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PPS复合导热材料的研究与有限元模型分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-01-11  来源:复材应用技术网  浏览次数:295
核心提示:通过有限元分析软件ABAQUS, 模拟了三氧化二铝(Al2O3)填充聚苯硫醚(PPS)两相复合材料逾渗结构以及Al2O3填充 PPS合金三相复合材料
         通过有限元分析软件 ABAQUS, 模拟了三氧化二铝 (A l2 O3 ) 填充聚苯硫醚 ( PPS) 两相复合材料逾渗结构以及 A l2O3填充 PPS合金三相复合材料双逾渗结构, 并将得到的理论导热率与实验结果进行对比验证 , 分析了填料分布情况对材料热导率的影响。模拟结果表明: 只有当导热填料含量超过逾渗阈值, 其导热性能才能有明显的提高, 双重逾渗结构的形成, 能有效降低逾渗阈值。SEM分析表明, 选用不同的合金组分 , 由于相容性的差异和黏度的差异, 填料在 PPS合金中的分布情况也有不同, 热导率也有较大的差异。在所述配方中 PPS/UHMW PE /A l2 O3 (质量比为 35∶15∶50) 复合体系热导率最高 , 可达 11592 W / (m ·K) , 而同质量配比的 PPS/PS/A l2 O3复合体系的最低, 只有01639 W / (m·K)。

聚苯硫醚 ( PPS) 结构中苯环与硫交替连接, 分子链有着很大的刚性及规整性, 作为结晶性聚合物具有较高的强度和模量, 在高温、高湿条件下不变形并能保持优良的电绝缘性。导热绝缘材料用于电机行业时, 可有效地降低电机绕组的温升, 减小电机体积并增大功率输出。

三氧化二铝 (A l2 O3 )、氧化镁 (MgO )、氮化铝(A lN) 等无机粉体或晶须具有高导热率, 用其对聚合物进行复合改性能够取得一定效果的绝缘导热高分子材料。林晓丹用 MgO改性 PPS, 当其质量分数为 50%时, 所得 PPS/MgO导热复合材料的导热率为01516 W / (m·K) , 而刘运春等[ 4 ]用 A l2O3填充 PPS, 当填料质量分数为 50%时, 热导率达到了 01972 W /(m·K)。虽然在炭黑填充导电复合材料中, 双逾渗结构的研究已经很多。L i 等研究了炭黑填充不相容聚丙烯和环氧树脂复合体系, 发现了炭黑会选择性地分布在环氧树脂相中, 并且其加入使环氧树脂相在共混过程中摩擦增大更容易变形而倾向于形成连续相; 当环氧树脂固化后, 炭黑则倾向于分布在界面处, 大大地降低了其逾渗阈值。但是对于导热绝缘填料在聚合物中不均匀分布的研究目前还很少, 然而两者在理论上具有相似性。

本文以微米级的 A l2O3为导热填料, 制备了A l2O3填充 PPS合金复合材料, 重点研究聚苯乙烯 ( PS)、超高摩尔质量聚乙烯 (UHMW PE) 与 PPS的相容性之间的差异对填料在复合材料逾渗结构形成的影响, 并利用有限元分析软件 ABAQUS模拟计算得出的填料分布及相分布对热导率影响的规律予以分析。该方法目前虽然在导热聚合物材料中还鲜有应用, 但在金属材料方面的传热研究中已比较成功, 兰勇军等采用该方法对带钢热轧过程中温度演变的数值进行了模拟计算, 得到的理论结果与实验结果比较一致。

资料下载 :   PPS复合导热材料的研究与有限元模型分析-陈元武.docx


 
 
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