101对片状Al2O3进行表面改性。傅里叶变换红外谱图结果表明,三种表面处理剂硬脂酸、硅烷偶联剂KH550、钛酸酯偶联剂CS-101均能够接枝在片状Al2O3的表面。 探究不同表面改性方法以及不同填充量的片状Al2O3对ABS的导热性能、流变性能、动态热机械性能、耐热性能、热稳定性及力学性能的影响。微观结构、流变行为结果表明,片状Al2O3在复合材料内部分布均匀,当片状Al2O3填充量为20vol%时,片状Al2O3粒子开始搭建导热网络,当填充量为30vol%时,复合材料的导热网络更加完善。片状Al2O3经表面改性后,与ABS的界面结合能力增强,分散均匀性提高,复合材料内部缺陷减少,有利于复合材料综合性能的提高。添加片状Al2O3可以有效提高复合材料的热稳定性和耐热性,Tonset与热变形温度都随着片状Al2O3填充量的增大而逐渐增大,Tonset最高可达411.16℃,比纯ABS提高了18.39℃,热变形温度最高可达107.7℃,比纯ABS提高了7.65℃。复合材料的力学性能随片状Al2O3填充量的提高而降低,表面改性在一定程度上改善了这种下降情况。复合材料的导热性能随着片状Al2O3填充量的增大而提高,三种表面处理剂处理后的复合材料的导热性能较未处理体系都有不同程度的提高。其中,经KH550改性的复合材料导热性能最好,当片状Al2O3填充量为30vol%时,复合材料的导热系数达0.466Wm-1K-1,是纯ABS(0.179Wm-1K-1)的2.5倍。 利用几种导热理论模型对片状Al2O3(KH550)-ABS复合材料体系的导热系数进行模拟。结果表明,实验数据与Hatta模型拟合度较高。修正Hatta模型中的与测试条件相关的变量,推导出片状Al2O3(KH550)-ABS复合材料等效导热系数与片状Al2O3体积填充量相关性方程。