ASTM D149電壓擊穿試驗儀產(chǎn)品參數(shù)表：

ASTM D149電壓擊穿試驗儀

1 聚合物基體：

聚合物基體本身的導(dǎo)熱性能對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能有著很大的影響，不同的基體與導(dǎo)熱填料之間的相容性不一樣使復(fù)合材料導(dǎo)熱性能有所差異，常見的聚乙烯、聚丙烯、尼龍、橡膠等，其本征導(dǎo)熱系數(shù)較低，不過絕緣性較好；聚噻吩、聚乙炔、聚苯胺等由于其分子內(nèi)有共軛π鍵，電子可以通過共軛π鍵在分子內(nèi)傳遞，使這類具有共軛π鍵的聚合物具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，但是因為電子在共軛π鍵間的傳遞，使這類聚合物具有一定的導(dǎo)電性，使其在導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用有著一定的限制。

2 填料種類：

導(dǎo)熱復(fù)合材料所使用的導(dǎo)熱填料一般有金屬材料、碳材料、無機絕緣填料等，金屬材料如金、銀、銅、鐵等，碳材料如碳纖維、石墨、石墨烯等，以及其他導(dǎo)熱系數(shù)較高的無機絕緣材料，如二氧化硅、金屬氧化物、氮化物等[11]。金屬材料和碳材料雖然具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，但是由于他們可以導(dǎo)電，導(dǎo)致金屬材料和碳材料在導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料上的應(yīng)用受到了一定的限制，因此，在導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的制備上，大部分都會使用無機絕緣導(dǎo)熱填料[12]。Chen Pan[13]等人以 h-BN 和AlN 為導(dǎo)熱填料制備聚四氟乙烯復(fù)合材料，通過研究可知，填充 h-BN 的聚四氟乙烯復(fù)合材料具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)，其原因是 h-BN 填料具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)，在填充 h-BN 和 AlN 復(fù)合填料時，由于 h-BN 和 AlN 之間的協(xié)同作用使復(fù)合材料具有更好的導(dǎo)熱性能。魯川楊等人使用碳酸鈣、高嶺土、陶瓷粉和硅灰石粉為導(dǎo)熱填料制備樹脂復(fù)合材料，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)分別增加了 29.39%、44.16%、53.88%、28.24%、23.65%、30.81%，可見復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能主要取決于聚合物基體和導(dǎo)熱填料本身的導(dǎo)熱性。

3 導(dǎo)熱填料的填充量：

導(dǎo)熱材料的填充量是影響復(fù)合材料導(dǎo)熱性能非常重要的一個因素，當(dāng)導(dǎo)熱填料填充量較低的時候，由于導(dǎo)熱填料在聚合物基體中是孤立，與聚合物基體形成的是海-島體系，在聚合物基體中不能形成有效的導(dǎo)熱通路，因此復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能得不到有效地提高。隨著導(dǎo)熱填料填充量的增加，分散在聚合物基體中時相互間可以有效地接觸，導(dǎo)熱填料與聚合物基體之間形成了海-海體系，在復(fù)合材料中形成了有效的導(dǎo)熱通路，從而使復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能得到明顯地提高。但是，當(dāng)導(dǎo)熱填料填充量過大時，會使復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯下降，而且，導(dǎo)熱填料填充量過大會使復(fù)合材料的加工難度變大，不利于產(chǎn)品的批量生產(chǎn)[18]。因此，在導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的加工中，不僅要增強復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能還要兼顧復(fù)合材料的力學(xué)性能以及加工性。Tyler J.Quill等人將BN填充到 ABS中制備ABS復(fù)合材料，通過研究發(fā)現(xiàn)，BN 填充量未到 15wt%時，ABS 復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)增加較為緩慢，BN 填充量達到 15wt%后，ABS 復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)得到了明顯地增加，原因是在 BN 填充量沒有達到 15wt%之前，ABS 中的 BN 之間沒有有效的連接，在填充量達到 15wt%后，ABS 復(fù)合材料中形成了有效的導(dǎo)熱通路，使復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能得到了明顯地提高。吳奇光[20]等人通過等離子體直流電弧法制備碳包覆銅納米顆粒作為導(dǎo)熱填料，然后以 107 硅橡膠為基體制備導(dǎo)熱復(fù)合材料，隨著導(dǎo)熱填料填充量的增加復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)逐漸增大，當(dāng)填充量大于5wt%時，由于導(dǎo)熱填料堆砌密度增大使填料之間有效接觸面積增大而使復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能明顯提高。

4 導(dǎo)熱填料的粒徑：

對于導(dǎo)熱填料而言，粒徑較小的導(dǎo)熱填料具有更大的比表面積，所以大粒徑填料與基體之間的接觸面積較小，兩者之間發(fā)生的聲子散射也較少，使得在導(dǎo)熱填料填充量較少時，填充大粒徑導(dǎo)熱填料的復(fù)合材料具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)；當(dāng)填充量較大時，具有更大比表面積的小粒徑填料之間有著較高的堆砌程度，在填料填充量較大時，使用不同粒徑填料進行復(fù)配可以提高填料的堆砌程度，使其在復(fù)合材料中可以形成更多且的導(dǎo)熱通道，使復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能得到提高[21-22]。李珺鵬等人以不同粒徑的氮化硼為導(dǎo)熱填料制備了環(huán)氧樹脂/玻璃纖維/氮化硼復(fù)合材料，實驗表明使用小粒徑氮化硼對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能增加效果更好，說明小粒徑填料填充在基體中時更容易形成導(dǎo)熱通道從而提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。

5 導(dǎo)熱填料的形貌：

導(dǎo)熱填料有各種各樣的形貌，常見的有片狀、球形、針狀、無規(guī)則等，不同形貌的導(dǎo)熱填料由于相互之間的接觸面積不一樣，導(dǎo)致在復(fù)合材料中形成導(dǎo)熱通路的難易程度不一樣從而使復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能不一樣，因此導(dǎo)熱填料的形貌對復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能也有著很大影響。球形填料由于相互之間接觸面積較小，對復(fù)合材料導(dǎo)熱性的提高相對較差，但是球形填料流動性較好可以改善復(fù)合材料的加工性能，片狀以及針狀填料具有較大的長徑比使填料之間更容易地接觸從而在復(fù)合材料中形成更多的導(dǎo)熱通路，利用不同形貌導(dǎo)熱填料之間的協(xié)同作用可以更好的提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。丁鵬等分別以片狀氧化鋁和球形氧化鋁為導(dǎo)熱填料制備尼龍復(fù)合材料，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)片狀氧化鋁填充量為 50wt%時，尼龍復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)是 0.838 W·m-1·K-1，是填充球形氧化鋁時的兩倍，可以看出導(dǎo)熱填料的形貌對復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能的影響很大。Wei Yu[27]等人通過溶液合成方法制備出不同形貌的 CuO，然后以不同形貌 CuO 顆粒為填料制備導(dǎo)熱油脂，通過實驗發(fā)現(xiàn)在填料填充量較低的時候，填料的形貌對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響較小，使用不同形貌填料對制備的復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能相差不大，當(dāng)填料填充量較大時復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能出現(xiàn)明顯差異，表明填料的形貌對導(dǎo)熱通路的構(gòu)建有著很大的影響。

6 導(dǎo)熱填料的表面處理：

無機填料與聚合物基體之間的極性差異較大，導(dǎo)致聲子在經(jīng)過無機填料與聚合物基體的界面時會發(fā)生聲子散射使復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能降低，而且會導(dǎo)致無機填料不能很好的分散在聚合物基體中，出現(xiàn)了團聚現(xiàn)象，無機填料在聚合物基體中的團聚不僅降低了復(fù)合材料力學(xué)性能，而且會影響復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能[28]。通過偶聯(lián)劑等對無機填料進行表面改性可以改善無機填料與聚合物基體之間的相容性，使無機填料能夠在聚合物基體中分散得更加均勻，從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能等。在使用偶聯(lián)劑對無機填料表面進行改性時，要注意偶聯(lián)劑的使用量，當(dāng)偶聯(lián)劑使用量較少時，對無機填料表面改性效果不佳，偶聯(lián)劑使用量較多時，會在無機填料表面包覆多層，導(dǎo)熱填料表面的偶聯(lián)劑可能會發(fā)生交聯(lián)，形成熱阻，降低了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。Jinghong Yu[30]等人通過超聲離心技術(shù)制備氮化硼納米片，然后分別在氮化硼納米片接上十八烷基胺（ODA）和非共價官能化和超支化芳族聚酰胺（HBP）對氮化硼納米片進行表面處理來改善氮化硼納米片與環(huán)氧樹脂界面之間的相互作用，通過 FTIR、核磁共振、TGA 以及透射電鏡表征可以看出，ODA 和 HBP 已經(jīng)成功接在了氮化硼納米片表面且有效地改善了氮化硼與環(huán)氧樹脂之間的相容性，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，氮化硼納米片的表面改性可以有效提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。Tian Chen[31]等人以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝在還原氧化石墨烯表面，然后以硅橡膠為基體制備硅橡膠復(fù)合材料，通過 AFM 和 XPS 進行表征可以看出，還原氧化石墨烯表面已經(jīng)改性成功，經(jīng)過改性后，有效地改善了還原氧化石墨烯與硅橡膠之間的界面作用，降低了兩者之間的界面熱阻，填充 2wt%改性還原氧化石墨烯硅橡膠復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)為 1.31W·m-1·K-1,使硅橡膠復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能得到了明顯的改善。