牟秋红
材料导报
与其它合成橡胶相比,硅橡胶具有优异的耐高低温、耐候、耐老化、电气绝缘、生理惰性等优点.当配合加入无机导热填料(如金属粉末、金属氧化物、氮化物等)后可制成导热硅橡胶.虽然导热硅橡胶的研究历史不长,但它已逐步得到了实际应用,并且随着现代科学技术和工业生产的发展,其应用领域越来越广,用量越来越大,对其性能的要求也越来越高.但是,目前对导热硅橡胶的研究重在应用方面,其理论研究滞后于应用研究,且理论研究仅仅为初步,并不深入.因此在设计开发高品质导热硅橡胶的同时,重点对导热硅橡胶进行了基础理论研究.
选择ZnO、Al2O3、SiC、AIN、BN 5种导热填料填充的导热硅橡胶作为研究对象,对导热硅橡胶的导热性能、力学性能、熟稳定性、各种影响因素及其作用机理等进行了研究;以导热硅橡胶的TGA数据为基础,研究了导热填料对硅橡胶热稳定性及其热降解动力学的影响,并对其热降解动力学参数进行了计算;通过溶液插层法制备VMQ/EG导热复合材料,将材料的结构、热稳定性、导热性等与传统熔融共混法制备VMQ/EG导热复合材料进行了对比,分析了影响材料导热性能的因素,探索了其导热机理;制备了具有导热性的硅橡胶/EPDM并用胶,并研究了导热填料对并用橡胶力学性能、导热性能的影响.
(1)导热硅橡胶的性能研究.以甲基乙烯基硅橡胶作为基胶,以气相白炭黑为补强剂,考察了导热填料ZnO、Al2O3、SiC、AIN、BN对所填充的高温硫化导热硅橡胶性能的影响.研究发现,所得导热硅橡胶的各项性能与所用导热填料种类密切相关,SiC>AIN>Al2O3>ZnO>BN.对制备的导热硅橡胶的导热系数进行理论拟合,结果发现材料导热系数与Agari方程拟合较好.多种粒径导热填料配合使用能够显著提高橡胶导热性能,例如选用不同粒径的Al2O3导热填料制备的导热硅橡胶,当m(Φ27nm):m(Φ2μm)=3:1、m(Φ50μm):m(Φ50μm)=1:3或3:1时,所得硅橡胶的导热系数提高较大.导热填料经过表面处理后制备的硅橡胶导热系数有明显提高,其中用A-172处理Al2O3效果最好,比未处理时(0.546 W/(m·K))提高了12.7%.硅橡胶交联密度增加,导热网络变得更加致密,硅橡胶导热系数也增加,但当连续致密的导热网络形成以后,交联状态对硅橡胶导热系数的影响不再明显.降低硫化温度能够显著提高硅橡胶的导热系数,当硫化温度从160℃降到120℃时,所得硅橡胶的导热系数增加了5.5%;当硫化温度从120℃降到80℃时,导热系数增加24.9%.硅橡胶/Al2O3、硅橡胶/ZnO的导热系数随温度的升高而降低,随导热填料用量增加,硅橡胶的导热系数降低的程度增大;导热硅橡胶材料中存在明显的PTC(正温度系数)现象.
(2)导热硅橡胶热降解动力学研究.应用TGA数据,采用改进的Freeman-Carroll方法对填充导热填料Al2O3和ZnO的导热硅橡胶的热降解动力学参数进行了计算,发现导热硅橡胶的起始热降解反应温度较高,其相应的反应活化能也大于空白硅橡胶.导热硅橡胶的热降解反应以零级反应为主,反应活化能是温度的函数,而且对温度的敏感性随温度的升高而变弱.
(3)溶液插层法制备硅橡胶/膨胀石墨(VMQ/EG)导热复合材料.用X射线衍射对制备的VMQ/EG复合物进行了结构表征.对比溶液插层法和熔融共混法制备的VMQ/EG复合材料发现,EG用量小时,溶液插层法制备的VMQ/EG复合材料导热系数较高,并且能够显著改善硅橡胶的热稳定性能.这是因为溶液插层法制备的VMQ/EG复合材料中EG在经过插层、混炼、模压成型等工序后不但保留了原始结构,而且变得更紧密;而熔融共混法制备的VMQ/EG复合材料中EG的网络结构被彻底破坏.插层法制备的VMQ/EG复合材料虽然能够显著提高硅橡胶的导热性,但EG用量受到限制,硅橡胶导热性能的进一步提高非常困难.研究发现,当在VMQ/EG体系中继续加入第三组分(如SiC、AlN、BN、Al2O3、ZnO、碳纤维(CF)等)时可以进一步提高VMQ/EG材料的导热系数.
(4)硅橡胶/三元乙丙橡胶(EPDM)导热并用胶研究.系统研究了固定硅橡胶与EPDM配比的条件下,增容剂Si69以及硫化荆DCP用量对并用导热硅橡胶力学性能的影响,以及导热填料及配合方法等对并用橡胶的力学性能、导热性能的影响.硅橡胶/EPDM并用导热硅橡胶与纯导热硅橡胶相比,其力学性能可得到显著提高.并用橡胶的热稳定性介于纯硅橡胶和EPDM之间.
关键词:
硅橡胶
,
导热
,
填料
,
三元乙丙胶
,
并用导热橡胶
谭建宇
,
刘林华
,
杨建国
工程热物理学报
本文使用直接配点无网格法结合共轭梯度法对管道内壁面侵蚀状况进行了反演识别.直接配点无网格法使用节点离散求解区域,采用移动最小二乘近似构造试函数,直接配点法构造线性方程组进行导热正问题求解;反演过程采用共轭梯度法使目标函数最小化,Akima,三次样条插值将连续的几何边界反演问题转化为离散点几何位置的反演,并最终将这些离散点拟合成为光滑曲线.文中选择两个典型算例对数值方法进行验证,模拟结果表明使用直接配点无网格法结合共轭梯度法进行管道内壁几何边界识别具有较高精度.
关键词:
无网格法
,
共轭梯度法
,
几何边界识别
,
导热
宗原
,
张陆旻
,
戴干策
高分子材料科学与工程
研究了石墨填充聚丙烯体系的导热性能及其与流变行为之间的相互关系.考察了石墨含量对复合体系的热导率与流变特性的影响.发现填充高含量时,复合体系的热导率出现明显的增幅,动态流变发生特殊响应.在低频区尤为明显.运用Cole-Cole曲线分析动态流变行为发现,石墨填充聚丙烯体系存在长时松弛过程,证明三维网络结构存在.采用修正Kerner-Nielson方程获得了流变逾渗阀值,与导热逾渗阀值基本一致.结果表明,填料粒子的充填方式对石墨填充聚丙烯复合体系的导热行为影响较大,粒子之间的直接接触是形成三维网络结构的主要原因.
关键词:
导热
,
复合材料
,
动态流变行为Cole-Coh曲线
,
修正Kemer-Nielson方程
余明清
,
范仕刚
,
陈广乐
,
张微
,
夏淑琴
稀有金属材料与工程
研究了氮气气氛无压烧结、气氛压力烧结和气氛热压烧结的制备方法对AlN/BN复合材料致密度的影响,提出了气氛热压烧结法为最佳制备方法.采用热压烧结法制备出高导热可加工的AlN/BN复合材料,并研究了热压烧结中不同BN含量对复合材料的致密度、热导率、强度、硬度等性能的影响,最后结合显微结构图片分析了复合材料在加工过程中裂纹的传播过程,从而解释了材料的可加工性得以提高的机理.
关键词:
复合材料
,
导热
,
可加工
,
热压烧结
王聪
绝缘材料
doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2010.01.015
采用浇注成型制备环氧树脂/氧化铝(EP/Al2O3)导热复合材料.研究了Al2O3用量和偶联剂处理对复合材料导热性能和力学性能影响.结果表明,复合材料的导热系数随Al2O3用量的增加而增加,当Al2O3质量分数为50%时,复合材料的导热系数达到0.68 W/(m·K);弯曲强度和冲击强度则随Al2O3用量的增加先增加后降低,当Al2O3质量分数为5%时,复合材料力学性能达到最佳,表面改性使复合材料导热性能和力学性能得到进一步提高.复合材料导热率的实验结果与Maxwell-Eucken模型较吻合,但Maxwell-Eucken模型只适用于低填充情况.
关键词:
环氧树脂
,
氧化铝
,
导热
,
表面改性
王苗
,
李强
,
宣益民
工程热物理学报
通过CVD-浮动辅助催化法在Si基底上制备了管径约为80 nm、高度400～500 μm的碳纳米管阵列膜,将其和环氧树脂进行复合,同时添加了二丁酯作为增韧剂,固化得到了环氧树脂复合碳纳米管阵列热界面材料.并测量了热界面材料的拉伸力学、导电、导热性能.结果表明:加入增韧剂提高了复合材料的拉伸延展性,当增韧剂的质量份额为20％时,其拉伸延展性最好;电导率随着增韧剂含量的增加而逐渐减小;当增韧剂的质量份额为10％时,导热系数为12.5W/(m·K),随着增韧剂含量的增加导热系数有所减小.
关键词:
碳纳米管阵列
,
环氧树脂
,
复合
,
增韧剂
,
导热
易红亮
,
甄仌
,
何凯
,
谈和平
,
周玉
工程热物理学报
多维辐射-导热耦合传热间题有广泛的应用背景.本文采用有限元法对辐射传递方程的离散坐标形式进行离散,并采用有限元法求解瞬态辐射-导热耦合能量方程,研究二维方腔半透明参与性梯度折射率介质内瞬态耦合传热,考虑第一类热边界条件,分析了折射率分布、衰减系数、散射反照率及散射相函数对对瞬态耦合传热的影响.结果表明,梯度折射率对瞬态耦合传热影响显著.
关键词:
梯度折射率
,
热辐射
,
导热
,
有限元法
蔡睿贤
,
张娜
工程热物理学报
各种变热物性(热传导系数、密度与比热为变数)的非定常导热方程的解析解在理论上是有意义的;而且它们对计算传热学也很有实用价值;可以作为标准解来校核各种数值计算以及用来启发发展各种计算技巧例如差分格式、网格生成等等.但已知的解析解很少.本文对直角座标下沿几何座标变热物性的非定常几何一元及二元的导热方程导出了一些代数显式解析解,其中有些解包含有任意函数,其实是无限多个解;可作为发展导热学理论及计算导热学之用.
关键词:
解析解
,
导热
,
变热物性
,
非定常
马荣
,
乔冠军
,
金志浩
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2007.02.005
木材陶瓷是以木质材料为主要原料,通过陶瓷化而具有无机材料性质的一类新兴材料,近年来得到广泛的研究.对于木材陶瓷的制备和使用中难以避免存在的热传导问题,热导率的确定成为必须.已有的木材陶瓷导热模型具有较大的偏差.在沿用热阻概念的基础上,改变对热传导途径的理解,修正模型的不足,进行了更为简明、合理的推导,得到以木材(陶瓷)细胞尺寸计算其热导率的理论公式.经过与其他文献实测值的统计比较,证明误差很小,相对传统模型精确度有明显提高,适用细胞尺寸也得到拓展.
关键词:
木材陶瓷
,
木材
,
导热
,
模型
,
修正
,
误差
陈精华
,
李国一
,
胡新嵩
,
林晓丹
,
曾幸荣
材料导报
以不同粘度端乙烯基硅油复配体系为基础胶,含氢硅油为交联剂,氧化铝为导热填料,氢氧化铝为阻燃剂,制备了具有良好导热、阻燃性能的可室温固化的有机硅电子灌封胶.研究了基础胶的乙烯基含量、含氢硅油活性氢含量、填料表面处理用偶联剂种类及用量、氧化铝(Al2O3)与氢氧化铝(Al(OH)3)用量对电子灌封胶性能的影响.结果表明,当以质量比为1∶1的SiVi-300(300mPa·s)和SiVi-1000(1000mPa·s)为基础胶、活性氢质量分数为0.22%的含氢硅油为交联剂、偶联剂KH570为填料表面处理剂(用量为填料量的0.5%(质量分数))、基本配方为m(基础胶):m(A12O3):m(Al(OH)3)=100∶140∶60时,电子灌封胶的粘度为3900mPa·s,导热系数为0.72W/(m·K),阻燃性能达到UL 94-V0级,力学性能较佳,电学性能优良,具有最好的综合性能.
关键词:
导热
,
阻燃
,
电子灌封胶
,
有机硅
,
室温固化
