聚合物高分子材料中导热系数检测方案(导热仪)

The global leader in non-destructive thermal conductivity testing solutionwww.ctherm.com.cn C-Therm Technologies Ltd. TCi导热系数分析仪在聚合物复合材料上的应用 导热材料广泛应用于换热工程、采暖工程、电子信息等领域。传统的导热材料多为导热性能较好的金属材料，但由于金属材料的抗腐蚀性能差而限制了其在化工领域的应用。大多数聚合物材料具有优良的耐腐蚀性能和力学性能，但它们大多是热的不良导体，导热系数不大，因此要拓展其在导热领域的应用，提高导热性能是关键。 提高聚合物导热性能主要有以下两种途径，第一，合成具有导热系数高的结构聚合物，如具有良好导热性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等，或具有完整结晶性，通过声子实现导热的聚合物。目前对以上高导热聚合物的研究更多的关注其导电性，其导热性能的研究还未引起足够重视；而完整结晶高度取向的聚合物物然有良好的导热性能，但制造工艺复杂。第二，使用高导热性的金属或无极填料填充聚合物材料，这种方法比较常用。这样得到的导热材料价格低廉、易加工成型，经过适当的工艺处理或配方调整可以应用于某些特殊领域。 导热系数分析仪 ●工作原理 。技术指标 导热系数测试范围：0~500W/mK 广泛温度范围：-50~200℃ 无需样品制备，无损测试 测试时间快速：0.8~2.5秒 适用范围：可测试固体，液体，粉体，胶体 最小测试样品尺寸：0.67"(17mm)直径 最大测试样品尺寸：不限 (1)施加已知电流到探头发热线圈上，向被测样品提供一小股热量；(2)受专利保护的“guard ring”技术，能够防止热量散失，保证热量沿着径向单向传递到被测样品。热量使得被测物体及探头接触面的温度上升，在探头上产生电压降； (3)通过探头表面的电压变化测定样品的热物性。 。应用案例 金属材料填充型聚合物基导热复合材料，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，常用的金属粉末有银、铜、锡、铝、铁等。与金属粉相比，相应的金属氧化物的导热性能较差，但是能保证最终制品具有良好的电绝缘性。 添加铜纳米粒子的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)导热性能研究 第二工业大学的谢教授[1]采用液相还原法制备了铜纳米颗粒，并研究了不同体积含量铜纳米粒子对PMMA热性能的影响 图1.铜纳米粒子/PMMA-DMF混合状态 图2...不同铜纳米粒子体积含量在室温下对PMMA导热系数的影响 图3.添加20%铜纳米粒子的PMMA和纯PMMA导热系数对比 添加20%体积含量的铜纳米粒子的PMMA导热系数高于纯PMMA材料，纯PMMA材料的导热系数随着温度升高而有一定程度的提升。铜纳米粒子的体积分数越高， PMMA的导热系数越大，体积分数和导热系数呈线性关 碳纳米材料填充聚合物基复合材料 碳纳米材料主要包括石墨烯、碳纳米管、富勒烯等，其是纳米技术领域不可或缺的材料。因为碳纳米材料兼具高热导率和密度小的特点，是一类非常有价值的导热填料，在制备高热导的聚合物基符合材料方面已显示出明显的优势。 石墨烯/环氧对脂复合材料 华侨大学陈教授[2]通过球磨技术制备了石墨烯纳米片/树脂复合材料，并研究了复合材料的导热性能。 图1.石墨烯和树脂复合材料的SEM图(a)球磨法制备；(b)超声法制备 图2..不同方法制备的复合材料导热系数 图3.球磨法制备的复合材料不同球磨时间的导热系数 球磨法制备的复合材料导热系数高于同比例超声法制备的复合材料导热系数，可归因于球磨法制备的复合材料中石墨烯片的分散性好，且大的比表面积可增大高分子材料与石墨烯的接触面积，提高复合材料中声子的传导。相同球磨时间下，石墨烯含量20%的复合材料导热系数高于石墨墨含量10%的复合材料导热系数，且石墨烯含量越大，越需要更长的球磨时间才能达到导热系数的最大值。过量的球磨将会导致石墨烯片层结构缺陷，导热系数降低。 碳纳米管和聚二甲基硅氧烷复合材料 马来西亚理科大学Mariatti教授[1]研究了表面功能化的多壁碳纳米管对聚二甲基硅氧烷性能的影响。 (a) 图1.MWNT/PDMS 复合材料SEM图 (a)U-MWNT/PDMS； (b) D-MWNT/PDMS； (C)SD-MWNT/PDMS ( 注：无改性的MWNTs (U-MWNTs)， 联苯-甲醇-功能化碳纳米管(D-MWNTs)，硅烷化联苯-甲醇-功能化碳纳米管(SD-MWNTs) ) 图2. MWNT/PDMS复合材料的导热系数和电导率 碳纳米管的添加量越大，导热系数越大，相同体积分数下， SD-MWNT/PDMS复合材料的导热系数要高于U-MWNT和D-MWNT。因为SD-MWNT/PDMS复合材料中，碳纳米管在基质中分散更加均匀，可提高PDMS和MWNT之间的热量传递。 陶瓷粉体增强聚合物复合材料 陶瓷粉体增强聚合物已被广泛应用在电子材料上，在研究导热聚合物复合材料时，针对绝缘领域的导热材料的应用，一些陶瓷填料的应用受到广泛重视，例如氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化铝等。台夫特理工大学的Tsekmes教授[4]研究了陶瓷添加的树脂复合材料的导热性能。 表1.不同陶瓷添加的树脂复合材料 Average filler Surface Sample Base material Filler type size (nm) treatment E-MgO Epoxy resin CY231/HY925 Magnesium oxide 22 Yes E-AIN Epoxy resin CY231/HY925 Aluminum nitride 60 Yes E-Al2O3 Epoxy resin CY231/HY925 Aluminum oxide 30 Yes E-hBN Epoxy resin CY225/HY225 Hexagonal boron nitride 70 Yes E-cBN Epoxy resin CY225/HY225 Cubic boron nitride 150 Yes 图1.不同陶瓷添加的树脂复合材料导热系数 同种陶瓷/树脂复合材料，导热系数和添加量呈线性关系。 导热聚合物复合材料的研究与开发已成为功能性复合材料的研究热点之一。多种导热填料的研究丰富了导热聚合物复合材料的性能与应用，特别是纳米导热填料的研究成为获得性能优异的导热聚合物复合材料提供了新的途径。 C-Therm的TCi导热系数仪测试范围广泛，且快速准确，能够测试导热系数范围下限为0.01W/mK，非常适合气凝胶及其隔热材料导热系数的测试，我们也会不断努力，完善和改进我们的技术水平，不断满足科研应用的需求，为材料事业的发展贡献自己的一份力量。 我们的客户： 3M Kodak 联系我们 C-THERM 邮箱： jzhang@ctherm.com 电话：13162718817 中文网站： www.ctherm.com.cn 上海办事处：虹口区花园路128号7街区D座201室 北京办事处：北京市朝阳区马泉营香江北路8号华人写字楼D06室 导热材料广泛应用于换热工程、采暖工程、电子信息等领域。传统的导热材料多为导热性能较好的金属材料，但由于金属材料的抗腐蚀性能差而限制了其在化工领域的应用。大多数聚合物材料具有优良的耐腐蚀性能和力学性能，但它们大多是热的不良导体，导热系数不大，因此要拓展其在导热领域的应用，提高导热性能是关键。提高聚合物导热性能主要有以下两种途径，第一，合成具有导热系数高的结构聚合物，如具有良好导热性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等，或具有完整结晶性，通过声子实现导热的聚合物。目前对以上高导热聚合物的研究更多的关注其导电性，其导热性能的研究还未引起足够重视；而完整结晶高度取向的聚合物虽然有良好的导热性能，但制造工艺复杂。第二，使用高导热性的金属或无极填料填充聚合物材料，这种方法比较常用。这样得到的导热材料价格低廉、易加工成型，经过适当的工艺处理或配方调整可以应用于某些特殊领域。