填充型導(dǎo)熱聚芳醚腈復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚芳醚腈[poly（arylene ether nitriles），PEN]，作為一類綜合性能優(yōu)異的芳香雜環(huán)高分子聚合物，具有優(yōu)良的耐熱性、絕緣性、耐化學(xué)腐蝕及機(jī)械性能等，自其上世紀(jì)80年代初發(fā)明以來(lái)就受到廣泛關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)室通過(guò)分子設(shè)計(jì)合成了一系列聚芳醚腈樹(shù)脂，并以此為基礎(chǔ)開(kāi)展了結(jié)構(gòu)與性能、功能的研究，而有關(guān)聚芳醚腈的導(dǎo)熱性能卻少有研究。本文以端基交聯(lián)型聚芳醚腈（PEN-t-ph）作為基體，分別以改性Al2O3、石墨、碳納米管為導(dǎo)熱填料

2、，通過(guò)溶液共混將填料填充到PEN-t-ph聚合物基體中。為了促進(jìn)填料-基體兩相的界面相容性，我們首先對(duì)無(wú)機(jī)填料進(jìn)行了表面改性，并采用掃描電子顯微鏡（SEM）、熱失重分析儀（TGA）、傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)、紫外吸收光譜分析儀（UV-Vis）以及X射線衍射儀（XRD）等儀器研究表征了改性填料表面形貌和結(jié)構(gòu)。最后利用連續(xù)超聲技術(shù)和溶液流延方法制備了導(dǎo)熱PEN-t-ph聚合物基復(fù)合材料，并分別研究了填料含量、填料改性、熱處理對(duì)復(fù)合材

3、料的導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能以及熱穩(wěn)定性等的影響。
　　采用高導(dǎo)熱系數(shù)的無(wú)機(jī)填料填充聚合物材料可以明顯提高材料的導(dǎo)熱性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著改性Al2O3填料含量的增加，PEN-t-ph聚合物基復(fù)合材料的熱導(dǎo)率逐漸升高；將不同粒徑微米-納米混雜Al2O3按一定比例填充到PEN-t-ph樹(shù)脂中時(shí)，復(fù)合材料表現(xiàn)出比填充單一 Al2O3更優(yōu)異的導(dǎo)熱性能。用改性石墨填充PEN-t-ph，同樣也能改善PEN-t-ph材料的導(dǎo)熱性能，當(dāng)石墨的質(zhì)量分

4、數(shù)為16wt％時(shí)，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率是純樹(shù)脂的1.8倍；而且石墨經(jīng)過(guò)表面改性后，復(fù)合體系的導(dǎo)熱系數(shù)增加更加顯著。隨著導(dǎo)熱 MWCNT-boehmite填料添加量的增加，改性PEN-t-ph復(fù)合材料的的熱導(dǎo)率初始變化緩慢；當(dāng)填料含量達(dá)到一定臨界值時(shí)，材料的熱導(dǎo)率迅速增長(zhǎng)。當(dāng)MWCNT-boehmite的填充量達(dá)到15wt%時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)是0.881 W/mK，約是純樹(shù)脂的2.7倍。伴隨復(fù)合材料熱導(dǎo)率上升的同時(shí)，材料的力學(xué)性能不可避免