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热塑性弹性体不但具有塑料的可加工性,也拥有橡胶的高弹性,其与传统的橡胶作为基体的导热材料相比,它具有更加优良的可加工性。本征型和填充型是常见的两种类型的聚合物导热复合材料。当前,大多数研究人员正在选用填充的方法制备聚合物基导热复合体系,虽然此法能够提高聚合物材料的热导率,但高含量的填料却降低了聚合物基导热材料的机械性能,并使它不仅难以成型,达不到实际所需的性能,导致无法广泛使用。
为解决上述问题,本实验室提出了空间限域强制组装法(SCFNA),在提高复合材料导热性能的同时,也能保证优良的力学性能。SCFNA法是在限域空间中对松散的自组装网络进行强制压缩组装,使导热填料之间的聚合物被强制挤出后能得到明显密实化的导热网络,热导率则随之提高。该方法提供了一种生产具有更高热导率但是更轻量化的复合材料的新途径。在本文章中,主要研究内容如下:
(1)以EVA为基体树脂,制备SCF含量为10wt%的EVA/SCF导热复合材料,并对工艺条件进行优化以提升制品导热性能。实验研究了低转速时,体系内大部分碳纤维的长度较长,但其在聚合物基体中分布较为不均,仅在局部区域形成网络。随着密炼转速的增加,纤维长度逐渐变短,易于在复合材料内大部分区域形成导热网络。进一步提升密炼转速虽然能够使碳纤维在聚合物中的分布更加均匀,但纤维长度过短,不宜于导热网络的形成,制品热导率反而出现下降。更高的密炼温度能够有效改善SCF与基体EVA的界面结合,使制品热导率进一步得到提高。
(2)选择高熔融指数的聚合物EVA作为基体,短切SCF为碳系导热填料,采用SCFNA法制备导热复合材料,验证了SCFNA法对提高热导率所起到的作用。结果表明:随着压缩比的提高,纤维之间的间距不断减小,网络不断密实化,其热导率不断增大。随着SCF含量的增加,EVA/SCF复合材料对热源降低温度的效果愈加显著,EVA/SCF复合材料的拉伸强度不断增大,断裂伸长率减小,拉应力和断裂伸长率具有较好的保持率,且相同的填料含量时,SCFNA法制备的热导率已经超过了传统共混法制备的热导率。
(3)本文还研究了DCP含量对EVA/SCF复合体系热导率以及热性能方面的影响;随着DCP含量的增加,复合材料的热导率下降了35.1%、熔融温度以及结晶温度分别降低了11.7%、1.5%,但体系的硬度增加。
为解决上述问题,本实验室提出了空间限域强制组装法(SCFNA),在提高复合材料导热性能的同时,也能保证优良的力学性能。SCFNA法是在限域空间中对松散的自组装网络进行强制压缩组装,使导热填料之间的聚合物被强制挤出后能得到明显密实化的导热网络,热导率则随之提高。该方法提供了一种生产具有更高热导率但是更轻量化的复合材料的新途径。在本文章中,主要研究内容如下:
(1)以EVA为基体树脂,制备SCF含量为10wt%的EVA/SCF导热复合材料,并对工艺条件进行优化以提升制品导热性能。实验研究了低转速时,体系内大部分碳纤维的长度较长,但其在聚合物基体中分布较为不均,仅在局部区域形成网络。随着密炼转速的增加,纤维长度逐渐变短,易于在复合材料内大部分区域形成导热网络。进一步提升密炼转速虽然能够使碳纤维在聚合物中的分布更加均匀,但纤维长度过短,不宜于导热网络的形成,制品热导率反而出现下降。更高的密炼温度能够有效改善SCF与基体EVA的界面结合,使制品热导率进一步得到提高。
(2)选择高熔融指数的聚合物EVA作为基体,短切SCF为碳系导热填料,采用SCFNA法制备导热复合材料,验证了SCFNA法对提高热导率所起到的作用。结果表明:随着压缩比的提高,纤维之间的间距不断减小,网络不断密实化,其热导率不断增大。随着SCF含量的增加,EVA/SCF复合材料对热源降低温度的效果愈加显著,EVA/SCF复合材料的拉伸强度不断增大,断裂伸长率减小,拉应力和断裂伸长率具有较好的保持率,且相同的填料含量时,SCFNA法制备的热导率已经超过了传统共混法制备的热导率。
(3)本文还研究了DCP含量对EVA/SCF复合体系热导率以及热性能方面的影响;随着DCP含量的增加,复合材料的热导率下降了35.1%、熔融温度以及结晶温度分别降低了11.7%、1.5%,但体系的硬度增加。