片状FeSiAl/Al2O3共填充聚偏氟乙烯复合材料的吸波导热性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.09.007

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (9): 44-50.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.09.007

片状FeSiAl/Al₂O₃共填充聚偏氟乙烯复合材料的吸波导热性能研究

张之琪, 李润焘, 杨瑞程, 代云良, 章晓娟(), 温变英()

北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048

收稿日期:2023-05-29 出版日期:2023-09-26 发布日期:2023-09-18
通讯作者: 章晓娟（1989—），女，副教授，主要从事电磁功能型高分子基纳米复合材料研究，zhxiaojuan@btbu.edu.cn
温变英（1964—），女，教授，主要从事高分子功能复合材料与绿色复合材料研究，wenby@btbu. edu. cn
E-mail:zhxiaojuan@btbu.edu.cn;wenby@btbu. edu. cn
基金资助:
大学生科学研究与创业行动计划(G013)

Study on wave absorption and thermally conductive performance of flaky FeSiAl/Al₂O₃ co⁃filled polyvinylidene fluoride composites

ZHANG Zhiqi, LI Runtao, YANG Ruicheng, DAI Yunliang, ZHANG Xiaojuan(), WEN Bianying()

College of Chemistry and Materials Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2023-05-29 Online:2023-09-26 Published:2023-09-18
Contact: ZHANG Xiaojuan, WEN Bianying E-mail:zhxiaojuan@btbu.edu.cn;wenby@btbu. edu. cn

摘要/Abstract

摘要：

以片状铁硅铝（FeSiAl）与氧化铝（Al₂O₃）为功能填料、聚偏氟乙烯（PVDF）为基体制备了系列吸波导热复合材料，同时加入硅烷偶联剂进行表面改性，详细研究了不同填料的配比与偶联剂处理对复合材料吸波和导热性能的影响。结果表明，经偶联剂处理后，当片状FeSiAl与Al₂O₃的填充量都仅为20 %（质量分数，下同）时即获得良好吸波性能，最低反射损耗值达到了-37.1 dB，而当FeSiAl与Al₂O₃的含量分别为20 %和30 %时，热导率较纯PVDF提升了168.2 %；通过将片状FeSiAl和Al₂O₃两种填料进行复配并结合偶联剂处理，在较低填充量下实现了吸波和导热性能的兼顾提升。

关键词: 片状铁硅铝, 片状氧化铝, 聚偏氟乙烯, 吸波性能, 导热性能

Abstract:

A series of microwave absorbing and thermally conductive composites were prepared using polyvinylidene fluoride （PVDF） as a matrix resin， flaky FeSiAl and alumina （Al₂O₃） as functional fillers， and silane coupling agent as a surface modifier. The effects of filler content and coupling agent treatment on the wave absorption and thermal conductive performance of the composite samples were intensively investigated. The results indicated that when only 20 wt% of surface⁃treated FeSiAl and Al₂O₃ was incorporated as fillers， the PVDF/FeSiAl/Al₂O₃ composites exhibited good wave absorbing performance， and their lowest reflection loss value was -37.1 dB. When the contents of FeSiAl and Al₂O₃ were 20 wt% and 30 wt%， respectively， the composites obtained an increase in thermal conductivity by 168.2 % compared to pure PVDF. Through a combination of flake FeSiAl and Al₂O₃， followed by the surface treatment with a coupling agent， the wave absorption and thermal conductive performance were both improved at a low filler content.

Key words: flaky fesial, flaky alumina, polyvinylidene fluoride, wave absorption property, thermally conductive performance

中图分类号:

TQ325.4

张之琪, 李润焘, 杨瑞程, 代云良, 章晓娟, 温变英. 片状FeSiAl/Al₂O₃共填充聚偏氟乙烯复合材料的吸波导热性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(9): 44-50.

ZHANG Zhiqi, LI Runtao, YANG Ruicheng, DAI Yunliang, ZHANG Xiaojuan, WEN Bianying. Study on wave absorption and thermally conductive performance of flaky FeSiAl/Al₂O₃ co⁃filled polyvinylidene fluoride composites[J]. China Plastics, 2023, 37(9): 44-50.

图/表 8

样品编号	PVDF质量分数/%	FeSiAl质量分数/%	Al₂O₃质量分数/%	偶联剂
FeSiAl/Al₂O₃/PVDF （S⁃1）	70	20	10	处理
FeSiAl/Al₂O₃/PVDF （S⁃2）	60	20	20	处理
FeSiAl/Al₂O₃/PVDF （S⁃3）	50	20	30	处理
FeSiAl/Al₂O₃/PVDF （S⁃4）	70	20	10	-
FeSiAl/Al₂O₃/PVDF （S⁃5）	60	20	20	-
FeSiAl/Al₂O₃/PVDF （S⁃6）	50	20	30	-
FeSiAl/PVDF⁃20wt%	80	20	0	-
Al₂O₃/PVDF⁃10wt%	90	0	10	-
Al₂O₃/PVDF⁃20wt%	80	0	20	-
Al₂O₃/PVDF⁃30wt%	70	0	30	-

表1 不同配方时填料成分、含量的对比

Tab.1 Comparison of filler composition and content in different formulations

图1 （a） FeSiAl、（b） Al2O3的SEM照片以及（c） FeSiAl和Al2O3的XRD图谱

Fig.1 SEM of （a） FeSiAl and （b） Al2O3，（c） XRD patterns of FeSiAl and Al2O3

图2 FeSiAl/Al2O3/PVDF复合材料的断面SEM照片

Fig.2 SEM images of the section of FeSiAl/Al2O3/PVDF composites

图3 复合材料的电磁参数

Fig.3 The electromagnetic parameters of the composites

图4 6种复合材料反射损耗的三维图

Fig.4 Three dimensional diagram of reflection loss of six composites

图5 不同复合材料的（a）最佳反射损耗曲线、（b）阻抗比和（c）衰减常数

Fig.5 （a） optimum reflection loss curve，（b） impedance matching ratio，（c） attenuation constant of different composites

图6 不同填料在一定填充量时复合材料的热导率

Fig.6 Thermal conductivity of composites with different fillers of certain filling quantity

图7 不同填充量和偶联剂处理对PVDF/FeSiAl/Al2O3复合材料导热性能的影响

Fig.7 Effects of different filling quantities and coupling agent treatment on the thermal conductivity of PVDF/FeSiAl/Al2O3 composites

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Study on wave absorption and thermally conductive performance of flaky FeSiAl/Al₂O₃ co⁃filled polyvinylidene fluoride composites

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