本文關(guān)鍵詞：雙連續(xù)相導(dǎo)熱復(fù)合材料成型工藝和性能的研究

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【摘要】：為了制備高導(dǎo)熱且力學(xué)性能優(yōu)良的導(dǎo)熱復(fù)合材料,本論文采用雙螺桿擠出造粒工藝、注塑成型工藝制備交聯(lián)、雙連續(xù)相、交聯(lián)／雙連續(xù)相導(dǎo)熱復(fù)合材料。主要研究了基體樹脂材料的交聯(lián)和雙連續(xù)相的形成對(duì)復(fù)合材料各方面性能的影響：首先,研究了接枝交聯(lián)、氧化鎂粒徑、改性氧化鎂表面所需硅烷偶聯(lián)劑含量、氧化鎂含量、添加流動(dòng)助劑對(duì)交聯(lián)導(dǎo)熱復(fù)合材料高密度聚乙烯(HDPE)/MgO性能的影響；其次,研究了雙連續(xù)相的表征方法、雙連續(xù)相形成、基體樹脂量、鱗片石墨(LG)含量、HDPE/尼龍6(PA6)配比、碳纖維(CF)的添加對(duì)雙連續(xù)相復(fù)合材料HDPE/PA6/LG性能的影響；最后,研究了交聯(lián)/雙連續(xù)相二者的協(xié)同作用對(duì)HDPE/PA6/LG導(dǎo)熱復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明：1.接枝交聯(lián)能夠保證HDPE/MgO復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的基礎(chǔ)上,提高材料的拉伸強(qiáng)度、耐熱性,尤其是能夠大幅提高材料的沖擊韌性；選用平均粒徑為55μm的MgO時(shí),材料的綜合性能最好,結(jié)晶度為70.3%,拉伸強(qiáng)度27.24MPa,熱變形溫度(HDT)為83.5℃,熱導(dǎo)率達(dá)0.447 W·(m·K)-；用1.0%硅烷改性MgO時(shí)能夠很好的改善MgO和HDPE間的相界面,材料的綜合性能最佳；拉伸強(qiáng)度、熱導(dǎo)率隨氧化鎂填充量的增加而增大,沖擊韌性也十分優(yōu)良,氧化鎂含量為70%時(shí)熱導(dǎo)率為1.065W·(m·K)-1,熱變形溫度為100.0℃,拉伸強(qiáng)度為35.64 MPa,沖擊強(qiáng)度為9.375 kJ/m2；脆斷面的SEM圖發(fā)現(xiàn)HDPE與Mg0相容性較佳。2.采用甲酸刻蝕PA6的方法對(duì)雙連續(xù)相進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)在HDPE/PA6的質(zhì)量比例為90/10,添加不同含量(50～65%)的LG時(shí)能夠形成雙連續(xù)相,且易成型加工,內(nèi)部缺陷較少,熱導(dǎo)率較高,當(dāng)LG含量為65%時(shí),材料的熱導(dǎo)率為1.964 W·(m·K)-1；當(dāng)LG添加量為60%,HDPE/PA6的比例為10/8、9/9、8/10時(shí)HDPE-PA6二者能夠形成雙連續(xù)相,當(dāng)HDPE/PA6配比為8/10時(shí),材料熱導(dǎo)率達(dá)2.463 W·(m-K)-1。選取HDPE/PA6配比為8/10體系,添加60%的LG、3%的CF,材料拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為42.68MPa和66.00 MPa,沖擊韌性十分優(yōu)良,HDT達(dá)163.4℃,比純HDPE高139.94%；熱導(dǎo)率提升到2.737 W·(m·K)-1,比純HDPE高7.92倍。3.實(shí)驗(yàn)證明,在雙連續(xù)相體系中引入交聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠提升材料的整體性能：相比未交聯(lián)體系,交聯(lián)-雙連續(xù)相HDPE/PA6/LG體系彈性模量為1594.77 MPa,增加了46.63%,拉伸強(qiáng)度為37.20 MPa,提升了3.56%,彎曲強(qiáng)度為67.46 MPa,提升了7.40%；交聯(lián)材料的沖擊韌性也十分優(yōu)良為5.23 kJ/m2,材料耐熱性較好HDT為129.0℃,交聯(lián)材料的熱導(dǎo)率為2.634W·(m·K)-1。總之,通過交聯(lián)、雙連續(xù)相形成、交聯(lián)/雙連續(xù)相協(xié)同作用及添加多種導(dǎo)熱填料的方法,能夠在保證高填充時(shí)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的同時(shí),最大程度的提升材料的力學(xué)性能,最終得到交聯(lián)-雙連續(xù)相導(dǎo)熱復(fù)合材料HDPE/PA6/LG/CF的彈性模量為2472.55 MPa,拉仲強(qiáng)度為45.73 MPa,彎曲強(qiáng)度為72.75 MPa,斷裂伸長率為1.75%,沖擊強(qiáng)度為3.40 kJ/m2,熱變形溫度為176.3℃,熱導(dǎo)為率3.214 W·(m·K)-1,滿足了LED散熱的市場需求。
【關(guān)鍵詞】：交聯(lián) 雙連續(xù)相 力學(xué)性能 導(dǎo)熱 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符號(hào)說明15-16
• 第一章 緒論16-30
• 1.1 課題研究背景和現(xiàn)狀16-17
• 1.2 高分子基導(dǎo)熱復(fù)合材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-23
• 1.2.1 金屬填充高分子材料18
• 1.2.2 金屬氧化物或非金屬氧化物填充高分子材料18-20
• 1.2.3 二元化合物填充高分子材料20-21
• 1.2.4 無機(jī)非金屬物質(zhì)填充高分子材料21
• 1.2.5 多元組分的填料混合填充高分子材料21-23
• 1.2.6 高分子導(dǎo)熱復(fù)合材料發(fā)展趨勢及前沿23
• 1.3 高分子材料力學(xué)性能改善方法23-26
• 1.3.1 添加填料法23-24
• 1.3.2 添加助劑法24
• 1.3.3 形成雙連續(xù)相法24-25
• 1.3.4 交聯(lián)法25-26
• 1.4 本課題的研究目的、內(nèi)容和意義26-27
• 1.4.1 課題研究目的26
• 1.4.2 課題研究內(nèi)容26-27
• 1.4.3 課題研究意義27
• 1.5 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)和難點(diǎn)27-30
• 1.5.1 課題創(chuàng)新點(diǎn)27-28
• 1.5.2 課題的研究難點(diǎn)28-30
• 第二章 單相交聯(lián)導(dǎo)熱復(fù)合材料的性能研究30-58
• 2.1 研究背景30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容30-33
• 2.2.1 具體實(shí)驗(yàn)原料及試劑30-31
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備31
• 2.2.3 單相交聯(lián)導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法和步驟31-32
• 2.2.4 材料測試與表征方法32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-57
• 2.3.1 接枝交聯(lián)對(duì)導(dǎo)熱復(fù)合材料性能的影響33-38
• 2.3.2 氧化鎂粒徑對(duì)交聯(lián)導(dǎo)熱復(fù)合材料性能的影響38-43
• 2.3.3 改性氧化鎂硅烷偶聯(lián)劑含量對(duì)交聯(lián)導(dǎo)熱復(fù)合材料性能的影響43-49
• 2.3.4 氧化鎂的量對(duì)交聯(lián)導(dǎo)熱復(fù)合材料性能的影響49-54
• 2.3.5 流動(dòng)助劑對(duì)交聯(lián)導(dǎo)熱復(fù)合材料性能的影響54-57
• 2.4 小結(jié)57-58
• 第三章 雙連續(xù)相導(dǎo)熱復(fù)合材料的性能研究58-82
• 3.1 研究背景58-59
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分59-61
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及原材料59
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備59-60
• 3.2.3 雙連續(xù)相導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法和步驟60
• 3.2.4 材料測試與表征方法60-61
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論61-80
• 3.3.1 HDPE-PA6雙連續(xù)相材料的表征61-64
• 3.3.2 PA6量對(duì)多相導(dǎo)熱復(fù)合材料性能的影響64-67
• 3.3.3 石墨量對(duì)雙連續(xù)相材料性能的影響67-73
• 3.3.4 HDPE/PA6配比對(duì)雙連續(xù)相材料性能的影響73-78
• 3.3.5 碳纖維的添加對(duì)雙連續(xù)相材料性能的影響78-80
• 3.4 小結(jié)80-82
• 第四章 交聯(lián)-雙連續(xù)相導(dǎo)熱復(fù)合材料的性能研究82-90
• 4.1 研究背景82-83
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分83-85
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及原材料83
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備83-84
• 4.2.3 交聯(lián)-雙連續(xù)相導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法和步驟84
• 4.2.4 材料測試與表征方法84-85
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論85-89
• 4.3.1 交聯(lián)對(duì)雙連續(xù)相材料性能的影響85-87
• 4.3.2 碳纖維的添加對(duì)交聯(lián)雙連續(xù)相材料性能的影響87-89
• 4.4 小結(jié)89-90
• 第五章 總結(jié)90-92
• 5.1 總結(jié)90-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 致謝96-98
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98-100
• 作者和導(dǎo)師簡介100-101
• 附件101-102

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1046362