PA66导热绝缘塑料的制备与性能.doc

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1、PA66导热绝缘塑料的制备与性能在电子技术领域，由于电子线路的集成程度越来越高，热量的聚集越来越多。热量的聚集导致电子器件温度升高，工作稳定性降低。根据Arhennius公式，温度每升高10度，电子器件的寿命降低1/2。因此，要求用于电子器件的封装材料具有高导热性能，以便热量迅速传导出来，达到降温的目的。在航天领域，由于缺少空气的热传导作用，必须考虑电子器件的导热问题。据CoolPolymers公司网站介绍，美国NASA2005年发射的彗星撞击探测器上就使用了由该公司开发的导热塑料D3604。此外普通生热电器产品，如可擦

2、写光盘、复印机导辊等也采用了导热塑料。其它电子器件如电磁阀门、电容器注塑包封塑料等也必须使用导热绝缘塑料。目前国内对不同领域的导热绝缘复合材料的研究报道多是导热绝缘胶粘剂、导热绝缘橡胶、导热绝缘灌封材料，而对导热绝缘塑料的研究很少。国外导热绝缘塑料已商品化，在商业仪器、自动化设备、齿轮、轴承、移动电话、发动机罩、灯箱等方面得到了广泛的应用。笔者对MgO填充尼龙66(PA66)的有关性能进行了初步研究。以期推动国内有关导热绝缘塑料的研究，为工业市场提供性能优良的新材料。1实验部分1.1原材料PA66:A3，巴斯夫公司；Mg

3、O:TNM-1，上海振泰化工总厂；偶联剂:KH-560，市售。1.2设备及仪器双螺杆挤出机:TSE-40型，南京瑞华机械电子有限公司；注塑机:LYl20-PC型，花都利源机械有限公司；拉力试验机:RGT-10型，深圳市瑞格尔仪器有限公司；冲击试验机:XJJ-50型，承德试验机有限公司；激光导热仪:LFA447型，德国耐驰公司；高阻仪:RP2680型，北京瑞普电子仪器厂；热重分析仪:TG209型，德国耐驰公司。1.3试样制备将PA66充分干燥，按表1配比称取MgO与偶联剂，在高速混合机中混合3min，根据配比共分4组，每组

4、10kg，按MgO填充量由低到高顺序经双螺杆挤出机挤出造粒。将粒料充分干燥后，用注塑机注塑成标准试样。表1PA66导热绝缘塑料配方%材料PA-1PA-2PA-3PA-4MgO40506070PA6659.649.639.629.6KH-5600.40.40.40.41.4性能测试及表征。冲击强度按照GB/T1043-1993测试；拉伸强度按照GB/T1040-1992测试；弯曲性能按照GB/T9341-2000测试；电性能按照GB/T1410-1989测试；热扩散系数(α)使用激光导热仪测试；热导率按下式计算:λ=ρcp

5、α式中:ρ—试样密度，根据MgO和PA66的密度按配方比例计算；cp—试样的比热容，以MgO和PA66的比热容(分别按0.94kJ/(g·K)和1.67kJ/(g·K)据质量分数计算。热失重测试气氛是高纯氮，气流速度为40mL/min，升温速率为10℃/min。2结果与讨论2.1MgO填充量对材料力学性能的影响MgO填充量对PA66复合材料力学性能的影响列于表2。从表2可见，随MgO填充量的增加，材料的拉伸强度提高，当MgO填充量为50%时，拉伸强度达到最大值，随后慢慢降低，填充量达到70%时，拉伸强度仍然达41.4MP

6、a。比填充量为50%时降低了20%。弯曲强度的变化趋势与拉伸强度一致，在MgO填充量为50%时达最大值，到70%时其强度相对于50%时降低22%，与拉伸强度的减幅差不多。这种变化趋势与普通填料填充聚合物的强度变化相一致。弯曲弹性模量则随MgO填充量的增加而提高。而复合材料的缺口冲击强度和冲击强度在本研究范围内变化不大，高低相差在10%以内。较高的冲击强度出现在MgO填充量为70%时(达到5.9kJ/m2)，较高的缺口冲击强度出现在MgO填充量为60%时(达到3.6kJ/m2)。这可能是高填充量时形成的MgO导热网络有利于

7、快速分散冲击能所致。表2MgO填充量对PA66复合材料力学性能的影响项目PA-1PA-2PA-3PA-4拉伸强度/MPa50.552.34841.4弯曲强度/MPa90.3391.2785.9570.61弯曲弹性模量/GPa3.484.555.56.62缺口冲击强度/kJ·m-23.13.43.63.3冲击强度/kJ·m-25.45.45，45.92.2MgO填充量对材料导热绝缘性能的影响表3是MgO填充量对PA66复合材料导热绝缘性能的影响。表3MgO填充量对PA66复合材料导热绝缘性能的影响项目PA-2PA-3PA-

8、4热扩散系数/mm2·s-10.1620.3110.757热导率/W·(m·K)-10.360.741.90体积电阻率/Ω·cm-1  7.34×1012表面电阻率/Ω  7.14×1016从表3可见，随MgO填充量的增加，热扩散系数和热导率逐渐升高。热导率在MgO填充量为70%时达到1.9W/(m·K)，该数值接近