基于原位聚合制備聚酰胺6-石墨烯復(fù)合材料及其導(dǎo)熱性能研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著越來(lái)越多的高分子材料在電子器件、換熱系統(tǒng)、電磁屏蔽等領(lǐng)域上的應(yīng)用，對(duì)材料導(dǎo)熱性能的要求也越來(lái)越高。然而，高分子材料的導(dǎo)熱系數(shù)大多處于0.1～0.5 W m-1K-1范圍，是熱的不良導(dǎo)體。為滿足和改善高分子材料制品在使用中的安全傳熱性，通常采取的辦法是在高分子材料中填充一些導(dǎo)熱性能較好的填料，制備出高分子復(fù)合材料。填料本身的熱導(dǎo)率會(huì)直接影響復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，在常見(jiàn)的幾種導(dǎo)熱填料中，石墨烯因其優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)而受到了廣泛地關(guān)注，

2、但石墨烯在樹(shù)脂基體中的分散性、穩(wěn)定性和均一性問(wèn)題仍然有待解決。
　　本論文以己內(nèi)酰胺(Caprolactam，CL)單體為研究對(duì)象、氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)、石墨烯(Graphene，GE)以及膨脹石墨(Expanded graphite，EG)為導(dǎo)熱填料，采用原位聚合法制備了系列聚酰胺6(Polyamide-6,PA6)復(fù)合材料，探討了填料含量、填料分散以及制備方法等對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱性能的影響。主要研究?jī)?nèi)

3、容及結(jié)果如下:
　　1.在PA6/GO復(fù)合材料中，部分形成的PA6分子鏈以形成化學(xué)鍵的方式接枝到GO片層表面，有利于GO在PA6基體中能均勻分散。填料在基體中良好的穩(wěn)定分散及界面粘附性，有助于PA6/GO復(fù)合材料的導(dǎo)熱率提升，當(dāng)GO含量增加至10.0 wt％時(shí)，PA6/GO復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)從純PA6的0.32提高到0.41 W m-1K-1。
　　2.采用少量GO對(duì)GE進(jìn)行預(yù)分散并將其復(fù)合物作為導(dǎo)熱填料與CL共混，通過(guò)原位

4、聚合法制備得到PA6/GE-GO復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)引入少量GO后，GO與GE間的π-π作用可以明顯地提高和改善GE在PA6基體中的分散性。當(dāng)GE添加量為10.0wt％時(shí)，復(fù)合材料PA6/GE-GO的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2.14 Wm-1K-1,比相同填料添加量下的PA6/GE的導(dǎo)熱系數(shù)(1.37 Wm-1K-1)提高了56％，比純PA6(0.32 Wm-1K-1)提高了近6倍。
　　3.利用己內(nèi)酰胺陽(yáng)離子(CL+)在膨脹石墨層間的原位