● 摘要
本文综述了填充型导热复合材料的发展和现状，并在此基础上介绍了本课题的立题背景。氧化铝(Al2O3)作为导热填料填充高密度聚乙烯(HDPE)的逾渗阈值较大，其导热性能的提高是以牺牲机械性能为代价的，故需对氧化铝进行表面有机化处理，以改善氧化铝和高密度聚乙烯的界面亲和性，从而提高Al2O3/ HDPE复合材料的综合性能。本文用了三种不同类型的表面处理剂包括硬脂酸、硅烷KH-230和大分子表面处理剂水性丙烯酸树脂对Al2O3进行表面有机化处理。利用红外光谱分析（FT-IR）、光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜（SEM）、接触角测定等一系列分析方法对处理前后的氧化铝进行表征，接触角测定发现硬脂酸和丙烯酸树脂处理的氧化铝的疏水性较硅烷处理的更好一些。通过TGA分析了不同表面处理剂在氧化铝表面有机物的包覆量。用双螺杆挤出和双辊筒开炼机两种工艺制备了Al2O3/ HDPE复合材料，并对表面处理前后的Al2O3填充制备的Al2O3/ HDPE复合材料的导热性能和力学性能进行了研究。研究发现：随氧化铝加入量的增加，导热系数显著增加，氧化铝含量超过40(wt)%以后，双螺杆工艺制备的复合材料导热系数开始下降，而且表面处理对导热系数的增加影响不大；对力学性能来说，未经表面处理的Al2O3/ HDPE复合材料在氧化铝含量为20(wt)%时即开始出现韧性提高的现象，到氧化铝含量为50(wt)%时出现明显的增韧现象，冲击强度可比纯HDPE提高一倍；经三种表面处理剂处理后的Al2O3/ HDPE复合材料冲击强度相对于未经表面处理体系有所下降，其中硅烷KH-230处理后下降最明显，已没有了增韧的现象。对拉伸性能来说，未经表面处理体系拉伸强度随氧化铝含量的增加下降较明显，到氧化铝含量为50(wt)%时下降一半。经三种表面处理剂处理之后的复合材料体系的拉伸强度都可以得到较好的改善，同时弹性模量也得到了较大的提高，其中用丙烯酸树脂处理后的氧化铝填充HDPE可以使拉伸强度提高73%，弹性模量可提高60%。研究发现用双螺杆挤出和双辊筒开炼机两种工艺得到的导热和力学性能趋势在氧化铝填充量小于40%时基本一致，超过40%时会出现较大的差别。本文进一步对复合材料的性能进行了微观分析，用SEM观察了表面处理前后Al2O3/ HDPE复合材料的冲击断面上HDPE基体塑性变形的行为；同时用DSC分析了表面处理前后Al2O3/HDPE复合材料结晶性能的变化，发现表面处理前后的氧化铝对HDPE的结晶性能影响不大；用DMA分析了不同表面处理剂处理前后Al2O3填充HDPE时与HDPE的相互作用。