本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)熱絕緣聚丙烯復(fù)合材料的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來，具有導(dǎo)熱絕緣特性的高分子復(fù)合材料由于高分子本身優(yōu)良的電絕緣性能、耐腐蝕性、易加工性和較高的比強(qiáng)度，，有逐漸取代電子電器等領(lǐng)域中的傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料或?qū)崃悴考内厔�。通過填充適宜的導(dǎo)熱填料是制備聚合物基導(dǎo)熱絕緣材料的簡單可行的途徑，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。 本研究以聚丙烯（PP）為基材，根據(jù)導(dǎo)熱機(jī)理與導(dǎo)電機(jī)理的差異，研究了具有高導(dǎo)熱系數(shù)的天然鱗片石墨（C）填充PP的導(dǎo)電逾滲現(xiàn)象，以確定在PP/C體系中適宜的石墨含量。然后，在石墨含量一定的基礎(chǔ)上，以氮化硼（BN）和玻璃微片（GF）為導(dǎo)熱絕緣填料，以聚乙烯辛烯彈性體（POE）為增韌組分，分別探討了PP/C/BN、PP/C/GF和PP/POE/C/BN復(fù)合材料體系的組成對其形態(tài)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱絕緣性能、力學(xué)性能、流動性能和熱穩(wěn)定性的影響。這一研究為利用含高導(dǎo)熱導(dǎo)電填料的混雜填料體系研制聚合物基導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料奠定了基礎(chǔ)。 實驗結(jié)果表明，隨石墨含量的增加，PP/C復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)定地上升，未出現(xiàn)突增現(xiàn)象；而其體積電阻率則在石墨含量低于27wt%時保持在2.0×1015·cm以上，在石墨含量大于27wt%時急劇下降，表現(xiàn)出了逾滲現(xiàn)象。因此，石墨含量27wt%是使得PP仍具有良好絕緣性能的最大用量。此時，PP/C復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.858W/m·K1，仍然是良好的絕緣材料。 基于上述結(jié)果，本研究制備了石墨含量均為27wt%的PP/C/BN和PP/C/GF復(fù)合材料，表征了它們的導(dǎo)熱絕緣性能、力學(xué)性能、流動性能和熱穩(wěn)定性，對比分析了BN和GF的含量對它們的導(dǎo)熱絕緣性能和力學(xué)性能的影響。研究表明，就它們的導(dǎo)熱絕緣性能而言，隨BN含量的增加，PP/C/BN復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)定地上升，體積電阻率則呈緩慢下降趨勢；PP/C/GF復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)在GF含量低于15wt%時基本不變，在GF含量高于15wt%時會隨GF含量的增加而增加，其體積電阻率隨GF含量的增加有所下降，但在GF含量低于25wt%時均可保持在1.3×1015·cm以上。在BN和GF含量相同時，PP/C/BN復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)高于PP/C/GF復(fù)合材料，但其體積電阻率會低于PP/C/GF復(fù)合材料。就這兩個材料體系的力學(xué)性能而言，添加BN和GF均會在一定程度上導(dǎo)致其力學(xué)性能下降。當(dāng)BN含量為25wt%時，PP/C/BN復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到1.541W/m·K1，體積電阻率為1.0×1014·cm，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別為25.0MPa、5.8%、37.1MPa和1.67KJ/m2。 為了改善含大量導(dǎo)熱填料的PP/C/BN復(fù)合材料的力學(xué)性能，以POE為增韌組分，在石墨含量和BN含量分別為27wt%和25wt%的條件下，考察了POE對這一材料體系的增韌作用。結(jié)果表明，只有在POE含量高于10wt%時，表征復(fù)合材料韌性的斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度才隨POE含量的增加而明顯提高；而其拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度則隨POE含量的增加而降低。POE的添加對復(fù)合材料的導(dǎo)熱性基本沒有影響，但會導(dǎo)致其絕緣性能有所下降。當(dāng)POE含量為15wt%時，所制備的PP/POE/C/BN復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別為18.1MPa，11.7%，15.6MPa和2.86KJ/m2，導(dǎo)熱系數(shù)為1.452W/m·K1，體積電阻率為2.0×1012·cm，仍具有絕緣性。
【關(guān)鍵詞】：聚丙烯 導(dǎo)熱系數(shù) 體積電阻率 石墨 氮化硼 玻璃微片 聚乙烯辛烯彈性體
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O613.71;O632.12
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 導(dǎo)熱高分子材料的應(yīng)用13-14
• 1.2 導(dǎo)熱高分子材料的研究及其發(fā)展14-18
• 1.2.1 導(dǎo)熱高分子材料的分類14
• 1.2.2 填充型導(dǎo)熱高分子基體的選擇14
• 1.2.3 影響填充型導(dǎo)熱絕緣高分子材料性能的因素14-18
• 1.3 固體材料的導(dǎo)熱機(jī)理18-23
• 1.3.1 金屬晶體的導(dǎo)熱機(jī)理19
• 1.3.2 非金屬材料的導(dǎo)熱機(jī)理19-20
• 1.3.3 聚合物材料的導(dǎo)熱機(jī)理20
• 1.3.4 聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)理20-23
• 1.4 研究的目的、意義和研究內(nèi)容23-25
• 1.4.1 研究的目的和意義23-24
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容24-25
• 第二章 PP/C/BN 導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的制備與性能25-43
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實驗部分26-29
• 2.2.1 原料和試劑26
• 2.2.2 主要設(shè)備和儀器26
• 2.2.3 樣品的制備26-27
• 2.2.4 性能測試與表征27-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-41
• 2.3.1 石墨含量對 PP/C 復(fù)合材料的導(dǎo)熱絕緣性能的影響29-31
• 2.3.2 PP/C/BN 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與形態(tài)研究31-34
• 2.3.3 PP/C/BN 復(fù)合材料的組成對導(dǎo)熱絕緣性能的影響34-35
• 2.3.4 PP/C/BN 復(fù)合材料的組成對流動性能的影響35-36
• 2.3.5 PP/C/BN 復(fù)合材料的組成對力學(xué)性能的影響36-40
• 2.3.6 PP/C/BN 復(fù)合材料的組成對熱穩(wěn)定性能的影響40-41
• 2.4 小結(jié)41-43
• 第三章 PP/C/GF 導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的制備與性能43-55
• 3.1 引言43
• 3.2 實驗部分43-44
• 3.2.1 原料和試劑43-44
• 3.2.2 主要設(shè)備和儀器44
• 3.2.3 樣品的制備44
• 3.2.4 性能測試與表征44
• 3.3 結(jié)果與討論44-53
• 3.3.1 PP/C/GF 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與形態(tài)44-47
• 3.3.2 PP/C/GF 復(fù)合材料的組成對導(dǎo)熱絕緣性能的影響47-48
• 3.3.3 PP/C/GF 復(fù)合材料的組成對流動性能的影響48-49
• 3.3.4 PP/C/GF 復(fù)合材料的組成對力學(xué)性能的影響49-52
• 3.3.5 PP/C/GF 復(fù)合材料的組成對熱穩(wěn)定性的影響52-53
• 3.4 小結(jié)53-55
• 第四章 PP/POE/C/BN 導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的制備與性能55-68
• 4.1 引言55-56
• 4.2 實驗部分56-57
• 4.2.1 原料和試劑56
• 4.2.2 主要設(shè)備和儀器56
• 4.2.3 樣品的制備56-57
• 4.2.4 性能測試與表征57
• 4.3 結(jié)果與討論57-66
• 4.3.1 PP/POE/C/BN 復(fù)合材料的組成對力學(xué)性能的影響57-62
• 4.3.2 PP/POE/C/BN 復(fù)合材料的組成對導(dǎo)熱絕緣性能的影響62-64
• 4.3.3 PP/POE/C/BN 復(fù)合材料的組成對流動性能的影響64-65
• 4.3.4 PP/POE/C/BN 復(fù)合材料的組成對熱穩(wěn)定性能的影響65-66
• 4.4 小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果73-74
• 致謝74-75
• 附件75

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)熱絕緣聚丙烯復(fù)合材料的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：356393