PVDF基導(dǎo)熱導(dǎo)電復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、采用溶液法制備聚偏氟乙烯(PVDF)導(dǎo)熱導(dǎo)電復(fù)合材料，通過在鐵粉(Fe)/PVDF復(fù)合材料的固液轉(zhuǎn)化過程中施加磁場(chǎng)，使Fe粉顆粒在PVDF溶液中沿磁場(chǎng)線方向取向排列，從而改變了Fe顆粒在PVDF基體中的分布狀態(tài)，使復(fù)合材料的導(dǎo)熱閾值從20vol.％降低至5vol.％，并且在Fe含量為30vol.％時(shí)，經(jīng)磁場(chǎng)處理的Fe/PVDF復(fù)合材料顯示出更高的熱導(dǎo)系數(shù)。與此同時(shí)，該復(fù)合材料的導(dǎo)電閾值也從25vol.％降至7vol.％。本文還利用銀鏡反

2、應(yīng)制備了包覆致密銀(Ag)層的碳納米管(CNT)/PVDF復(fù)合材料，Ag顆粒的特殊分布狀態(tài)更有利于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，顯著提升了CNT/PVDF復(fù)合材料的熱導(dǎo)率值，并且這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使復(fù)合材料在不含CNT時(shí)就能形成完整的導(dǎo)電通路，PVDF@Ag復(fù)合材料的電導(dǎo)率值達(dá)到0.05s/m。
　　為了進(jìn)一步探究PVDF復(fù)合材料的綜合性能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，本文還研究了Fe/PVDF、CNT/PVDF以及Ag/PVDF復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶性能、晶型組成和流

3、變性能。結(jié)果表明:Fe顆粒與CNT對(duì)PVDF基體的非等溫結(jié)晶性能的影響有著相似的結(jié)果。填料的存在提供了結(jié)晶位點(diǎn)，加快了基體的結(jié)晶速率，并且當(dāng)填料量適當(dāng)時(shí)，這種影響作用越顯著。但是填料會(huì)阻礙聚合物鏈段運(yùn)動(dòng)，使PVDF基體無法完成整個(gè)結(jié)晶過程，降低基體結(jié)晶焓和絕對(duì)結(jié)晶度。另一方面，非等溫結(jié)晶過程的降溫速率也是影響PVDF復(fù)合材料結(jié)晶行為的重要因素。在快速降溫的條件下，PVDF復(fù)合材料具有更高的結(jié)晶速率，但是基體PVDF結(jié)晶過程時(shí)間的大幅縮短

4、，在一定程度上會(huì)降低其結(jié)晶度。而且，聚合物鏈段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間依賴性導(dǎo)致降溫速率越快，復(fù)合材料的結(jié)晶溫度越低，結(jié)晶溫度范圍越大。
　　從XRD結(jié)果分析可以看出，溶液法使PVDF在20.6°出現(xiàn)了新的衍射峰，該峰對(duì)應(yīng)β-PVDF晶型，而對(duì)應(yīng)α-PVDF的衍射峰卻被削弱。當(dāng)鐵粉加入后，在19.9°處又重新出現(xiàn)了α-PVDF晶型的衍射峰;且隨著鐵粉含量的增加，40°左右出現(xiàn)的γ-PVDF衍射峰消失，PVDF其他晶型的衍射峰強(qiáng)度也隨之降低。由此

5、表明，鐵粉的加入能夠在一定程度上促進(jìn)α-PVDF晶型的生長(zhǎng)。CNT和Ag顆粒對(duì)PVDF晶型的影響與Fe顆粒相似，但前者對(duì)α-PVDF晶型生長(zhǎng)的促進(jìn)作用更為顯著。
　　復(fù)合材料的模量和粘度隨著填料量的增大而增加。在Fe含量為20vol.％時(shí)，F(xiàn)e/PVDF復(fù)合材料的模量和粘度相比于填料量為15vol.％時(shí)有明顯提高，表明此時(shí)填料在復(fù)合材料內(nèi)部初步形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);當(dāng)CNT的含量大于5vol.％后，團(tuán)聚的CNT相互交疊，逐漸形成了完整的