高導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備與研究畢業(yè)論文-在線(xiàn)瀏覽
2025-08-13 04:02本頁(yè)面
【正文】 s the coefficient of thermal conductivity instrument on the modified alumina and posite material were characterized results show, improve the thermal conductivity of modified alumina prepared by epoxy resin posite and mechanical properties has also been improved.Keywords: alumina epoxy resin posite materials modifiedthermal conductivity 目 錄1 引言 1 研究背景 1 環(huán)氧樹(shù)脂的簡(jiǎn)介 1 環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)熱率的研究 2 導(dǎo)熱機(jī)理 3 填料對(duì)導(dǎo)熱性能的影響 42 實(shí)驗(yàn)部分 5 實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備及試劑 5 實(shí)驗(yàn)步驟 6 氧化鋁(Al2O3)表面修飾 6 固化劑用量的確定 6 Al2O3/EP復(fù)合材料的制備 6 測(cè)試與表征 7 紅外測(cè)試 7 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試(TC 3000) 7 三點(diǎn)彎曲測(cè)試(CMT 6104) 8 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscope, FESEM)測(cè)試 8 吸水性測(cè)試 83 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 9 氧化鋁的表面改性 9 復(fù)合材料導(dǎo)熱性能測(cè)試結(jié)果 10 三點(diǎn)彎曲測(cè)試結(jié)果 12 環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的微觀形貌 12 吸水性測(cè)試結(jié)果 13結(jié) 論 15參 考 文 獻(xiàn) 16致 謝 171 引言 研究背景 在當(dāng)今時(shí)代，科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅速，但是國(guó)家又在倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，即不能對(duì)環(huán)境造成很大的影響，因此，對(duì)各領(lǐng)域的材料的各方面的性能有了更高的要求。復(fù)合材料耐腐蝕、絕緣、質(zhì)量輕、成本較低、力學(xué)性能優(yōu)良，但是高分子材料也不是盡善盡美的，其缺點(diǎn)就是導(dǎo)熱性差，不能滿(mǎn)足相應(yīng)的需求。用來(lái)制備復(fù)合材料的原料種類(lèi)有很多，塑料基材料是其中的一種，它是發(fā)展較快、被應(yīng)用最廣泛的，原因是其具有絕緣性好、質(zhì)量輕、成本低、制備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其中環(huán)氧樹(shù)脂是應(yīng)用最廣泛、前景最廣闊的，這是由于其具備優(yōu)異的耐熱性能、耐化學(xué)、粘接性能、電絕緣性能、耐腐蝕性能和力學(xué)性能，成型工藝簡(jiǎn)單，固化成型收縮率低等一系列優(yōu)點(diǎn)[15]。無(wú)機(jī)非金屬材料的導(dǎo)熱性很好，并且絕緣性好，是比較理想的導(dǎo)熱材料，但其制備過(guò)程復(fù)雜、原料稀缺，故應(yīng)用前景并不樂(lè)觀。 環(huán)氧樹(shù)脂的簡(jiǎn)介分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物統(tǒng)稱(chēng)為環(huán)氧樹(shù)脂。因?yàn)楹谢顫姷沫h(huán)氧基團(tuán)，環(huán)氧樹(shù)脂可與多種固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶、不熔的高聚物[6]。例如，粘接強(qiáng)度，固化收縮率小，介電性能良好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工藝性好等，可用作澆鑄料、模壓料、涂料、膠粘劑、層壓材料等以直接或間接使用的形式滲透到從日常生活用品到高新技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面。固化劑有兩種，分別為顯在型和潛伏型。潛伏型固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂混合，在室溫條件下相對(duì)穩(wěn)定，當(dāng)暴露在熱、光、濕氣等條件下，開(kāi)始發(fā)生固化反應(yīng)[7]。 環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)熱率的研究制備高導(dǎo)熱性能的環(huán)氧樹(shù)脂方法有兩種，一是直接合成結(jié)晶性高或高取向度的本體環(huán)氧樹(shù)脂，這種方法制備過(guò)程復(fù)雜，成本較高，沒(méi)有被廣泛采用。用于制備高導(dǎo)熱復(fù)合材料的填料可分為三類(lèi)，分別是金屬類(lèi)填料、碳類(lèi)填料、陶瓷類(lèi)填料。Manunya 等[8]用不同粒子形狀的 Cu和Ni 粉為導(dǎo)熱填料填充環(huán)氧樹(shù)脂制備復(fù)合材料。Zhang 等[9]用導(dǎo)熱系數(shù)較高的金剛石粉末填充環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)制備復(fù)合材料，當(dāng)填充量達(dá)到體積分?jǐn)?shù)為68%時(shí)，(mYu 等[10]報(bào)道了用石墨納米片來(lái)填充環(huán)氧樹(shù)脂制得的復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。K)。與金屬填料和碳類(lèi)填料相比，陶瓷類(lèi)填料是用的最多的一類(lèi)填料，而在眾多的陶瓷類(lèi)填料中，Al2O3由于具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，成本低，電阻率高，而被廣泛應(yīng)用。K)的復(fù)合材料[12,13]。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨 Al2O3用量的增加而增加，當(dāng) Al2O3的填充量達(dá)到 50 wt%時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到 (m 導(dǎo)熱機(jī)理眾所周知，相互接觸的物體之間存在溫度差的話(huà)，熱量就會(huì)從溫度高的部分向溫度低的部分轉(zhuǎn)移，最后達(dá)到溫度一致。對(duì)于金屬材料和非金屬材料，兩者的導(dǎo)熱機(jī)理是不同的。 非金屬材料也分為晶體非金屬材料和非晶體非金屬材料兩類(lèi)。非金屬材料的熱量擴(kuò)散速率主要取決于臨近原子或基團(tuán)的振動(dòng)，非晶體非金屬材料的規(guī)律性差，引起聲子明顯的非彈性散射，熱導(dǎo)率明顯下降。當(dāng)填料較少時(shí)，決定復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能的最主要是聚合物的熱導(dǎo)率，聚合物本身的熱導(dǎo)率高，則復(fù)合材料的導(dǎo)熱性就好；隨著填料的增多，當(dāng)填料含量達(dá)到某一臨界值時(shí)，部分填料間彼此接觸，形成局部的導(dǎo)熱鏈或?qū)峋W(wǎng)。 填料對(duì)導(dǎo)熱性能的影響 除了基體本身對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)熱有影響外， 填料對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能也有以下幾個(gè)方面的影響： （1）填料自身的導(dǎo)熱系數(shù)以及添加量的多少。填料的添加量，每一種填充型復(fù)合材料，都有最合適的填充量，當(dāng)填料本身的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于聚合物導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，隨著高導(dǎo)熱填料添加分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合體系的導(dǎo)熱系數(shù)增大；當(dāng)填料本身的導(dǎo)熱系數(shù)并沒(méi)有遠(yuǎn)大于聚合物導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，其添加量還有其他方面的限制，會(huì)有一個(gè)最適合的量。由前面的論述，我們知道非金屬材料的導(dǎo)熱主要靠聲子，界面面積增大會(huì)使兩相間聲子散射，增大熱傳導(dǎo)阻力?？墒牵罱难芯堪l(fā)現(xiàn)，并沒(méi)有得出這樣的結(jié)果，反而是尺寸越小，導(dǎo)熱性越好。填料的形狀對(duì)導(dǎo)熱性也有著重要影響，前人的研究表明，具有高比表面積的填料如晶須狀和片狀填料會(huì)使得材料的導(dǎo)熱性能更高。當(dāng)填料的添加量較多時(shí)，填料間充分接觸，構(gòu)成網(wǎng)狀的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，此時(shí)導(dǎo)熱性大大提高，因而填料在基體中的分散性對(duì)材料的導(dǎo)熱性能有很重要的影響，可是事實(shí)證明，只追求填料在聚合物中的良好分散性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要考慮其微觀分布。由于
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