ASTM D149电压击穿试验仪产品参数表：

ASTM D149电压击穿试验仪

1 聚合物基体：

聚合物基体本身的导热性能对复合材料导热性能有着很大的影响，不同的基体与导热填料之间的相容性不一样使复合材料导热性能有所差异，常见的聚乙烯、聚丙烯、尼龙、橡胶等，其本征导热系数较低，不过绝缘性较好；聚噻吩、聚乙炔、聚苯胺等由于其分子内有共轭π键，电子可以通过共轭π键在分子内传递，使这类具有共轭π键的聚合物具有较高的导热系数，但是因为电子在共轭π键间的传递，使这类聚合物具有一定的导电性，使其在导热绝缘复合材料领域中的应用有着一定的限制。

2 填料种类：

导热复合材料所使用的导热填料一般有金属材料、碳材料、无机绝缘填料等，金属材料如金、银、铜、铁等，碳材料如碳纤维、石墨、石墨烯等，以及其他导热系数较高的无机绝缘材料，如二氧化硅、金属氧化物、氮化物等[11]。金属材料和碳材料虽然具有较高的导热系数，但是由于他们可以导电，导致金属材料和碳材料在导热绝缘复合材料上的应用受到了一定的限制，因此，在导热绝缘复合材料的制备上，大部分都会使用无机绝缘导热填料[12]。Chen Pan[13]等人以 h-BN 和AlN 为导热填料制备聚四氟乙烯复合材料，通过研究可知，填充 h-BN 的聚四氟乙烯复合材料具有更高的导热系数，其原因是 h-BN 填料具有更高的导热系数，在填充 h-BN 和 AlN 复合填料时，由于 h-BN 和 AlN 之间的协同作用使复合材料具有更好的导热性能。鲁川杨等人使用碳酸钙、高岭土、陶瓷粉和硅灰石粉为导热填料制备树脂复合材料，复合材料的导热系数分别增加了 29.39%、44.16%、53.88%、28.24%、23.65%、30.81%，可见复合材料的导热性能主要取决于聚合物基体和导热填料本身的导热性。

3 导热填料的填充量：

导热材料的填充量是影响复合材料导热性能非常重要的一个因素，当导热填料填充量较低的时候，由于导热填料在聚合物基体中是孤立，与聚合物基体形成的是海-岛体系，在聚合物基体中不能形成有效的导热通路，因此复合材料的导热性能得不到有效地提高。随着导热填料填充量的增加，分散在聚合物基体中时相互间可以有效地接触，导热填料与聚合物基体之间形成了海-海体系，在复合材料中形成了有效的导热通路，从而使复合材料的导热性能得到明显地提高。但是，当导热填料填充量过大时，会使复合材料的力学性能明显下降，而且，导热填料填充量过大会使复合材料的加工难度变大，不利于产品的批量生产[18]。因此，在导热绝缘复合材料的加工中，不仅要增强复合材料的导热性能还要兼顾复合材料的力学性能以及加工性。Tyler J.Quill等人将BN填充到 ABS中制备ABS复合材料，通过研究发现，BN 填充量未到 15wt%时，ABS 复合材料的导热系数增加较为缓慢，BN 填充量达到 15wt%后，ABS 复合材料的导热系数得到了明显地增加，原因是在 BN 填充量没有达到 15wt%之前，ABS 中的 BN 之间没有有效的连接，在填充量达到 15wt%后，ABS 复合材料中形成了有效的导热通路，使复合材料的导热性能得到了明显地提高。吴奇光[20]等人通过等离子体直流电弧法制备碳包覆铜纳米颗粒作为导热填料，然后以 107 硅橡胶为基体制备导热复合材料，随着导热填料填充量的增加复合材料的导热系数逐渐增大，当填充量大于5wt%时，由于导热填料堆砌密度增大使填料之间有效接触面积增大而使复合材料的导热性能明显提高。

4 导热填料的粒径：

对于导热填料而言，粒径较小的导热填料具有更大的比表面积，所以大粒径填料与基体之间的接触面积较小，两者之间发生的声子散射也较少，使得在导热填料填充量较少时，填充大粒径导热填料的复合材料具有更高的导热系数；当填充量较大时，具有更大比表面积的小粒径填料之间有着较高的堆砌程度，在填料填充量较大时，使用不同粒径填料进行复配可以提高填料的堆砌程度，使其在复合材料中可以形成更多且的导热通道，使复合材料的导热性能得到提高[21-22]。李珺鹏等人以不同粒径的氮化硼为导热填料制备了环氧树脂/玻璃纤维/氮化硼复合材料，实验表明使用小粒径氮化硼对复合材料导热性能增加效果更好，说明小粒径填料填充在基体中时更容易形成导热通道从而提高复合材料的导热性能。

5 导热填料的形貌：

导热填料有各种各样的形貌，常见的有片状、球形、针状、无规则等，不同形貌的导热填料由于相互之间的接触面积不一样，导致在复合材料中形成导热通路的难易程度不一样从而使复合材料的导热性能不一样，因此导热填料的形貌对复合材料的导热性能也有着很大影响。球形填料由于相互之间接触面积较小，对复合材料导热性的提高相对较差，但是球形填料流动性较好可以改善复合材料的加工性能，片状以及针状填料具有较大的长径比使填料之间更容易地接触从而在复合材料中形成更多的导热通路，利用不同形貌导热填料之间的协同作用可以更好的提高复合材料的导热性能。丁鹏等分别以片状氧化铝和球形氧化铝为导热填料制备尼龙复合材料，经研究发现当片状氧化铝填充量为 50wt%时，尼龙复合材料的导热系数是 0.838 W·m-1·K-1，是填充球形氧化铝时的两倍，可以看出导热填料的形貌对复合材料的导热性能的影响很大。Wei Yu[27]等人通过溶液合成方法制备出不同形貌的 CuO，然后以不同形貌 CuO 颗粒为填料制备导热油脂，通过实验发现在填料填充量较低的时候，填料的形貌对复合材料导热性能的影响较小，使用不同形貌填料对制备的复合材料的导热性能相差不大，当填料填充量较大时复合材料的导热性能出现明显差异，表明填料的形貌对导热通路的构建有着很大的影响。

6 导热填料的表面处理：

无机填料与聚合物基体之间的极性差异较大，导致声子在经过无机填料与聚合物基体的界面时会发生声子散射使复合材料的导热性能降低，而且会导致无机填料不能很好的分散在聚合物基体中，出现了团聚现象，无机填料在聚合物基体中的团聚不仅降低了复合材料力学性能，而且会影响复合材料的导热性能[28]。通过偶联剂等对无机填料进行表面改性可以改善无机填料与聚合物基体之间的相容性，使无机填料能够在聚合物基体中分散得更加均匀，从而提高复合材料的力学性能、导热性能等。在使用偶联剂对无机填料表面进行改性时，要注意偶联剂的使用量，当偶联剂使用量较少时，对无机填料表面改性效果不佳，偶联剂使用量较多时，会在无机填料表面包覆多层，导热填料表面的偶联剂可能会发生交联，形成热阻，降低了复合材料的导热性能。Jinghong Yu[30]等人通过超声离心技术制备氮化硼纳米片，然后分别在氮化硼纳米片接上十八烷基胺（ODA）和非共价官能化和超支化芳族聚酰胺（HBP）对氮化硼纳米片进行表面处理来改善氮化硼纳米片与环氧树脂界面之间的相互作用，通过 FTIR、核磁共振、TGA 以及透射电镜表征可以看出，ODA 和 HBP 已经成功接在了氮化硼纳米片表面且有效地改善了氮化硼与环氧树脂之间的相容性，经研究发现，氮化硼纳米片的表面改性可以有效提高环氧树脂复合材料的导热性能。Tian Chen[31]等人以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝在还原氧化石墨烯表面，然后以硅橡胶为基体制备硅橡胶复合材料，通过 AFM 和 XPS 进行表征可以看出，还原氧化石墨烯表面已经改性成功，经过改性后，有效地改善了还原氧化石墨烯与硅橡胶之间的界面作用，降低了两者之间的界面热阻，填充 2wt%改性还原氧化石墨烯硅橡胶复合材料的导热系数为 1.31W·m-1·K-1,使硅橡胶复合材料的导热性能得到了明显的改善。