本文關(guān)鍵詞：面向LED散熱器的導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著LED行業(yè)電子集成技術(shù)的快速發(fā)展,LED電子產(chǎn)品也不斷趨于微型化設(shè)計,電子芯片在正常工作情況不斷聚集大量熱量,這導(dǎo)致散熱問題成了制約產(chǎn)品使用壽命的關(guān)鍵性因素,導(dǎo)熱復(fù)合材料研究也得到更多學(xué)者的關(guān)注。巴斯夫、DSM等國外著名材料公司在很早就開始了導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究,目前已經(jīng)有相關(guān)導(dǎo)熱復(fù)合材料產(chǎn)品投入市場應(yīng)用。常見的導(dǎo)熱復(fù)合材料主要是通過導(dǎo)熱填料與高分子基體樹脂熔融共混,通過擠出成型法制備而成,隨著導(dǎo)熱填料填充量越高,復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)越高,但是復(fù)合材料力學(xué)性能會變得很差,這個是導(dǎo)熱復(fù)合材料研究領(lǐng)域面臨的最大問題。本文針對這個問題,以制備出高導(dǎo)熱同時具備優(yōu)異力學(xué)強度的復(fù)合材料為目的,采用熱塑性樹脂聚酰胺PA6為基體,氧化鎂、石墨、碳纖維和碳納米管等材料為導(dǎo)熱填料體系,通過雙螺桿擠出機設(shè)備采用熔融共混擠出法制備了多種導(dǎo)熱復(fù)合材料,并對復(fù)合材料性能作了分析研究,最后實現(xiàn)了復(fù)合材料導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能協(xié)同增強的效果。主要研究工作情況如下:1.對不同的導(dǎo)熱填料進行了不同的表面改性處理,通過掃描電鏡觀察對比填料表面處理前后微觀結(jié)構(gòu)變化,分析研究了填料表面改性處理對復(fù)合材料的性能影響。經(jīng)過表面改性處理的導(dǎo)熱填料明顯改善了導(dǎo)熱相與基體相之間的界面結(jié)合狀態(tài),提高了各相間相容性和界面強度,從而降低了材料界面熱阻,增加了復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)和力學(xué)強度。2.制備了單相填充導(dǎo)熱復(fù)合材料,并對其相關(guān)性能進行了實驗測試和分析研究。主要研究了導(dǎo)熱填料填充量、粒徑、偶聯(lián)劑用量等因素對復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)和力學(xué)性能的影響。對于無機填料單相填充PA6尼龍樹脂,填料粒徑越大,填充量越高,復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)越高;不同粒徑填料復(fù)配填充對復(fù)合材料導(dǎo)熱和增強效果比單一粒徑填充更好;硅烷偶聯(lián)劑KH550用量在填料添加質(zhì)量的0.5%時,偶聯(lián)改性效果最佳。3.采用表面鍍鎳工藝法和多相混雜填充法相結(jié)合,通過共混擠出成型制備出了CF/MWCNT/PA6導(dǎo)熱復(fù)合材料,并對其導(dǎo)熱性能、力學(xué)強度和微觀結(jié)構(gòu)表征作了測試。測試結(jié)果證明了鍍鎳碳納米管和退漿碳纖維混雜填充尼龍6制備出的導(dǎo)熱復(fù)合材料在25%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的導(dǎo)熱填料填充量下導(dǎo)熱系數(shù)可達到1.42 W/(m·K),比純尼龍基體0.3W/(m·K)提高了373.33%;拉伸強度達到138 MPa,比尼龍基體提高了近一倍。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)熱復(fù)合材料 PA6 導(dǎo)熱填料 表面改性
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-26
• 1.1 課題研究目的及意義11-12
• 1.2 高分子材料在LED散熱系統(tǒng)中的應(yīng)用12-16
• 1.2.1 LED散熱系統(tǒng)工作原理12-13
• 1.2.2 LED散熱系統(tǒng)材料應(yīng)用現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 導(dǎo)熱塑料應(yīng)用領(lǐng)域14-15
• 1.2.4 LED領(lǐng)域?qū)崴芰系膽?yīng)用15-16
• 1.3 聚合物導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀16-22
• 1.3.1 導(dǎo)熱導(dǎo)電高分子復(fù)合材料17-20
• 1.3.2 導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料20-22
• 1.4 影響復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的因素22-24
• 1.4.1 導(dǎo)熱填料22-23
• 1.4.2 加工工藝23-24
• 1.5 導(dǎo)熱復(fù)合材料存在的問題24
• 1.6 課題主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點24-25
• 1.6.1 主要研究內(nèi)容24-25
• 1.6.2 創(chuàng)新點25
• 1.7 本章小結(jié)25-26
• 2 聚合物導(dǎo)熱復(fù)合材料理論研究26-35
• 2.1 導(dǎo)熱機理26-27
• 2.1.1 聚合物導(dǎo)熱原理26-27
• 2.1.2 填充型復(fù)合材料的導(dǎo)熱機理27
• 2.2 復(fù)合材料界面理論27-29
• 2.2.1 表面浸潤吸附理論27-28
• 2.2.2 分子擴散理論28-29
• 2.2.3 機械嚙合理論29
• 2.3 導(dǎo)熱模型理論29-33
• 2.3.1 Maxwell模型29-30
• 2.3.2 Agari模型30-31
• 2.3.3 Fricke模型31-32
• 2.3.4 Bruggeman、Russell等其它模型32-33
• 2.4 導(dǎo)熱性能測試原理33-34
• 2.4.1 穩(wěn)態(tài)法34
• 2.4.2 瞬態(tài)法34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 導(dǎo)熱復(fù)合材料實驗制備35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 實驗原料及設(shè)備35-37
• 3.2.1 實驗原料型號及來源35-37
• 3.2.2 實驗成型設(shè)備及檢測儀器37
• 3.3 實驗制備方法37-41
• 3.3.1 實驗制備流程37-38
• 3.3.2 導(dǎo)熱填料表面處理38-40
• 3.3.3 擠出、注塑成型試樣40-41
• 3.4 性能測試與微觀表征41-44
• 3.4.1 性能測試41-43
• 3.4.2 微觀表征43-44
• 3.5 填料表面處理結(jié)果與討論44-50
• 3.5.1 氧化鎂表面偶聯(lián)劑處理結(jié)果討論44-46
• 3.5.2 石墨表面偶聯(lián)劑處理結(jié)果討論46-47
• 3.5.3 碳纖維表面強酸氧化處理結(jié)果討論47-49
• 3.5.4 碳納米管表面化學(xué)鍍鎳處理結(jié)果討論49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 4 導(dǎo)熱復(fù)合材料性能研究51-70
• 4.1 MgO/PA6復(fù)合材料性能研究51-58
• 4.1.1 MgO/PA6復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)研究51-55
• 4.1.2 MgO/PA6復(fù)合材料力學(xué)性能研究55-57
• 4.1.3 MgO/PA6復(fù)合材料加工性能研究57-58
• 4.2 石墨/PA6復(fù)合材料性能研究58-63
• 4.2.1 石墨/PA6復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)研究58-60
• 4.2.2 石墨/PA6復(fù)合材料力學(xué)性能研究60-62
• 4.2.3 石墨/PA6復(fù)合材料熱學(xué)性能研究62-63
• 4.3 不同種類填料單相填充復(fù)合材料性能對比63-64
• 4.4 CF/MWCNT/PA6復(fù)合材料性能研究64-69
• 4.4.1 CF/MWCNT/PA6復(fù)合材料制備64
• 4.4.2 CF/MWCNT/PA6復(fù)合材料微觀形貌表征64-68
• 4.4.3 CF/MWCNT/PA6復(fù)合材料導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能研究68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論與展望70-72
• 結(jié)論70-71
• 展望71-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76-77
• 個人簡歷77-78

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本文編號：257827