填充型硅橡胶导热性能及微观结构的实验研究

摘要

导热橡胶作为一种具有优良综合性能的导热材料，目前被广泛应用于航空、航天、电子、电器领域中需要散热和传热的部位。硅橡胶由于其本身的优点可以作为导热橡胶基体，但是硅橡胶的导热率很低，一般通过填充导热填料的方法制得填充型导热硅橡胶。
　　 本文以甲基乙烯基硅橡胶为基胶，分别以碳化硅、氮化硅、石墨、二氧化硅作为导热填料填充硅橡胶，使用不同的方法和工艺制备出填充型导热硅橡胶。使用DSC、激光导热仪以及扫描电镜等分析仪器对试样的导热性能、微观结构进行测试和观察，主要研究了填料种类、填充量、粒径、形态以及制备工艺等因素对导热硅橡胶材料导热率和微观结构等性能的影响。
　　 研究结果表明：不同导热填料对复合材料的导热性能有不同的影响，一般导热性能较好的填料会赋予材料更高的导热性能，且片状填料更有利于导热网链的形成，从而获得更高的导热率。
　　 导热硅橡胶的导热率随填料填充量的增加而增大，但是在填充份数较小时，材料导热率的变化不大，当填充量达到一定份数之后，复合材料导热率的增大速度会变快，而后再缓慢下来。这是由于只有当填料在复合体系中的数量达到一定程度才能相互接触，形成导热网链。
　　 通过扫描电镜对低温脆断试样的断面进行观察，可以看出碳化硅和石墨填料的微观形态以及在橡胶基体中的分布情况。通过分析复合材料微观结构和导热率的关系，可以看出，微观结构对材料导热率有很大影响，使填料在橡胶基体中均匀分布以及使用长条片状的填料，都更有利于提高材料的导热率，这与导热网链的理论是一致的。