雙連續(xù)相導(dǎo)熱復(fù)合材料制備工藝研究.pdf

1、本文通過實驗的方法，研究了將雙連續(xù)相形態(tài)高聚物作為基體時，此種導(dǎo)熱材料的形成條件和制備工藝。與此同時，研究了組分比和導(dǎo)熱微粒添加量等因素對共混高聚物相態(tài)結(jié)構(gòu)、各項性能的影響。通過實驗研究來對比分析的方法，然后，對具有特殊雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)的多層疊加復(fù)合導(dǎo)熱高聚物進行實驗探究。對比分析組分比和導(dǎo)熱微粒添加量等因素對復(fù)合高聚物各項性能的影響程度。最后，通過三維建模模擬仿真和實驗探究的方法，研究了利用導(dǎo)熱高聚物材料作為加工原料，制備全塑CPU散熱器

2、的可行性，探究了翅片上帶有的微結(jié)構(gòu)和原材料的導(dǎo)熱系數(shù)等因素對翅片散熱能力的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴PP/HIPS共混高聚物的雙連續(xù)相形態(tài)存在于HIPS質(zhì)量分?jǐn)?shù)在40-60wt％之間。復(fù)合材料中兩種高聚物的組分含量，對共混高聚物的相態(tài)形式的影響是非常顯著的。通過分析溶劑萃取實驗得到的連續(xù)相系數(shù)變化圖，同樣說明HIPS含量在40％-60％的范圍內(nèi)，體系中的兩相形成相互貫穿的雙連續(xù)相形態(tài)即海-海形結(jié)構(gòu)。⑵高聚物的力學(xué)性能可以用

3、來判斷高聚物的相態(tài)形式。通過分析拉伸強度與HIPS含量的關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)共混材料在HIPS含量在30％-60％附近形成雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)。然后，繼續(xù)分析彎曲強度、沖擊強度兩種力學(xué)性能與HIPS含量關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)HIPS含量在30％-70％范圍內(nèi)時，共混材料在此范圍內(nèi)形成了雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)。共混高聚物的熔體流動速率與HIPS含量有很大的關(guān)系，當(dāng)HIPS含量逐漸增多時，熔體流動速率首先是逐漸變大的，到達一定程度后，又變?yōu)橹饾u減小。兩種材料進行共混，特別

4、是HIPS的含量在30％-60％的范圍內(nèi)，有利于材料的成型加工。⑶共混材料里AlN填料是填充在PP中的，并通過EDS驗證了AlN分布在PP中。通過對PP-AlN/HIPS復(fù)合材料的電鏡照片進行分析，發(fā)現(xiàn)雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)存在于HIPS質(zhì)量分?jǐn)?shù)在40-55wt％之間。在復(fù)合高聚物中添加AlN導(dǎo)熱微粒后，雙連續(xù)相形式的實現(xiàn)范圍變小。通過分析溶劑萃取實驗得到的連續(xù)相系數(shù)曲線，其結(jié)果同樣證明在復(fù)合材料中加入AlN導(dǎo)熱填料后，形成雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)的范圍變小

5、。連續(xù)性較好的雙連續(xù)相形態(tài)存在于HIPS的質(zhì)量含量為40％-55％范圍內(nèi)。⑷兩種高聚物多層疊加形式的材料拉伸性能優(yōu)于同組分的共混材料。實驗發(fā)現(xiàn)隨著層數(shù)的增多，多層疊加形式高聚物的拉伸性能會不斷變好。當(dāng)多層疊加形式與普通共混高聚物的組分比均是PP-石墨/HIPS=3/7時，多層疊加高聚物層數(shù)對其導(dǎo)熱能力的影響很小。多層疊加高聚物的導(dǎo)熱能力優(yōu)于普通共混高聚物，且發(fā)現(xiàn)其導(dǎo)熱系數(shù)基本滿足于其計算公式所得到的結(jié)果。多層疊加高聚物的拉伸性能優(yōu)于普通

6、共混高聚物，多層復(fù)合材料在特定方向上導(dǎo)熱性能優(yōu)異，而共混材料則在三維方向上導(dǎo)熱性能基本是各向同性的。⑸帶有結(jié)構(gòu)的CPU散熱器翅片，散熱能力顯著優(yōu)于沒有結(jié)構(gòu)的平板翅片。各種微結(jié)構(gòu)翅片的散熱能力大小依次是矩形微結(jié)構(gòu)翅片最優(yōu)，其次是半圓微結(jié)構(gòu)翅片，然后是三角形微結(jié)構(gòu)翅片。當(dāng)矩形結(jié)構(gòu)高度是0.4mm，寬度是0.5mm時，微結(jié)構(gòu)之間的距離為0.5mm時，翅片的散熱能力較好。高聚物的導(dǎo)熱系數(shù)小于8 W·(m·K)-1時，隨著高聚物導(dǎo)熱系數(shù)的增大，C