本文關(guān)鍵詞：高導(dǎo)熱聚偏氟乙烯復(fù)合材料的制備及性能研究　出處：《中北大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 超級富勒烯 碳納米管 石墨烯 MXene 復(fù)合材料 熱性能

【摘要】：隨著電子集成技術(shù)的迅速發(fā)展,電子元器件,電子設(shè)備越來越向著小、輕、薄等方向發(fā)展,然而隨著工作頻率的不斷增加,電子器件就會不可避免地產(chǎn)生大量由于電功率損耗的熱量,這就導(dǎo)致一些對溫度敏感的元器件失效。因此,研制高導(dǎo)熱的散熱材料就成立一個亟待解決的問題。高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料因?yàn)槿菀准庸?物理化學(xué)性能優(yōu)異,贏得了人們廣泛的關(guān)注,現(xiàn)在已在航天器、汽車和電子器件,電機(jī)電器中獲得了廣泛應(yīng)用。本文以超級富勒烯(SF),碳納米管(CNT),石墨烯納米片(GS)和MXene(Ti3C2Tx)作為納米導(dǎo)熱填料,以聚偏氟乙烯(PVDF)為基體,分別制備了PVDF/SF,PVDF/CNT,PVDF/GS和PVDF/MXene復(fù)合材料,然后就以下兩個方面進(jìn)行探索研究。(1)采用溶液共混和熱壓的方法,將相同質(zhì)量的超級富勒烯,碳納米管,石墨烯三種納米碳材料分別添加到PVDF基體中制備出了三種不同的PVDF基復(fù)合材料。然后我們系統(tǒng)地研究了這三種不同維度的碳材料對PVDF的導(dǎo)熱性能,熱穩(wěn)定性能,動態(tài)熱機(jī)械性能,等方面的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:1)三種碳材料的加入對PVDF基體導(dǎo)熱性能都有所提高,但增強(qiáng)的效果有所不同。與純PVDF相比,當(dāng)填量比例為20 wt%時,PVDF/SF,PVDF/CNT和PVDF/GS熱導(dǎo)率分別為0.194,0.604和2.06 W/mK,分別提高了2.6%,220%,1000%。這表明了二維GS的在導(dǎo)熱增強(qiáng)方面比一維CNT,零維SF有很大的優(yōu)勢。2)PVDF/SF,PVDF/CNT和PVDF/GS具有較好的熱穩(wěn)定性能,尤其是GS將PVDF的熱分解溫度提升了14°C左右。3)PVDF基復(fù)合材料的動態(tài)熱機(jī)械性能比純PVDF優(yōu)異很多,當(dāng)溫度為-80°C時,PVDF/SF,PVDF/CNT,PVDF/GS復(fù)合材料的儲存模量分別達(dá)到5.6,6.2,8.1 GPa,與純PVDF相比,分別提升了60%,77.1%,131%。(2)以Ti_3AlC_2三元鈦碳化合物為母體材料,先使用氫氟酸(HF)對其刻蝕,然后用氮氮-二甲基甲酰胺(DMF)插層并輔以超聲作用,從而制備出少層甚至單層MXene。最后將制備的MXene添加到PVDF基體中制備出了PVDF/MXenes復(fù)合材料。利用LFA 447激光導(dǎo)熱儀,動態(tài)熱機(jī)械分析儀(DMA)等儀器對不同含量MXene的PVDF/MXenes復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能,動態(tài)熱機(jī)械和熱穩(wěn)定性等性能方面進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明:1)使用氫氟酸(HF)刻蝕鈦碳化鋁(Ti_3AlC_2),經(jīng)過超聲作用,可以制備出層數(shù)很少的MXene納米片。2)MXene納米片的加入可以增強(qiáng)了PVDF的導(dǎo)熱性能,當(dāng)MXene的含量分別為1 wt%,2 wt%,3 wt%,4 wt%,5 wt%時候,PVDF/MXene復(fù)合材料的熱導(dǎo)率分別為0.183,0.233,0.265,0.306和0.363 W/mK,與純PVDF相比,分別提高了4%,33%,51%,75%和107%。3)PVDF/MXene復(fù)合材料的熱機(jī)械性能因?yàn)镸Xene納米片的加入而得到了較好的改善,尤其是當(dāng)MXene含量在5 wt%的時候,PVDF/MXene復(fù)合材料的儲存模量高達(dá)7.5 GPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-25.5°C,這相對于純PVDF分別提高了64%和6.5°C。
[Abstract]:With the rapid development of electronic integration technology, electronic components and electronic devices are more and more small, light, thin and so on. However, with the increasing of working frequency. Electronic devices will inevitably produce a large amount of heat due to loss of electrical power, which will lead to the failure of some temperature-sensitive components. It is an urgent problem to develop heat dissipation materials with high thermal conductivity. Because of its easy processing and excellent physical and chemical properties, high thermal conductivity polymer matrix composites have attracted wide attention and have been widely used in spacecraft. Automotive and electronic devices, motor and electrical appliances have been widely used in this paper with super fullerene SFN, carbon nanotubes (CNT). PVDF/SF was prepared by using graphene nanocrystalline glutathione (GSH) and MXenebutadiene Ti3C2Tx as nano-thermal conductive fillers and polyvinylidene fluoride (PVDF) as the matrix. PVDF / CNT / PVDF / GS / PVDF/MXene composites, and then explored the following two aspects of research. 1) solution blending and hot pressing method. Will be the same mass of super fullerenes, carbon nanotubes. Three kinds of graphene nano-carbon materials were added to the PVDF matrix to prepare three different PVDF matrix composites. Then we systematically studied the thermal conductivity of the three different dimension carbon materials to PVDF. Performance. The experimental results show that the addition of three kinds of carbon materials can improve the thermal conductivity of PVDF matrix. Compared with pure PVDF, the thermal conductivities of PVDF / SFN / CNT and PVDF/GS were 0.194 when the filling ratio was 20 wt%. 0.604 and 2.06 W / mK, respectively, increased 2.6and 220k1000, respectively, indicating that two-dimensional GS has a higher thermal conductivity than one-dimensional CNT. Zero-dimensional SF has a great advantage. 2PVDF / SFF / CNT and PVDF/GS have better thermal stability. In particular, GS raised the thermal decomposition temperature of PVDF by 14 擄C or so. The dynamic thermal mechanical properties of the composites were much better than that of pure PVDF, when the temperature was -80 擄C. The storage modulus of PVDF / CNT / PVDF / GS composites reached 5.6 ~ 6.2g / g Pa, respectively, compared with pure PVDF. The Ti_3AlC_2 ternary titanium carbohydrate was used as the parent material, and was first etched with hydrofluoric acid (HFH). Then nitrogen-dimethylformamide (DMF) was intercalated with ultrasound. Finally, the PVDF/MXenes composites were prepared by adding the prepared MXene to the PVDF matrix. The PVDF/MXenes composite was prepared by LFA. 447 laser thermal conductors. Thermal conductivity of PVDF/MXenes Composites with different MXene content by dynamic Thermomechanical Analyzer (DMA). The dynamic thermo-mechanical and thermal stability properties were studied. The results showed that: 1) the titanium carbide Ti3AlC2C _ 2 was etched by using HFHFH _ (HFC), and the ultrasonic action was used to etch the Ti _ 3AlC _ 2C _ (2). The thermal conductivity of PVDF can be enhanced when the content of MXene is 1 wt%. The thermal conductivity of PVDF / MXene composite is 0.183 / 0.233 / 0.265, respectively. Compared with pure PVDF, 0.306 and 0.363W / MK increased 40.306 and 0.363W / MK, respectively. The thermomechanical properties of 75% and 107% PVDF / MXene composites were improved by the addition of MXene nanoparticles. Especially, the storage modulus of PVDF / MXene composite is up to 7.5 GPA when the MXene content is 5 wt%, and the glass transition temperature is -25.5 擄C. Compared with the pure PVDF, it increased by 64% 擄C and 6.5 擄C.
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB332

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