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环氧树脂复合材料工艺研究及其应用摘要：本文从环氧树脂的特性出发，分析了以环氧树为基体的复合材料的常用生产技术，典型产品，并介绍了国内外的有关情况。
一、前言相比传统材料，复合材料具有一系列不可替代的特性，自二次大占以来发展很快。
尽管产量小(据法国Vetrotex公司统计，2003年全球复合材料达700万吨，但复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科技、经济水平的标志之一。
美、日、西欧水平较高。
北美、欧洲的产量分别占全球产量的33%与32%，以中国(含台湾省、日本为主的亚洲占30%。
中国大陆2003年玻班纤维增强塑料(玻璃纤维与树脂复合的复合材料、俗称“玻璃钢”逾90万吨，已居世界第二位(美国2003年为169万吨，日本不足70万吨。
复合材料主要由增强材料与基体材料两大部分组成：增强材料：在复合材料中不构成连续相赋于复合材料的主要力学性能，如玻璃钢中的玻璃纤维，CFRP(碳纤维增强塑料中的碳纤维素就是增强材料。
基体：构成复合材料连续相的单一材料如玻璃钢(GRP中的树脂(本文谈到的环氧树脂就是基体。
按基体材料不同，复合材料可分为三大类：树脂复合材料金属基复合材料无机非金属基复合材料，如陶瓷基复合材料。
本文讨论环氧树脂基复合材料。
1、为什么采用环氧树脂做基体？固化收缩率代低，仅1%-3%，而不饱和聚酯树脂却高达7%-8%；粘结力强；有B阶段，有利于生产工艺；可低压固化，挥发份甚低；固化后力学性能、耐化学性佳，电绝缘性能良好。
值得指出的是环氧树脂耐有机溶剂、耐碱性能较常用的酚醛与不饱和聚酯权势脂为佳，然耐酸性差；固化后一般较脆，韧性较差。
2、环氧玻璃钢性能(按ASTM以FW(纤维缠绕法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例，将其与钢比较。
表1 GF/EPR与钢的性能比较玻璃含量GF/EPR(玻纤含量80wt%AISI1008 冷轧钢相对密度 2.08 7.86拉伸强度551.6Mpa 331.0MPa拉伸模量27.58GPa 206.7GPa伸长率 1.6% 37.0%弯曲强度689.5MPa弯曲模量34.48GPa压缩强度310.3MPa 331.0MPa悬臂冲击强度2385J/m燃烧性(UL-94 V-O比热容535J/kg·k 233J/kg·k膨胀系数 4.0×10-6k-1 6.7×10-6k-1热变形温度204ºC(1.82MPa热导率 1.85W/m·k 33.7W/m·k介电强度11.8×106V/m吸水率0.5%(24h表2 几种常用材料与复合材料的比强度和比模量材料名称密度g/cm3拉伸强度×104MPa弹性模量×106MPa比强度×106cm比模量×109cm钢7.8 10.10 20.59 0.13 0.27 铝 2.8 4.61 7.35 0.17 0.26 钛 4.5 9.41 11.18 0.21 0.25 玻璃钢 2.0 10.40 3.92 0.53 0.21碳纤维/环氧树脂1.45 14.71 13.73 0.21碳纤维/环氧树脂1.6 1049 23.54 1.5芳纶纤维/环氧树脂1.4 13.73 7.85 0.57硼纤维/环氧树脂2.1 13.53 20.59 1.0硼纤维/铝 2.65 9.81 19.61 0.75图1 复合材料的比强度与比刚性二、纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺简介1、手糊成型(hand lay up图2 手糊成型示意图(1概要依次在模具表面上施加脱模剂胶衣一层粘度为0.3-0.4PaS的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后一层纤维增强材料(玻纤、芳纶、碳纤维......，纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布等几种。
环氧基复合材料的热性能研究环氧基复合材料是一种具有广泛应用前景的高性能材料。
其独特的结构和性能使得它在航空航天、汽车制造、电子设备等领域得到了广泛的应用。
本文将重点研究环氧基复合材料的热性能，分析其热导率、热膨胀系数和热稳定性等方面的特点和影响因素。
首先，研究环氧基材料的热导率对于材料应用和工程设计具有重要意义。
热导率是材料传导热量的能力，它决定了材料的热传导效率和对温度的响应速度。
对环氧基复合材料的热导率进行研究，可以帮助我们了解材料在高温环境下的热传导性能，为材料的热管理和热散尽提供理论依据。
在实验中，可以通过热导率测试仪对材料的热导率进行测量。
研究发现，环氧基复合材料的热导率与其填料的热导率和填充率密切相关。
通过增加填料的导热性能或增加填充率，可以显著提高环氧基复合材料的热导率。
其次，环氧基复合材料的热膨胀系数也是热性能研究的重要内容之一。
热膨胀系数描述了材料在温度变化下的尺寸变化程度。
对于材料在高温环境下的应用来说，需要考虑材料的热膨胀系数，以预测和控制材料的热膨胀行为。
环氧基复合材料的热膨胀系数一般由树脂和填料共同决定。
研究发现，填料的热膨胀系数高于树脂，当填料含量增加时，复合材料的热膨胀系数也会增加。
这种情况下，可以通过合理调整材料配比或添加填料来改变材料的热膨胀系数。
最后，环氧基复合材料的热稳定性也是热性能研究的重要方面。
热稳定性是指材料在高温环境下的稳定性能，主要表现为材料的热分解温度和热失重特性。
环氧基复合材料在高温下往往会发生热分解反应，产生有害物质，导致材料性能的下降和物理损失。
因此，对环氧基复合材料的热稳定性进行研究，可以为材料的应用和工程设计提供重要参考。
研究发现，添加热稳定剂或改变树脂的分子结构等方法可以提高环氧基复合材料的热稳定性。
综上所述，环氧基复合材料的热性能研究涉及热导率、热膨胀系数和热稳定性等方面。
这些研究对于材料的应用和工程设计具有重要意义。
通过对这些热性能进行深入研究，可以为环氧基复合材料的开发和应用提供理论基础和技术支持。
环氧树脂基复合材料的制备及其性能研究随着科学技术的发展，环氧树脂基复合材料在各个领域得到了越来越广泛的应用。
该材料具有优良的机械性能、高温耐力、抗腐蚀性能等特点，在各个工业领域中，如汽车制造、船舶制造、航空航天、建筑等都有着广泛的应用。
一、环氧树脂基复合材料是什么？环氧树脂基复合材料是由环氧树脂作为基体，添加聚丙烯酰胺、玻璃纤维等增强材料、填充材料以及添加剂制成的一种新型高分子复合材料。
其中，环氧树脂是一种聚合物，具有良好的机械性能和化学性能。
二、环氧树脂基复合材料的制备过程首先，将环氧树脂与固化剂混合，根据要求加入适量的催化剂、促进剂等。
然后，将制备好的树脂体系与增强材料混合，形成树脂基体。
接着，将填充材料和其他添加剂加入混合物中，再经过设备加工、成型等工艺步骤后，即可制备出环氧树脂基复合材料。
三、环氧树脂基复合材料的性能研究1. 机械性能环氧树脂基复合材料具有很高的强度和刚度，是比较理想的结构材料。
它的抗张强度、抗压强度、弯曲强度等都比普通的材料高出很多倍。
而且，它的疲劳寿命也很长，可以承受大量的往复载荷。
2. 热性能环氧树脂基复合材料具有很好的高温耐性能力，可以在50℃以下环境下长期使用。
同时，它还具有很好的绝缘性能，不易受到遭遇温度波动和横向冲击的影响。
这些特性，使得它广泛地用于电器和机械工程。
3. 抗腐蚀性能环氧树脂基复合材料具有很高的耐腐蚀性能，可以抵御从自然环境到各种化学溶液中的任何形式的腐蚀。
因此，在航空航天、化工、海洋工程等领域也有着广泛的应用。
四、总结环氧树脂基复合材料具有机械性能好、高温耐力、抗腐蚀性能强等特点，在各个工业领域的使用中具有广泛的应用前景。
其制备过程经过多个工艺步骤，并需要注意合理的配比和处理，可以制备出质量优良的环氧树脂基复合材料。
环氧树脂复合材料的应用第一篇：环氧树脂复合材料的应用环氧树脂复合材料的应用环氧树脂是先进复合材料中应用最广泛的树脂体系，它可适用于多种成型工艺，可配制成不同配方，可调节粘度范围大；以便适应于不同的生产工艺。
它的贮存寿命长，固化时不释出挥发物，固化收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能和高的绝缘性，因此，目前环氧树脂统治着高性能复合材料的市场。
(一)环氧树脂复合材料在航空工业中应用40年代初，电子工业的需要，寻找一种适宜的材料，做防护军用飞行器的雷达天线，特别是防护战斗机及轰炸机上的雷达天线。
采用雷达罩是用来防护气候对精密电子仪器的影响。
玻璃钢具有优良的透雷达波性能，足够的机械强度和简便的成型工艺，使它成为理想的雷达罩材料。
这是历史上第一次采用玻璃钢制造雷达罩，同时又大大地促进了玻璃钢材料的研究。
60年代玻璃钢技术在直升机领域的应用有所突破，如西德M．B．B．公司研制玻璃钢旋翼桨叶，逐步取代金属铝蒙皮／铝蜂窝夹层结构的金属桨叶。
但由于玻璃钢的模量低，不能制造高强度的飞机结构件。
70年代初，随着硼纤维、碳纤维、芳纶纤维等相继出现，这些高级增强纤维的比刚度、比强度、耐疲劳性能等优于金属材料，由它们来增强环氧树脂组成的复合材料，已在飞机的主结构件(主受力件)上得到应用。
近10多年来，考虑到这些高级增强纤维的价格都比较高，为了更合理的用材，大力开发混杂复合材料(Hybrid Composites)的研究。
以复合材料在飞机发动机中的应用为代表。
美国两家喷气发动机制造厂：通用电器—飞机发动机事业集团公司(GE—AEBG)和普惠公司，以及其它一些二次承包公司，都在用高性能复合材料取代金属制造飞机发动机零部件。
如发动机舱系统的许多部紧推力反向器、风扇罩、风扇出风道导流片等都用复合材料制造。
如发动机进口气罩的外壳是由美国聚合物公司的碳纤维环氧树脂预混料(E707A)叠铺而成，它具有耐177℃高温的热氧化稳定性科壳表面光滑如镜面，有利于形成层流。
环氧基复合材料的热性能与力学性能研究随着科技的不断进步，复合材料在各个领域中得到了广泛的应用，其中环氧基复合材料是其中一种非常重要的类型。
这种材料由环氧树脂和填料组成，拥有优异的热性能和力学性能。
本文将重点探讨环氧基复合材料在热性能和力学性能方面的研究。
在热性能方面，环氧基复合材料具有较低的热膨胀系数和优异的导热性能。
通过调整填料的种类和含量，可以有效地改变材料的热膨胀性能。
有研究表明，添加导热填料，如铜粉或石墨，可以有效地提高复合材料的导热性能。
此外，环氧基复合材料还具有较高的耐高温性能，可以在高温环境下稳定工作。
通过合理设计材料的组分和结构，可以进一步提高其耐高温性能。
因此，对于一些需要在高温环境下工作的应用，环氧基复合材料是一种理想的选择。
在力学性能方面，环氧基复合材料具有较高的强度和刚度。
由于环氧树脂具有良好的粘结性能，复合材料的层间粘结强度较高。
填充剂的添加可以增加材料的强度，并提高其耐冲击性能。
研究表明，添加纤维强化材料（如碳纤维或玻璃纤维）可以显著提高环氧基复合材料的强度和刚度。
此外，通过调整填料的形态和含量，还可以改变复合材料的力学性能。
因此，环氧基复合材料具有广泛的应用前景，在航空航天、汽车、电子等领域中得到了广泛的应用。
为了进一步研究环氧基复合材料的热性能和力学性能，在实验过程中通常采用一系列测试方法。
首先是热循环试验，通过在不同温度下进行多次循环加热和冷却，评估材料的热稳定性和热膨胀性能。
其次是热导率测试，通过测量热传导率来评估材料的导热性能。
力学性能方面的测试包括拉伸试验、弯曲试验和冲击试验等，这些测试可以评估材料的强度、刚度和耐冲击性能。
近年来，环氧基复合材料在各个领域中得到了广泛的应用。
在航空航天领域中，它们被广泛应用于飞机部件和航天器的结构中，具有重量轻、强度高和耐高温的优势。
在汽车领域中，环氧基复合材料可以用于制造车身结构和内饰件，以提高安全性和节能性能。
在电子领域中，复合材料可以用于制造电子封装材料和散热材料，以提高电子设备的性能和可靠性。
环氧树脂导热复合材料的研究及其应用摘要介绍了提高聚合物导热性能的两种基本途径，环氧树脂基导热复合材料的导热机理和导热模型, 概述了国内外近年来在环氧树脂复合材料导热方面的研究开发和应用情况。
关键词：环氧树脂；导热性；复合材料；研究；应用；从20世纪90年代开始,导热高分子复合材料的研究与开发成为功能性复合材料的研究热点之一,受到各国科学家的关注。
近年来, 随着工业生产和科学技术的发展,人们逐渐开发出以环氧树脂为基体的导热粘合剂、涂料和灌封材料等导热材料,来代替传统的金属材料, 解决了金属材料不耐腐蚀、导电等缺点。
但由于环氧树脂是热的不良导体,因此导热高分子材料从基础理论到产品开发,都是高分子材料研究的重要内容[1]。
一、提高聚合物导热性能的途径导热性能是聚合物重要的物理性能之一,对于热流平衡计算,研究聚合物结构与性能的关系,聚合物加工工艺条件的选择和确定及聚合物材料应用的选择和对比等有重要意义,所以受到广泛关注。
提高聚合物导热性能的途径有两种:第一,合成具有高导热系数的结构聚合物。
如具有良好导热性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等,主要通过电子导热机制实现导热;或具有完整结晶性,通过声子实现导热的聚合物,如平行拉伸HDPE ,在室温下,拉伸倍数为25倍时,平行于分子链的导热系数可达13. 4W/ m·K[2]。
第二,高导热无机物对聚合物进行填充复合制备聚合物/ 无机物导热复合材料,如四川大学高分子研究所王琪等研究了石墨填充高密度聚乙烯基导热复合材料[3] 。
二、填充型高分子复合材料导热机理填充材料自身的导热性能及其在基体中的分布情况以及与基体的相互作用，决定了聚合物基材料的导热性能[4]。
填料用量较小时,填料虽均匀分散于树脂中,但彼此间未能形成相互接触和相互作用,导热性提高不大;填料用量提高到某一临界值时,填料间形成接触和相互作用,体系内形成了类似网状或链状的结构形态,即形成导热网链。
当导热网链的取向与热流方向一致时,材料导热性能提高很快;体系中在热流方向上未形成导热网链时,会造成热流方向上热阻很大,导致材料导热性能很差[5]。
环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究环氧树脂导热复合材料是一种具有优异导热性能的新型材料，具有广泛的应用前景。
它主要由环氧树脂基体和导热填料组成，通过控制填料的种类和含量以及制备工艺，可以调控其导热性能。
本文将对环氧树脂导热复合材料的制备与性能进行研究，以期为其应用提供参考。
首先，环氧树脂在导热复合材料中的选择是关键。
一般来说，具有低粘度、高固化度和高导热性能的环氧树脂对制备导热复合材料更加有利。
可以通过改变环氧树脂的配方以及添加反应性稀释剂来调整其粘度和固化度。
同时，可以通过改变环氧树脂的交联密度来增强其热稳定性。
其次，导热填料的选择也是制备导热复合材料的关键。
常用的导热填料有金属粉末、陶瓷粉末和纳米颗粒等。
金属粉末具有较高的导热性能，但容易导致复合材料的密度增大；陶瓷粉末导热性能较低，但具有良好的耐高温性能；纳米颗粒具有较高的比表面积，可以增强导热性能。
因此，在制备导热复合材料时，需要根据具体应用需求选择合适的导热填料。
制备导热复合材料的方法有多种，包括压制法、注射法、浸渍法等。
其中，压制法是常用的方法之一、通过混合环氧树脂和导热填料，加入适量的固化剂，将混合物放入模具中加热压制，使其固化成型。
另外，在制备导热复合材料时，还可以添加一些助剂，如表面活性剂、增塑剂等，以改善其加工性能和导热性能。
导热复合材料的性能研究主要包括导热性能、机械性能和热稳定性等方面。
导热性能是导热复合材料的核心性能之一，可以通过热导率测试来进行评价。
研究发现，导热填料的类型和含量会对导热性能产生显著影响。
机械性能是导热复合材料的另一个重要性能指标，可以通过拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等测试来评价。
热稳定性是导热复合材料在高温条件下的稳定性能，可以通过热重分析和热失重分析来评估。
综上所述，环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究是非常重要的工作。
只有通过合理选择环氧树脂基体和导热填料、优化制备工艺，才能获得具有良好导热性能的导热复合材料。
环氧树脂导热报告引言导热材料在现代工业和科技领域中发挥着重要作用，特别是在电子元器件的散热和导热领域。
环氧树脂作为一种重要的导热材料，具有优异的导热性能和机械性能，因此被广泛应用于导热绝缘材料和导热胶粘剂中。
本报告旨在介绍环氧树脂导热材料的基本特性、制备方法和应用领域。
环氧树脂导热材料的特性环氧树脂导热材料具有以下几个特点：1.导热性能优异：环氧树脂导热材料的导热系数通常在0.5~2 W/m·K之间，比一般的塑料材料高出一个数量级。
2.机械性能良好：环氧树脂导热材料具有良好的机械强度和刚度，可以满足不同应用场景下的要求。
3.化学稳定性高：环氧树脂导热材料对一般酸、碱、溶剂等的腐蚀性较小，具有较高的化学稳定性。
4.加工性好：环氧树脂导热材料可通过常规的注塑、挤出等加工工艺制备成型，加工性能良好。
环氧树脂导热材料的制备方法环氧树脂导热材料的制备方法主要包括以下几种：1.填充剂法：将具有优良导热性能的填料如金属粉末、陶瓷颗粒等加入到环氧树脂基体中，通过填充剂与基体之间的导热传递实现提高导热性能。
2.导热树脂改性法：通过添加导热改性剂如石墨烯、碳纳米管等到环氧树脂基体中，改变基体的导热性能，从而达到导热材料的目的。
3.接枝共聚法：通过接枝共聚反应将导热性能较好的物质与环氧树脂基体结合，形成具有良好导热性能的接枝共聚物。
环氧树脂导热材料的应用领域由于环氧树脂导热材料具有较高的导热性能和优良的机械性能，因此在众多领域中得到了广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1.电子元器件散热：环氧树脂导热材料可用于电子元器件的散热，提高元器件的工作效率和寿命。
2.电路板封装：环氧树脂导热材料可用于电路板的封装，提高电路板的散热性能，避免元器件因过热而损坏。
3.电力电子：环氧树脂导热材料可用于电力电子器件的散热和绝缘，提高电力电子设备的稳定性和可靠性。
4.LED照明：环氧树脂导热材料可用于LED照明器件的散热，提高LED照明的效率和寿命。
环氧树脂复合材料的应用环氧树脂是先进复合材料中应用最广泛的树脂体系，它可适用于多种成型工艺，可配制成不同配方，可调节粘度范围大；以便适应于不同的生产工艺。
它的贮存寿命长，固化时不释出挥发物，固化收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能和高的绝缘性，因此，目前环氧树脂统治着高性能复合材料的市场。
(一) 环氧树脂复合材料在航空工业中应用40年代初，电子工业的需要，寻找一种适宜的材料，做防护军用飞行器的雷达天线，特别是防护战斗机及轰炸机上的雷达天线。
采用雷达罩是用来防护气候对精密电子仪器的影响。
玻璃钢具有优良的透雷达波性能，足够的机械强度和简便的成型工艺，使它成为理想的雷达罩材料。
这是历史上第一次采用玻璃钢制造雷达罩，同时又大大地促进了玻璃钢材料的研究。
60年代玻璃钢技术在直升机领域的应用有所突破，如西德M．B．B．公司研制玻璃钢旋翼桨叶，逐步取代金属铝蒙皮／铝蜂窝夹层结构的金属桨叶。
但由于玻璃钢的模量低，不能制造高强度的飞机结构件。
70年代初，随着硼纤维、碳纤维、芳纶纤维等相继出现，这些高级增强纤维的比刚度、比强度、耐疲劳性能等优于金属材料，由它们来增强环氧树脂组成的复合材料，已在飞机的主结构件(主受力件)上得到应用。
近10多年来，考虑到这些高级增强纤维的价格都比较高，为了更合理的用材，大力开发混杂复合材料(Hybrid Composites)的研究。
以复合材料在飞机发动机中的应用为代表。
美国两家喷气发动机制造厂：通用电器—飞机发动机事业集团公司(GE—AEBG)和普惠公司，以及其它一些二次承包公司，都在用高性能复合材料取代金属制造飞机发动机零部件。
如发动机舱系统的许多部紧推力反向器、风扇罩、风扇出风道导流片等都用复合材料制造。
如发动机进口气罩的外壳是由美国聚合物公司的碳纤维环氧树脂预混料(E707A)叠铺而成，它具有耐177℃高温的热氧化稳定性科壳表面光滑如镜面，有利于形成层流。
环氧树脂导热复合材料的研究及其应用摘要介绍了提高聚合物导热性能的两种基本途径，环氧树脂基导热复合材料的导热机理和导热模型, 概述了国内外近年来在环氧树脂复合材料导热方面的研究开发和应用情况。
关键词：环氧树脂；导热性；复合材料；研究；应用；从20世纪90年代开始,导热高分子复合材料的研究与开发成为功能性复合材料的研究热点之一,受到各国科学家的关注。
近年来, 随着工业生产和科学技术的发展,人们逐渐开发出以环氧树脂为基体的导热粘合剂、涂料和灌封材料等导热材料,来代替传统的金属材料, 解决了金属材料不耐腐蚀、导电等缺点。
但由于环氧树脂是热的不良导体,因此导热高分子材料从基础理论到产品开发,都是高分子材料研究的重要内容[1]。
一、提高聚合物导热性能的途径导热性能是聚合物重要的物理性能之一,对于热流平衡计算,研究聚合物结构与性能的关系,聚合物加工工艺条件的选择和确定及聚合物材料应用的选择和对比等有重要意义,所以受到广泛关注。
提高聚合物导热性能的途径有两种:第一,合成具有高导热系数的结构聚合物。
如具有良好导热性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等,主要通过电子导热机制实现导热;或具有完整结晶性,通过声子实现导热的聚合物,如平行拉伸HDPE ,在室温下,拉伸倍数为25倍时,平行于分子链的导热系数可达13. 4W/ m·K[2]。
第二,高导热无机物对聚合物进行填充复合制备聚合物/ 无机物导热复合材料,如四川大学高分子研究所王琪等研究了石墨填充高密度聚乙烯基导热复合材料[3] 。
二、填充型高分子复合材料导热机理填充材料自身的导热性能及其在基体中的分布情况以及与基体的相互作用，决定了聚合物基材料的导热性能[4]。
填料用量较小时,填料虽均匀分散于树脂中,但彼此间未能形成相互接触和相互作用,导热性提高不大;填料用量提高到某一临界值时,填料间形成接触和相互作用,体系内形成了类似网状或链状的结构形态,即形成导热网链。
当导热网链的取向与热流方向一致时,材料导热性能提高很快;体系中在热流方向上未形成导热网链时,会造成热流方向上热阻很大,导致材料导热性能很差[5]。
固体物质的导热能力顺序依次为: 金属>晶体>非晶体[6]。
各种填充材料的导热机理是不同的,金属材料是靠电子运动进行导热,金属导热率随着温度升高而降低。
非金属的热能扩散速率主要取决于邻近原子的振动及结合基团。
在强共价健结合的材料中,在有序的晶体晶格中传热是比较有效的,尤其在很低的温度下,材料具有良好的导热率,但随着温度升高,晶格的热运动呈现抗热流性增加和热导率降低,而抗热流性是由于晶格中的缺陷造成的,因此对于极度无序的无定形固体则呈现很低的热导率。
三高分子复合材料导热模型许多热传导经验和理论模型预测了二相体系中复合材料的热导率。
反映热导率的模型有[7]Maxwell-Eucken , Bruggemen , Cheng-Vochen , Ziebland , Lewis-Nielsen方程。
Y.Agari-Uno[8 ]提出的新理论模型描述了连续相为聚合物,分散相为填充物的复合材料热导率。
Maxwell-Euchen、Bruggeman、Cheng-Vochen 的理论等式与在填充量由低填充至高填充的范围内与实验数据进行比较,Y. Agari-Uno 理论曲线与实验数据基本相符,而其他几种理论曲线与实验数据都有些偏差。
Da Yu Tzou[9 ]利用自洽方法给出了预测球形空洞和圆盘形裂缝材料整体导热性的表达式。
Agapiou 和Devries[10] 对空心材料导热性作了实验研究。
G. S.Springer 和S. W. Tsai[11 ]采用平行模型法和剪切载荷比方法建立了单向纤维增强复合材料导热性预测的表达式。
大连理工大学[12 ]利用均匀化方法对单向纤维复合材料的导热性进行预测,研究了各组分材料导热性、体积比、纤维截面形状和分布方式、纤维和聚合物基体间的相对导热系数等因素对材料整体导热性影响,指出基体相导热性对材料整体导热性影响比纤维相的影响更重要。
四、环氧树脂导热复合材料的研究环氧树脂的热导率为0.2 W/(m·K)左右, 是热的不良导体,其具有良好的力学性能及可加工性,适合高填充率的填充,因此可以作为制备导热胶所用的基体材料。
制造具有优良综合性能的导热材料一般有两种途径: 第一,合成具有高热导率的结构聚合物; 第二,在聚合物中填充高导热性的填料[1]。
第一种方法难度大,很少被人们所研究。
第二种方法比较常见,一般都是用高导热性的金属或无机填料对高分子材料进行填充。
金属(Ag、Al、Fe、Cu) 和石墨等无机非金属材料通常作为非绝缘导热高分子复合材料的填料; 而金属氧化物(BeO、MgO、Al2O3、CaO、NiO 等)、金属氮化物(AlN、BN 等)和碳化物( SiC、BC 等)通常作为绝缘导热高分子复合材料的填料。
因此根据填充物的种类不同可以分为金属填充型、无机非金属填充型、金属氧化物填充型、金属氮化物填充型和碳化物填充型导热高分子复合材料[2]。
4.1 以金属填充的聚合物基导热材料丁峰[7]等将铜粉、锡粉加入到环氧树脂中,研究结果表明,复合材料的热导率随着金属粉末含量的增加而增加,金属含量低于10%时, 材料的热导率缓慢增加;当体积分数大于30%时,含铜粉的材料热导率高于含锡粉的材料;当铜粉直径为40～60 μm,体积分数为40%时, 材料热导率较高。
4.2 以无机填料填充的聚合物基导热材料井新利[13]等用天然鳞片石墨和环氧树脂制备了一种导热复合材料, 当石墨的质量分数达到60%时,热导率可达到10 W/(m·K) 以上,与环氧树脂的热导率相比,提高了约50 倍。
4.3 以金属氧化物填充的聚合物基导热材料谭茂林[14]等用Al2O3 填充有机硅改性环氧树脂,测得100 ℃时的热导率为0.64W/(m·K)。
王铁如[15]等在研制导热绝缘胶时将Al2O3加入到环氧树脂中,测得热导率为0.625W/( m·K)。
张晓辉[16]等在研究导热胶粘剂时发现,当Al2O3填充体积分数增加到50.7%时,环氧树脂的热导率可达1.023 W/(m·K)。
黄祖洪[17]等在制备高导热多胶粉云母带时, 选用Al2O3为填料, 通过大量试验发现,云母带中的填料含量为总质量的20%时,固化后的热导率≥0.4 W/(m·K),比普通主绝缘的热导率提高了40%以上。
刘学清[18]等研究后发现,利用串联模型和并联加权平均后,拟合的改性模量表达式与实验值能在所研究的组成范围内有好的吻合。
利用Kerner 经验方程和Maxwell 的经验方程分别验证微波辐照下复合材料的膨胀系数和热导率, 当SiO2 体积分数小于20%时, 实测值与理论值相符,在此范围外,随着SiO2 增加,实测值与理论值偏差逐渐增大。
4.4 以金属氮化物填充的聚合物基导热材料谭茂林[14]等采用接枝共聚的方法制备有机硅改性的环氧树脂作为母胶,采用A1N 为导热填料,成功研制出热导率为0.97 W/(m·K)的绝缘导热胶粘剂,能够代替国外相应材料在某战机产品电源组件上使用。
刘庆华[19] 等采用钛酸酯偶联剂对超细AlN 粉末进行改性,制得NTC 热敏电阻器用AlN 改性环氧树脂灌封材料。
通过对材料的性能测试表明,热导率明显提高,由环氧树脂的0.28 W/(m·K)提高到1.07 W/(m·K) ,提高了2.8 倍。
沈源[20]等以Si3N4,粉末作为增强组分与环氧树脂进行复合,制备了氮化硅/环氧树脂复合电子基板材。
研究结果表明, 随着Si3N4 含量的增加,复合材料热导率也随之增加,当体积填充量为35%时,热导率达到1.71 W/(m·K);复合材料的介电常数随Si3N4含量的增加而增加。
石红[21]用AlN 填充自制的改性环氧胶, 制成DJ- 941导热绝缘胶,其热导率为1.20W/(m·K)。
张晓辉[16]等在环氧树脂中加入A1N,发现A1N 填充的临界体积分数为32.2%,当A1N 粉末的填充体积分数增加到52.9%时,环氧树脂的热导率达到3.144 W/(m·K) 。
张洁[22]等采用AlN 颗粒作为增强材料,以环氧树脂（E- 51) 为聚合物基体,制备了陶瓷颗粒/聚合物复合电子封装与基板材料。
对该复合材料的成型工艺、介电性能和导热性能进行了系统的研究。
发现当陶瓷颗粒增强材料在复合材料中含量较低时,复合材料热导率变化较小;当填充量达到15%时, 热导率开始明显上升,说明在此含量下,颗粒在基体中开始形成热导链。
4.5 以碳化物填充的聚合物基导热材料张晓辉[16]等在环氧树脂中加入碳化硅,发现碳化硅填充的临界体积分数为35%,当碳化硅粉末的填充体积分数增加到53.9%时,环氧树脂的热导率达到4.234 W/(m·K) 。
4.6 以混杂粒子填充的聚合物基导热材料刘阳[23]等将氧化镁、氧化铝、碳化硅和少量高导热性氮化硼和氮化铝按一定的比例混合,作为高导热性无机填料,与双酚A 环氧树脂一起制作了一种高导热型铝基覆铜箔层压板,热导率达到1.14 W/(m·K)。
周文英[24]等以增韧的酚醛环氧树脂为基体树脂,以1∶4∶3 质量比组成的氮化铝、氮化硼和氧化铝混杂粒子为导热填料,制备了新型绝缘导热胶粘剂。
发现填料用量为40%时胶粘剂的热导率为0.99W/(m·K) , 热阻为0.70 ℃/W。
五、环氧树脂复合材料的应用环氧树脂是先进复合材料中应用最广泛的树脂体系，它可适用于多种成型工艺，可配制成不同配方，可调节粘度范围大；以便适应于不同的生产工艺。
它的贮存寿命长，固化时不释出挥发物，固化收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能和高的绝缘性，因此，目前环氧树脂统治着高性能复合材料的市场。
(一)环氧树脂复合材料在航空工业中应用40年代初，电子工业的需要，寻找一种适宜的材料，做防护军用飞行器的雷达天线，特别是防护战斗机及轰炸机上的雷达天线。
采用雷达罩是用来防护气候对精密电子仪器的影响。
玻璃钢具有优良的透雷达波性能，足够的机械强度和简便的成型工艺，使它成为理想的雷达罩材料。
这是历史上第一次采用玻璃钢制造雷达罩，同时又大大地促进了玻璃钢材料的研究。
60年代玻璃钢技术在直升机领域的应用有所突破，如西德M．B．B．公司研制玻璃钢旋翼桨叶，逐步取代金属铝蒙皮／铝蜂窝夹层结构的金属桨叶。
但由于玻璃钢的模量低，不能制造高强度的飞机结构件。
70年代初，随着硼纤维、碳纤维、芳纶纤维等相继出现，这些高级增强纤维的比刚度、比强度、耐疲劳性能等优于金属材料，由它们来增强环氧树脂组成的复合材料，已在飞机的主结构件(主受力件)上得到应用。
