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《华南理工大学》 2017年
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天然胶/硅橡胶/氧化铝三元导热复合材料的制备、性能及有限元模拟

付伟伟  
【摘要】:聚合物的导热性能影响其在很多领域的应用价值,国内外的研究者已经对导热硅胶进行了广泛而深入的研究。硅橡胶本身的热导率仅有0.2w/m·K,其力学性能也较差,现有的导热硅胶一般都需要添加大量导热填料,这会进一步降低其力学性能。聚合物的微观聚集态结构对材料的各项性能有很大的影响,在双相不相容聚合物中添加导电填料已被证实可以形成双逾渗结构,有效降低复合材料的逾渗阈值,提升聚合物的导电性能。导电与导热在某些传导机理是类似的,若引入另一相与硅胶不相容的聚合物,则可能形成同样的双逾渗结构,提高复合材料导热性能。本论文基于以上原理,引入另一相天然胶相,以氧化铝为导热填料,并将天然胶与硅胶共混制备了天然胶/硅胶/氧化铝三元导热复合材料,改变了共混时的混料顺序和天然胶硅胶的体积百分数配比,使氧化铝在共混物基体中呈现不同的分布状况,并通过扫描电镜观察此共混物的断面形貌,分析了填料的分布和共混物的形态结构对导热率的影响,研究表明采用不同的混料顺序共混天然胶,硅胶和填料,其聚合物相结构和填料分布情况有较大差别,当先混炼天然胶与填料,再加入硅胶时其热导率更高,比其他两种混炼顺序提高约30%,,当天然胶硅胶的体积百分数配比为40/40,50/30时,共混物产生双连续结构,形成了所谓双逾渗结构,此时热导率也大大提高了。本论文还研究了填料的含量和粒径对复合材料导热性能,力学性能的影响,随着体系中氧化铝含量的增加,导热性能增加,拉伸强度及断裂伸长率下降;随着氧化铝粒径的增加,热导率和力学性能大致呈下降趋势。本文还采用防老剂4010NA改善复合材料耐老化性能,发现其在100℃下老化七天,拉伸强度及断裂伸长率保持率均在60%以上。本论文还采用ANSYS有限元软件对此三元复合材料建模并进行有限元分析,分析结果表明,有限元模型计算得到的热导率与实验值基本一致。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ333.93;TB332

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