中空二氧化硅微球的制備及其對聚合物復合材料導熱系數(shù)的影響

編號：NMJS08134

篇名：中空二氧化硅微球的制備及其對聚合物復合材料導熱系數(shù)的影響

作者：舒晶晶 陳劍 陳亞威 趙楚 汪謨貞 葛學武

關鍵詞： 中空二氧化硅微球 硅橡膠 導熱系數(shù) 隔熱材料

機構： 中國科學院軟物質化學重點實驗室 中國科學院能量轉換材料重點實驗室

摘要： 中空微球/聚合物復合材料的熱導系數(shù)與中空微球的含量和結構密切相關.本文以微米級單分散聚苯乙烯(PS)微球為犧牲模板,通過調控PS微球和正硅酸四乙酯(TEOS)的相對含量,制備了一系列表面包覆不同厚度SiO2的PS@SiO2核殼結構微球,用高溫煅燒去除PS模板后,得到不同球壁內外徑比(r/R)的中空SiO2(H-SiO2)微球.通過紅外光譜、掃描和透射電子顯微鏡等對H-SiO2微球的化學成分和形貌進行了表征,并進一步測定了不同含量和r/R的H-SiO2與聚二甲基硅氧烷(PDMS)復合后得到的H-SiO2/PDMS復合材料的導熱系數(shù),探究了H-SiO2微球的含量和r/R對復合材料導熱系數(shù)的影響.通過與中空微球/聚合物復合材料導熱系數(shù)的理論模型計算結果相比較,證實了只有當H-SiO2具有完整結構且r/R高于0.963時,其添加到PDMS中才能降低復合材料的熱導系數(shù),且下降程度隨H-SiO2含量增加而增大,從而提高復合材料的隔熱性能.與此同時,當H-SiO2添加量在質量分數(shù)5%以內時,H-SiO2/PDMS復合材料的力學性能也隨著H-SiO2含量增加而有所增加.H-SiO2質量分數(shù)為5%時,復合材料的拉伸強度和斷裂伸長率分別提高了100%和360%.本工作為高性能中空微球填充聚合物基隔熱材料的設計制備提供了理論和實驗指導.