聚丙烯-氮化硼導熱復合材料的制備、性能及熱導率模型研究.pdf

1、導熱高分子復合材料以其輕質、高熱導率、易加工成型、耐化學腐蝕等優(yōu)點在電氣電子、換熱器、航空航天等領域得到了廣泛應用。填充導熱填料可以提高復合材料熱導率。六方氮化硼(h-BN)具有較好的化學穩(wěn)定性、電絕緣性和優(yōu)異的導熱性能。本文在聚丙烯(PP)中填充h-BN，添加馬來酸酊接枝聚丙烯(PP-g-ma)和聚多巴胺，制備出具有較高熱導率的復合材料。
　　首先，以PP為基材、h-BN為填料，添加PP-g-ma，利用雙螺桿擠出機制備導熱復合材

2、料。采用XRD、SEM表征材料的微觀結構;同時對復合材料的力學性能和導熱性能進行分析。結果表明，PP-g-ma有利于增加PP與h-BN的界面黏結，增強復合材料拉伸強度和斷裂伸長率，顯著提高其熱導率。h-BN含量為25wt％時，添加PP-g-ma的復合材料熱導率為0.512W/(m·K)，相對于只添加h-BN的復合材料和PP基材，熱導率分別提高1.08和2.26倍。
　　其次，為改善h-BN與PP的相容性，在h-BN表面包裹一層聚多

3、巴胺，通過π-π鍵作用對h-BN進行非共價修飾(f-BN)，通過SEM、TGA、FTIR及接觸角實驗進行表征。聚多巴胺中的鄰苯二酚以及氨基會與PP-g-ma形成鍵合，顯著提高填料與基材之間的界面纏結。PP/PP-g-ma/f-BN復合材料中填料分散最好，孔洞、聲子散射最少，熱導率最高。PP/f-BN復合材料孔洞最多、存在一定團聚現象，導熱通道中斷較多。當填料含量為25wt％、添加2.5wt％ PP-g-ma時，PP/PP-g-ma/f-

4、BN復合材料熱導率為0.576W/(m·K)，相對于PP熱導率提高了2.59倍。
　　最后，為定量分析熱導率影響因素，根據復合材料的微觀結構，建立單胞。利用熱阻的方法，考慮填料各向異性熱導率，推導出含有片狀填料的復合材料等效熱導率計算公式。將單胞模型結果與經典模型及實驗結果進行比較，發(fā)現單胞模型計算結果與實驗結果吻合較好。根據單胞模型，當片狀填料沿特定方向排列時，可以顯著提高復合材料在該方向上的熱導率。以上模型結果可以為提高復合材