铜粉填充uhmwpe导热材料性能的研究

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1、8工程塑料应用2010年，第38卷，第7期铜粉填充UHMWPE导热材料性能的研究童铭康吴秀平戚嵘嵘张海英(上海交通大学化学化工学院，上海200240)摘要制备了铜粉填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)导热材料，对其导热性能、力学性能、热性能及断面形态进行了研究。结果表明，铜粉可提高UHMWPE的热导率，且其热导率和热变形温度都随铜粉用量增加而提高，而其力学性能随铜粉用量增加先上升后下降。差示扫描量热结果表明，3"-铜粉用量较少时，其结晶度有所提高，之后随着铜粉用量的增加而降低。关键词超高分子量聚乙烯铜粉导热性能超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种线性结

2、司；构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，具有其热变形温度(HDT)仪：XRW一300MA(B)型，承它工程塑料无法比拟的抗冲击性、耐磨损性、耐化学德市考思科学检测有限公司；药品性、耐低温性、耐应力开裂、抗粘附能力、优良的差示扫描量热(DSC)仪：DSC一7型，美国Per—电绝缘性及自身润滑性等性能j。但是UHM—kinElmer公司；WPE的缺点也很明显，其热导率小，使用温度范围导热仪：聚合物型，耐驰科学仪器商贸有限公窄。一般情况下，UHMWPE在85~C左右就会发生司：热变形，UHMWPE的使用温度一般不超过100~C，扫描电子显微镜(SEM)：S一

3、2150型，日本Hi．这限制了其应用范围J。金属及其氧化物的热导tachi公司。率较大，一般是高分子材料的100倍及以上，所以将1．3试样制备其作为导热填料填充到高分子材料中可以提高其热(1)原料预混合导率，可应用在换热工程、电磁屏蔽、电子电气、摩擦将UHMWPE粉末、流动改性剂、铜粉按一定比材料等方面。故以聚合物材料为基体，填充金属、金例混合，放入高速搅拌机中搅拌，混合均匀，实验配属氧化物等来制备导热复合材料可以扩大材料的使方如表1所示，其中体积分数用量简称量确定。用范围，具有实际意义J。表1实验配方原料体积份数／份笔者以UHMWPE为基体，铜粉为主要

4、填料，制铜粉5f10l20l40J60}80得铜粉填充UHMWPE复合材料，并对复合材料的UHMWPE10o导热性、力学性能、热性能和断面形态进行了研究。流动改性剂51实验部分(2)试样成型加工1．I主要原材料将混合好的原料分别在平板硫化机上模压成UHMWPE：上海化工研究所；型，压片的尺寸分别为100mm×100mm×3mm和流动改性剂：上海化学试剂公司；100mill×100mm×1mm。压片程序为先将预混料导电铜粉：分析纯，粒径为5Ixm，电阻率可达冷压，然后在240~C的条件下预热20min，再压片l00．01n·cm，上海化学试剂公司。min，

5、其问排气5次，卸压5次。热压结束后，再将模1．2仪器、设备具移至另一平板硫化机上冷压15min，待模具温度高速搅拌机：HR2094型，上海胜松机械制造有接近室温时开模取样。将不同厚度的压片分别裁成限公司；标准试样。平板硫化机：QLB—D750型，上海第一橡胶机1．4性能测试及袁征械厂；拉伸性能按GB／T1040—1992测试；万能电子拉力机：Instron4465型，美国Instron弯曲强度按GB／T9341—2000测试；公司；冲击试验仪：Uinversal型，英国Ray—Run公收稿日期：2010—05．08童铭康，等：铜粉填充UHMWPE导热材料

6、性能的研究9缺口冲击强度按GB／T1843—1996测试；表3铜粉用量对复合材料力学性能的影响HDT按GB／T1634—2004测试；铜粉体积份拉伸强度／缺口冲击强度断裂伸长弯曲强度／数／份MPa／kJ·nl一率／％MPaDSC分析：准确称取5mg模压试样，在N保护1025．8354．69319．915．752033．3559．O5350．419．97下，以50~C／rain的升温速率从室温加热至180oC，4023．9664．76243．122．32并保温3min以消除热历史，再以10~C／min的降温6Ol6．2244．9441．9222．64速率降

7、温至室温，然后以10~C／min的升温速率升温8015．2430．1O35．9222．02到180~C，比较复合材料的熔融行为和结晶行为；而略有增大，当铜粉用量大于40份时，缺口冲击强UHMWPE的结晶度可以根据式(1)计算得度随铜粉用量的增加而急剧减小。这可能是因为少到：量铜粉分散较好，受到冲击时能有效吸收冲击能，但X=(AHf／AH'f)×100％(1)当大量铜粉存在时，分散不好，有明显的团聚，从而式中：△——材料的实际放热焓，J／g；使缺口冲击强度减小。当铜粉用量较高时，由于铜△——材料完全结晶时的放热焓，J／g。粉与基体间高表面张力的作用，铜粉与

8、基体问的作热导率测试：试样尺寸为8mm×8mm×1mm；用力差，铜粉周围容易形成