改性氮化铝／三元乙丙橡胶复合材料导热性能和力学性能的研究

选用三元乙丙橡胶（EPDM）为基胶,氮化铝（A1N）为导热填料,通过酚醛树脂（PF）对氮化铝进行表面改性处理,增加其在橡胶基体中的分散性。利用接触角和TGA测试表征改性效果。将改性前后的氮化铝分别填充到三元乙丙橡胶中,研究酚醛树脂改性氮化铝对复合材料的导热性能及力学性能的影响规律。结果表明：改性后氮化铝表面自由能均减小,氮化铝表面包覆了有机基团,减弱了其在橡胶基体中的团聚作用。热分解曲线可以说明,3种改性配比（1#～3#,m（PF）：m（A1N）=1：5,1：4,1：3）氮化铝的酚醛树脂包覆量为1#〈2#〈3#,填充改性后氮化铝的复合材料导热性能均有不同程度的提高,而力学性能均有所降低。综合考虑,酚醛树脂改性氮化铝的最佳质量配比为m（PF）：m（A1N）=1：4。     

AlN/碳纤维混合填充橡胶复合材料的导热性能

高导热橡胶复合材料由于其具有耐腐蚀、电绝缘等优点,被广泛应用于航空、航天、电子等需散热的工业领域中.在橡胶基体中填加高导热填料是提高复合材料导热性能的最有效、最常用的方法,通常采用单一填料如炭黑、金属粒子、碳纤维、碳纳米管等填充橡胶基体,但单一填料填充时往往需要高填充量来获得高导热性能,造成工艺复杂、生产成本高等问题.本文采用两种混合填料填充橡胶基体,考虑填充型复合材料的微观结构形态与填料空间位置的随机性,基于随机顺序添加算法与均匀化理论,建立球形氮化铝(AlN)和碳纤维(Nippon CN-90)混合填料填充复合材料的三维随机代表体积单元RVE(representative volume element)模型.运用ANSYS软件对其进行数值模拟研究,讨论了两种填料空间分布、体积配比以及填料含量对复合材料导热性能的影响.结果表明,由于碳纤维具有明显的取向性,混合填充复合材料各方向上的热导率表现出差异性,各方向热导率的平均值可宏观表征复合材料的热导率;球形AlN和碳纤维混合填充复合材料时,碳纤维对复合材料热导率起主导作用,复合材料热导率与填料体积配比大致呈线性增长关系;碳纤维填充体积分数一定时,球形AlN含量增加,复合材料热导率缓慢增大,球形AlN填充体积分数一定时,碳纤维含量增加,复合材料热导率迅速增大;混合填充可以在较低碳纤维体积分数情况下获得更高导热性能的复合材料.