高绝缘性导热低密度聚乙烯复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-11-10 14:21
使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）对硅微粉（SiO2）进行表面改性得到改性硅微粉（mSiO2）,以聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（PE-g-GMA）为相容剂,以SiO2或mSiO2为导热填料,低密度聚乙烯（LDPE）为基体,制备了高绝缘性导热低密度聚乙烯复合材料。对导热填料进行结构分析,对复合材料的微观形貌、绝缘性能、导热性能、力学性能等进行分析。结果表明,KH550已经成功接到了硅微粉表面,相容剂添加量在3%时,mSiO2/LDPE复合材料的电气强度为35.1 kV/mm,体积电阻率为3.63×1015Ω·cm,导热系数为0.72 W/（m·K）,拉伸强度为15.2 MPa。
【文章来源】：塑料工业. 2020,48(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
SiO2和mSiO2的红外光谱图
2.2 m Si O2的接枝率图2是SiO2和mSiO2的热失重曲线。由图2可知SiO2在900℃时的失重率为1.90%，其失重原因归于SiO2表面羟基和游离水在高温下的脱除，mSiO2在900℃时的失重率为2.47%，其失重原因除了mSiO2表面羟基和游离水的脱除，还有接在mSiO2表面偶联剂在高温下的分解[10]，可以看出mSiO2表面硅烷偶联剂的接枝率为0.57%。
图3是PE-g-GMA,(PE-g-GMA)-KH550以及mSiO2/LDPE复合材料的红外光谱图，由谱线可知，mSiO2/LDPE复合材料在2 913和2 848 cm-1处有亚甲基的伸缩振动峰，1 375 cm-1有甲基的弯曲振动峰，718 cm-1处有亚甲基面内摇摆振动峰，由于mSiO2/LDPE复合材料中PE-g-GM A添加量和接在导热填料上的KH550量较少，在复合材料的红外光谱上未发现两者的吸收峰，因此做了PE-g-GMA与KH550反应的模拟实验，通过谱线PE-g-GMA和(PE-gGM A)-KH550对比发现，在谱线(PE-g-GM A)-KH550中增加了1 126 cm-1处C—N的伸缩振动峰和1 035 cm-1处Si—O的对称伸缩振动峰，证明了PE-g-GM A与KH550已经成功反应。图4分别是PE-g-GMA添加量0～5%所制备mSiO2/LDPE复合材料的SEM照片。由图4a可以看出，在没有添加PE-g-GMA时，复合材料中的mSiO2有团聚现象，且mSiO2与LDPE之间有明显的间隙，表明mSiO2与LDPE之间的相容性仍然较差。由图4b可以看出，当复合材料中加入1%PE-g-GMA后，mSiO2在LDPE基体中的分布情况得到明显改善，不再有团聚现象，但是mSiO2与LDPE之间仍有明显间隙。从图4b～4f中可以看出，随着PE-g-GMA添加量的增加，mSiO2与LDPE之间的间隙逐渐减小，mSiO2逐渐被LDPE基体所包覆，这是因为相容剂PE-g-GM A的加入使mSiO2与LDPE之间的相容性得到明显的改善，而且PE-g-GMA上的环氧基团与接在硅微粉表面的—NH2发生了化学反应使LDPE与mSiO2之间的界面结合力增强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于碳材料的高密度聚乙烯导热材料的制备[J]. 闫永思,吴纯,孙萍,王昱程,吉鑫雨,戚嵘嵘. 工程塑料应用. 2019(02)
[2]聚乙烯/氮化硼高导热复合材料的耐电弧性和介电性能[J]. 杜伯学,崔彬,徐航,李进,傅明利,侯帅. 高电压技术. 2018(05)
[3]LLDPE-g-GMA增容LLDPE/PET共混物的研究[J]. 赵均乐,黄兆阁. 塑料工业. 2012(07)
本文编号：3487426
【文章来源】：塑料工业. 2020,48(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
SiO2和mSiO2的红外光谱图
2.2 m Si O2的接枝率图2是SiO2和mSiO2的热失重曲线。由图2可知SiO2在900℃时的失重率为1.90%，其失重原因归于SiO2表面羟基和游离水在高温下的脱除，mSiO2在900℃时的失重率为2.47%，其失重原因除了mSiO2表面羟基和游离水的脱除，还有接在mSiO2表面偶联剂在高温下的分解[10]，可以看出mSiO2表面硅烷偶联剂的接枝率为0.57%。
图3是PE-g-GMA,(PE-g-GMA)-KH550以及mSiO2/LDPE复合材料的红外光谱图，由谱线可知，mSiO2/LDPE复合材料在2 913和2 848 cm-1处有亚甲基的伸缩振动峰，1 375 cm-1有甲基的弯曲振动峰，718 cm-1处有亚甲基面内摇摆振动峰，由于mSiO2/LDPE复合材料中PE-g-GM A添加量和接在导热填料上的KH550量较少，在复合材料的红外光谱上未发现两者的吸收峰，因此做了PE-g-GMA与KH550反应的模拟实验，通过谱线PE-g-GMA和(PE-gGM A)-KH550对比发现，在谱线(PE-g-GM A)-KH550中增加了1 126 cm-1处C—N的伸缩振动峰和1 035 cm-1处Si—O的对称伸缩振动峰，证明了PE-g-GM A与KH550已经成功反应。图4分别是PE-g-GMA添加量0～5%所制备mSiO2/LDPE复合材料的SEM照片。由图4a可以看出，在没有添加PE-g-GMA时，复合材料中的mSiO2有团聚现象，且mSiO2与LDPE之间有明显的间隙，表明mSiO2与LDPE之间的相容性仍然较差。由图4b可以看出，当复合材料中加入1%PE-g-GMA后，mSiO2在LDPE基体中的分布情况得到明显改善，不再有团聚现象，但是mSiO2与LDPE之间仍有明显间隙。从图4b～4f中可以看出，随着PE-g-GMA添加量的增加，mSiO2与LDPE之间的间隙逐渐减小，mSiO2逐渐被LDPE基体所包覆，这是因为相容剂PE-g-GM A的加入使mSiO2与LDPE之间的相容性得到明显的改善，而且PE-g-GMA上的环氧基团与接在硅微粉表面的—NH2发生了化学反应使LDPE与mSiO2之间的界面结合力增强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于碳材料的高密度聚乙烯导热材料的制备[J]. 闫永思,吴纯,孙萍,王昱程,吉鑫雨,戚嵘嵘. 工程塑料应用. 2019(02)
[2]聚乙烯/氮化硼高导热复合材料的耐电弧性和介电性能[J]. 杜伯学,崔彬,徐航,李进,傅明利,侯帅. 高电压技术. 2018(05)
[3]LLDPE-g-GMA增容LLDPE/PET共混物的研究[J]. 赵均乐,黄兆阁. 塑料工业. 2012(07)
本文编号：3487426
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