原位復合制備PP-膨脹石墨導熱復合材料及其性能研究.pdf

1、由于聚合物材料具有來源廣泛、成本低廉、易加工成型等優(yōu)勢，使得其得到廣泛的應用，但一般聚合物材料均為熱的絕緣體，限制了其在某些如電子包裝、化工傳熱等領域的應用，因此，對如何提高聚合物材料的導熱性能已成為材料科學領域研究的熱點。本文主要以添加導熱填料來提高聚合物材料的導熱系數，以制備高導熱的聚合物復合材料，主要研究內容如下：
　　以石墨(NG)為導熱填料，聚丙烯(PP)為樹脂基體，采用熔融共混復合制備PP/石墨導熱復合材料，結果表明：

2、復合材料的沖擊強度隨石墨填充分數的增加而迅速下降，而拉伸強度、彎曲強度和模量均先增大后減小；以彈性體POE-g-MAH對PP/NG復合材料進行增韌，當石墨含量為40％時，復合材料的力學性能最佳，拉伸強度為36MPa，此時沖擊強度約為4.8kJ/m2。對復合材料的導熱系數進行研究，在石墨填充分數較低時，復合材料的導熱系數呈線性增加，而當體積分數超過50％時，導熱系數發(fā)生突變，當石墨體積分數為60％時，復合材料的導熱系數可達2.12 W/m

3、·K，研究兩種不同粒徑的石墨對導熱系數的影響，結果顯示大粒徑石墨更有利于提高復合材料的導熱性能；采用毛細管流變儀對復合材料的流變性能進行研究表明，同一剪切速率下，復合材料的表觀黏度隨石墨填充分數的增加而逐漸增大，同一溫度下，非牛頓指數亦逐漸增大，復合材料的粘流活化能則隨石墨含量的增加而逐漸增大；DSC研究表明：石墨在聚丙烯結晶過程中具有異相成核的作用，提高了聚丙烯的結晶溫度Tp，而當石墨填充分數大于10％時，石墨的加入降低聚丙烯結晶度。

4、
　　以低溫可膨脹石墨同PP原位復合制備PP/膨脹石墨復合材料，雙螺桿中原位膨脹制備的膨脹石墨(EG)呈盤狀，粒徑小，徑厚比大，螺桿的剝離、剪切使得石墨(002)晶面衍射峰強度進一步降低，而衍射角變化不大，即PP大分子鏈不能熔融插層進入石墨層間；比較石墨和膨脹石墨對復合材料的性能影響表明：膨脹石墨對復合材料力學性能的影響同石墨基本一致，但膨脹石墨更有利于提高復合材料的導熱系數，且導熱系數閾值要低于PP/石墨復合材料，采用不同的導熱

5、模型對PP/EG復合材料的導熱系數進行預測，Maxwell-Eucken模型和Bruggeman模型在低填充分數下適合對復合材料的導熱系數進行預測，而Agari模型的理論值始終高于實驗值；流變性能表明：PP及復合材料均為假塑性流體，同一剪切速率下，膨脹石墨的加入使得復合材料的表觀黏度先減小后增大，而粘流活化能則一直下降；最后研究了復合材料的非等溫動力學，結果表明：EG的加入提高了聚丙烯的Tp，當EG填充分數小于20％時，結晶速率加快；修