石墨烯微片-碳納米管-HDPE導熱復合材料的制備及性能研究.pdf

1、近年來，微電子封裝技術和集成技術的快速發(fā)展，電子元器件的輸出功率越來越大而體積卻越做越小，如果導熱件不能及時地將多余的熱量傳遞出去，必將影響設備的使用壽命。高分子材料因其良好的綜合性能，已被廣泛應用于航天航空、交通運輸、化工等多個領域。但傳統(tǒng)高分子材料的熱導率較低，這極大地限制了其作為導熱材料在工業(yè)上的應用。所以，研制出綜合性能優(yōu)異的導熱高分子材料已經成為科研人員的研究熱點。本文以高密度聚乙烯（HDPE）為基體，分別以自制的雜化碳材料、

2、復配碳材料、雜化碳材料/碳化硅為導熱填料，制備導熱高分子復合材料。主要概括為以下內容:
　　首先，采用化學方法對石墨烯微片和碳納米管進行表面改性，再通過硅烷偶聯劑使石墨烯微片和碳納米管接枝在一起。利用傅立葉紅外光譜、X射線光電子能譜、熱失重分析、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對石墨烯微片-碳納米管雜化材料的結構和形貌進行表征，實驗結果表明硅烷偶聯劑以酰胺基和酯基分別連接著碳納米管和石墨烯微片，這說明了碳納米管成功地接枝到石墨烯微片

3、上。
　　分別將石墨烯微片-碳納米管雜化填料和石墨烯微片/碳納米管復配填料添加到HDPE中，研究雜化體系和復配體系對復合材料綜合性能的影響。結果表明雜化填料在基體中的分散性良好，復配填料粒子團聚嚴重，極大地降低了復合材料的加工流動性。復配填料體系熱導率高于雜化填料體系熱導率，但體積電阻率卻出現相反的實驗結果。當復配填料中石墨烯微片和碳納米管的質量比為2∶1時，添加20wt％復配填料可獲得最高的熱導率，1.04Wm-1k-1,而相同

4、填充量下，添加雜化填料的復合材料熱導率都低于1Wm-1k-1。填料含量為5wt％，復配填料體系的體積電阻率大幅度下降，而雜化填料體系的體積電阻率保持在1015Ω·cm以上，電絕緣性優(yōu)異。當石墨烯微片和碳納米管的接枝比為2∶1時，雜化填料對HDPE具有很好的成核作用，提高了復合材料的結晶速率和力學性能。在高填充時可有效提高復合材料的熱導率，為制備綜合性能優(yōu)異的高導熱聚合物基復合材料提供了一條新的思路。
　　以石墨烯微片和碳納米管接枝

5、比為2∶1的雜化碳材料、碳化硅為導熱填料，研究三元體系對HDPE復合材料綜合性能的影響。結果表明復合材料的導熱系數隨著SiC含量的增加而穩(wěn)定升高，但體積電阻率卻呈下降趨勢。SiC填充量為50wt％時，體系熱導率提高了136％，體積電阻率從3.21×108Ω·cm降低到了9.89×106Ω·cm。28.6wt％SiC對復合材料有異相成核的作用，提高了結晶速率，隨著SiC含量進一步增加，復合材料半結晶時間延長。填料粒子之間的網絡結構很強，體