原位復(fù)合制備PP-膨脹石墨導(dǎo)熱復(fù)合材料及其性能研究.pdf

1、由于聚合物材料具有來源廣泛、成本低廉、易加工成型等優(yōu)勢(shì)，使得其得到廣泛的應(yīng)用，但一般聚合物材料均為熱的絕緣體，限制了其在某些如電子包裝、化工傳熱等領(lǐng)域的應(yīng)用，因此，對(duì)如何提高聚合物材料的導(dǎo)熱性能已成為材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文主要以添加導(dǎo)熱填料來提高聚合物材料的導(dǎo)熱系數(shù)，以制備高導(dǎo)熱的聚合物復(fù)合材料，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　以石墨(NG)為導(dǎo)熱填料，聚丙烯(PP)為樹脂基體，采用熔融共混復(fù)合制備PP/石墨導(dǎo)熱復(fù)合材料，結(jié)果表明：

2、復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度隨石墨填充分?jǐn)?shù)的增加而迅速下降，而拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和模量均先增大后減??；以彈性體POE-g-MAH對(duì)PP/NG復(fù)合材料進(jìn)行增韌，當(dāng)石墨含量為40％時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳，拉伸強(qiáng)度為36MPa，此時(shí)沖擊強(qiáng)度約為4.8kJ/m2。對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行研究，在石墨填充分?jǐn)?shù)較低時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)呈線性增加，而當(dāng)體積分?jǐn)?shù)超過50％時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)發(fā)生突變，當(dāng)石墨體積分?jǐn)?shù)為60％時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)2.12 W/m

3、·K，研究?jī)煞N不同粒徑的石墨對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響，結(jié)果顯示大粒徑石墨更有利于提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能；采用毛細(xì)管流變儀對(duì)復(fù)合材料的流變性能進(jìn)行研究表明，同一剪切速率下，復(fù)合材料的表觀黏度隨石墨填充分?jǐn)?shù)的增加而逐漸增大，同一溫度下，非牛頓指數(shù)亦逐漸增大，復(fù)合材料的粘流活化能則隨石墨含量的增加而逐漸增大；DSC研究表明：石墨在聚丙烯結(jié)晶過程中具有異相成核的作用，提高了聚丙烯的結(jié)晶溫度Tp，而當(dāng)石墨填充分?jǐn)?shù)大于10％時(shí)，石墨的加入降低聚丙烯結(jié)晶度。

4、
　　以低溫可膨脹石墨同PP原位復(fù)合制備PP/膨脹石墨復(fù)合材料，雙螺桿中原位膨脹制備的膨脹石墨(EG)呈盤狀，粒徑小，徑厚比大，螺桿的剝離、剪切使得石墨(002)晶面衍射峰強(qiáng)度進(jìn)一步降低，而衍射角變化不大，即PP大分子鏈不能熔融插層進(jìn)入石墨層間；比較石墨和膨脹石墨對(duì)復(fù)合材料的性能影響表明：膨脹石墨對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響同石墨基本一致，但膨脹石墨更有利于提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)，且導(dǎo)熱系數(shù)閾值要低于PP/石墨復(fù)合材料，采用不同的導(dǎo)熱

5、模型對(duì)PP/EG復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，Maxwell-Eucken模型和Bruggeman模型在低填充分?jǐn)?shù)下適合對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，而Agari模型的理論值始終高于實(shí)驗(yàn)值；流變性能表明：PP及復(fù)合材料均為假塑性流體，同一剪切速率下，膨脹石墨的加入使得復(fù)合材料的表觀黏度先減小后增大，而粘流活化能則一直下降；最后研究了復(fù)合材料的非等溫動(dòng)力學(xué)，結(jié)果表明：EG的加入提高了聚丙烯的Tp，當(dāng)EG填充分?jǐn)?shù)小于20％時(shí)，結(jié)晶速率加快；修