导热绝缘硅橡胶复合材料的制备及性能研究

发布时间：2017-04-03 18:10

  本文关键词：导热绝缘硅橡胶复合材料的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子电器元器件的集成化程度越来越高,电子元器件的工作环境温度急剧上升,电子元器件温度每升高2℃,其可靠性下降10%,因此散热好坏成为保证电子设备性能与可靠性的重要因素。甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)是一类可耐高,低温的硅橡胶,在-50~250℃下可长期使用且电绝缘性能优异但其导热性能较差。本文采用片状六方氮化硼(h-BN)填充甲基乙烯基硅橡胶基体制备导热绝缘复合材料,并对其制备工艺和性能进行研究;同时由于甲基乙烯基硅橡胶的力学性能相对较差影响了其使用范围,因此提高硅橡胶的力学性能具有十分重要的现实意义。本文借鉴“导电双逾渗”理论,通过第二相基体乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的加入引入了“导热双逾渗理论”,并研究了三元复合材料的各项性能。本文选取经改性后的片状六方氮化硼(h-BN)作为导热填料制备出导热绝缘硅橡胶复合材料,研究了填料用量及改性条件对硅橡胶复合材料导热绝缘性能的影响。结果表明:由于片状六方氮化硼(h-BN)具有较大的比表面积,更易形成导热通路,从而使其具有较好的导热性;且经改性后的片状六方氮化硼(h-BN)与硅橡胶有良好的相容性且能均匀分布;随着片状六方氮化硼(h-BN)填充份数的增加硅橡胶的导热系数随之增加,但同样也降低硅橡胶的力学性能与介电性能,但影响较小;橡胶加工分析仪(RPA2000)测试表明:不同份数填料填充硅橡胶其硫化性能也随之改变。借鉴高分子基导电复合材料的“双逾渗”理论,本文选用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)作为改性基体共混改性硅橡胶复合材料。研究了EVA用量对硅橡胶复合材料导热绝缘性能的影响。结果表明,导热填料通过理论计算,选择性分布于EVA相中;改变MVQ与EVA的配比,合适配比的MVQ/EVA共混基体呈现两相连续,导热填料选择性分布于EVA相中,提高了导热填料的有效浓度,对提高硅橡胶复合材料的热导率具有明显效果。当MVQ与EVA用量比为7/3时,对提升硅橡胶导热绝缘复合材料的热导率最为有利,填料含量达到50wt%时,硅橡胶导热绝缘复合材料的热导率达到1.928 W·m~(-1)·K~(-1)。
【关键词】：硅橡胶复合材料 导热性能 电绝缘性能 制备 双逾渗
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ333.93;TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-28
• 1.1 前言9-10
• 1.2 材料导热机理10-15
• 1.2.1 非金属材料导热机理10-12
• 1.2.2 金属材料导热机理12
• 1.2.3 高分子材料导热机理12-13
• 1.2.4 复合材料导热机理13-15
• 1.3 硅橡胶的简介15-20
• 1.3.1 硅橡胶的分类15-18
• 1.3.2 硅橡胶的性能和用途18-19
• 1.3.3 硅橡胶的配合体系19-20
• 1.4 导热绝缘硅橡胶复合材料研究现状20-24
• 1.4.1 单一胶料型硅橡胶复合材料研究现状20-23
• 1.4.2“双逾渗”结构导热复合材料研究现状23-24
• 1.5 橡胶加工分析仪（RPA2000）在动态力学分析中的运用24-25
• 1.6 本论文的研究背景及研究内容25-28
• 2 BN/MVQ导热绝缘硅橡胶复合材料的制备及性能表征28-53
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验部分29-37
• 2.2.1 实验原料、仪器及实验配方29-31
• 2.2.2 填料表面改性31-33
• 2.2.3 BN/MVQ复合材料的制备33-36
• 2.2.4 测试与表征36-37
• 2.3 结果与讨论37-52
• 2.3.1 氮化硼（h-BN）表面改性分析37-41
• 2.3.2 氮化硼（h-BN）分散状态分析41-42
• 2.3.3 h-BN/MVQ导热绝缘复合材料的动态力学性能42-46
• 2.3.4 h-BN/MVQ导热绝缘硅橡胶复合材料导热性能分析46-48
• 2.3.5 导热绝缘硅橡胶复合材料力学性能的研究48-49
• 2.3.6 导热绝缘硅橡胶复合材料电绝缘性能的研究49-50
• 2.3.7 h-BN/MVQ导热绝缘硅橡胶复合材料的的配方优化及性能50-52
• 2.4 本章小结52-53
• 3 h-BN/MVQ/EVA导热绝缘硅橡胶复合材料的制备及性能表征53-67
• 3.1 引言53-54
• 3.2 实验部分54-56
• 3.2.1 实验原料及仪器54
• 3.2.2 h-BN/MVQ/EVA导热绝缘硅橡胶复合材料的制备54-55
• 3.2.3 测试与表征55-56
• 3.3 结果与讨论56-66
• 3.3.1 导热双逾渗理论及氮化硼分布理论预测56-57
• 3.3.2 h-BN在MVQ/EVA相中的分散状态分析57-59
• 3.3.3 h-BN及EVA的用量对复合材料导热性能的影响59-60
• 3.3.4 h-BN及EVA的用量对热稳定性的影响60-61
• 3.3.5 h-BN及EVA的用量对复合材料绝缘性能的影响61-63
• 3.3.6 h-BN及EVA的用量对力学性能的影响63-65
• 3.3.7 h-BN/MVQ/EVA导热绝缘硅橡胶复合材料的配方确定65-66
• 3.4 本章小结66-67
• 结论67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-77
• 攻读学位期间发表的学术论文及研究成果77

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本文编号：284751