导热高分子复合材料的研究与应用进展.pdf

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1、范伟，等：导热高分子复合材料的研究与应用进展101导热高分子复合材料的研究与应用进展范伟冯刚赵加伟(浙江工业职业技术学院，绍兴312000)(浙江省岱山县职业技术学校，舟山316200)摘要总结了导热高分子复合材料的导热理论研究，综述了近年来国内外几种常用的导热高分子复合材料的研究进展，并对未来发展方向进行了展望。关键词导热高分子复合材料环氧树脂硅橡胶聚乙烯自1940年初出现了能在常温常压下成型的玻璃纤维径。导热填料种类、温度、结晶度、分子链取向密度和湿度都(GF)增强不饱和聚酯树脂以来，高分子复合材料至今已有会影响导热

2、高分子复合材料的热导率。70年历史，目前作为一种主要的工业材料被广泛应用⋯。导热高分子复合材料的导热性能最终取决于填料及其随着社会发展和工业进步，人们对于导热材料提出了新的在高分子基体中的分布情况。当填料含量过多时，复合材料要求，希望其具有优良的综合性能，如在电气电子领域由于的力学性能会受到影响；当填料含量较少时，则会对材料导组装技术与集成技术的迅速发展，逻辑电路、电子元件的体热性能的作用不大。当填料含量增加到某一值时，填料之间积不断地缩小，因而需要高导热性的绝缘材料；用于废水处相互作用并在体系中形成类似链条与网状的导热

3、网链，当导理和化工生产的热交换器既需要具有导热能力，又要求耐高热网链的方向与热流方向一致的时候，热阻最小、导热性能温、耐化学腐蚀。然而传统的导热材料多为导热性较好的金最好；反之则最差J。属材料，由于金属材料不耐腐蚀，使其在某些领域的应用受1．2导热高分子复合材料的导热理论模型到限制，目前采用的防腐涂层技术和合金技术虽然提高了金许多研究者对于填充型导热高分子材料的热导率曾属的耐腐蚀能力，却大大降低了其导热性。在复合材料科学提出用各种模型进行预测，如Bruggeman、Maxell,Eucken、领域，越来越多的高性能功能化

4、材料应用于工业生产中。导Ziebland、Cheng．Vocken、Nielsen模型等，但是，这些理论只热高分子复合材料具有优良的综合性能，如耐化学腐蚀、耐讨论了填充量一般在体积分数为0～10％或者10％～30％时高温、优异的电绝缘性等，因而人们逐渐用其来代替传统金的情况，而很少提及在高填充量及其超高填充量的情况。且属材料，导热高分子复合材料的研究与开发已经成为功能性二者有较大的差别。后来，Y．Agari等。。提出了一种新的复合材料的研究热点之一。模型，认为在那些填充体系中，若所有填充粒子聚集形成的1导热高分子复合材料

5、的理论研究传导块与聚合物传导块在热流方向上是平行的，则材料的热1．1导热高分子复合材料的导热机理导率最高，若是垂直的，则材料的热导率最低。并提出如下固体内部的导热载体分别为电子、光子、声子三种。对计算公式：于聚合物而言，通常为饱和体系，没有自由电子，导热载体为l。=VfQl~o+(1一)lg(CA)声子，热传导则主要是依靠晶格振动。聚合物的相对分子质式中：A。_一复合材料的热导率，w／(m·K)；量很大，具有多分散性，分子链则以无规则缠结方式存在，难——填料的体积分数，％；以完全结晶，再加上分子链的振动对声子有散射作用“

6、J，使G——填料形成导热链的难易程度因子；聚合物材料的热导率很小。为了使聚合物具有更好的热导．_一聚合物的热导率，w／(11·K)；c．——影响聚合物结晶度和结晶尺寸的因子。率，可通过以下两种方式进行改性：第一，合成具有高热导率王亮亮等认为以上模型一般都假设两相界面是无的聚合物。如采用良好导热性能的聚苯胺等，通过电子导热限薄的，并且没有考虑相界面区对导热性能的影响，因而预机制实现导热；或者合成具有完整结晶性的聚合物，通过声测结果必然会产生偏差。据此，他提出了一种“计算型”模子实现导热。第二，采用高热导率物质填充聚合物，制

7、备聚型——逐步平均法，同时做出了较为理想的预测。把有限元合物基导热复合材料。如氮化铝(A1N)、碳纤维填充环氧树法引入热传导，给计算复合材料的热导率带来了许多方便。脂(EP)导热复合材料。随后利用有限元法计算了碳纤维填充导热高分子材料的横在生产实践中通常是采用添加高热导率填料的方式来向热导率，并且作了合理的解释。提高高分子材料的热导率，得到导热高分子复合材料。在聚合物中填充高导热性的填料是制备高导热材料的常用途收稿日期：201l-09一l2102工程塑料应用2011年，第39卷，第l2期2几种常用的导热高分子复合材料研究

8、进展复合材料的力学性能仍保持在较好的水平。2．1环氧树脂(EP)导热复合材料(4)氮化物填充的EP导热复合材料E．S．Lee等制EP具有优异的粘接性、电绝缘性、力学性能、化学稳定备高固体含量的EP／A1N导热复合材料，A1N的体积分数性，成型加工容易，应力传递性较好和成本低廉，已在包括最高可达57％。复合材料的热导率