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摘 要

选用聚合物、聚丙烯微球（PP）作为为导热基体，导热填料选择的是氧化铝（Al₂O₃）和氮化硼（BN），将基体与填料混合后热压制备导热复合材料，考察了基体/填料复配比、氧化铝/氮化硼杂化配比以及聚合物类别对复合材料导热能力的影响。通过分析后预测得知，伴随着BN添加量的增加，复合材料的电导率和热导率都呈现上升的趋势。引入第二种填料Al₂O₃后，产生了显著的体积排除效应，三元复合材料的导热和导电能力进一步增强。当Al₂O₃/BN的杂化配比达到一个最优值时，复合材料的导热系数最大。同时复合材料也保持了很好的力学性能，这得益于增溶剂PP-g-MAH的加入。

关键词：聚丙烯 氧化铝 氮化硼 杂化配比 导热系数

Preparation And Properries Of Ploymer/Polypropylene/Alumina/Boron Nitride Thermally Conductive Composites

ABSTRACT

The polymer and polypropylene microspheres (PP) are selected as the thermally conductive matrix. The thermally conductive fillers are alumina (Al₂O₃) and boron nitride (BN). The matrix and the filler are mixed and hot pressed to prepare thermally conductive composite materials. Matrix / filler compounding ratio, alumina / boron nitride hybrid ratio, and the type of polymer have effect on the thermal conductivity of composite materials. Through analysis and prediction, it is known that with the increase of the BN addition amount, the electrical conductivity and thermal conductivity of the composite material both show an upward trend.After introducing the second filler Al₂O₃, a significant volume exclusion effect was produced, and the thermal and electrical conductivity of the ternary composite material was further enhanced. When the hybrid ratio of Al₂O₃/BN is a fixed optimal value, the thermal conductivity of the composite material reaches the maximum value. At the same time, The addition of PP-g-MAH makes the composite material maintain good mechanical properties.

Keywords:polypropylene；alumina；boron nitride；hybrid ratio；thermal conductivit

目录

摘 要 i

ABSTRACT ii

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 导热聚合物的物理基础 1

1.2.1 金属材料的导热原理 2

1.2.2 无机非金属材料的导热原理 2

1.2.3 有机高分子材料的导热原理 2

1.3 导热聚合物 3

1.3.1 导热塑料 3

1.3.2 导热橡胶 3

1.3.3 导热胶黏剂 4

1.4 复合型导热高分子 4

1.4.1 本征型导热高分子 4

1.4.2 填充型导热高分子 5

1.5复合导热高分子材料的影响因素 7

1.6 填充型导热复合材料 8

第二章 实验部分 9

2.1 实验原材料 9

2.2 主要仪器设备 10

2.3 样品制备 10

2.3.1 氮化硼、氧化铝表面预处理 10

2.3.2 导热复合材料的制备 10

2.4 测试方法 12

2.4.1 热导率和导热系数测试 12

样品的热导率和导热系数测试所用的实验仪器是综合热分析仪，将上述制备好的样品放入到综合热分析仪中，通过分析得到的图像，结合公式运算后取得结果。 12

2.4.2 力学性能测试 12

2.4.3 导电性能测试 12

2.4.4 场发射扫描电子镜显微镜（FESEM）测试 12

第三章 实验结果预测和分析 13

3.1 导热填料经表面处理过对导热系数的影响 13

3.2 基体/氮化硼二元复合材料的性能 13

3.2.1 二元复合材料的热导率及电导率 13

3.2.2 二元复合材料的力学性能 14

3.3 基体/BN/Al₂O₃三元复合材料的性能 14

3.3.1 三元复合材料的热导率及电导率 15

3.3.2 三元复合材料的力学性能 15

3.4 聚合物基体种类对材料的性能影响 15

第四章 结论 16

参考文献 17

致 谢 19

第一章 绪论

1.1 引言

从远古人类钻木取火开始，到现代工业技术革命，人类对于热能的使用越来越频繁，使用手段也越来越多样。科学是把双刃剑，热量的过多积累^[1]并不是一个好的事情，尤其对于电子产业来说，热量过多对大功率电器以及电气工业设备的危害巨大，会导致漏电、设备故障、性能下降，久而久之会影响到其使用性能和寿命等。所以有效去除积累的热量显得至关重要，导热材料应运而生，传统的导热材料如金属、陶瓷、碳材料等，虽然有着很高的导热性能，但是鉴于其价格贵、体积大、加工成型性能不好等缺点，它的应用范围也受到了限制。尤其现代工业技术及信息产业飞速发展，电子元件正逐渐往微小化、数字化、多功能化方向发展^[2]，传统导热材料的各项性能都已远远落后，但现代电子信息产业飞速发展，它的需求得不到满足，所以急需一种新型的导热材料来解决这个问题。导热高分子材料本身就拥有比较良好的导热能力，同时还具有加工成型操作简便，绝缘性好及强度高等优点^[3]，通过改性可以在众多领域发挥作用，使其成为众多研究人员的研究重点。

1.2 导热聚合物的物理基础

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