高導熱聚偏氟乙烯復合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著電子集成技術的迅速發(fā)展，電子元器件，電子設備越來越向著小、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生大量由于電功率損耗的熱量，這就導致一些對溫度敏感的元器件失效。因此，研制高導熱的散熱材料就成立一個亟待解決的問題。高導熱聚合物基復合材料因為容易加工，物理化學性能優(yōu)異，贏得了人們廣泛的關注，現在已在航天器、汽車和電子器件，電機電器中獲得了廣泛應用。本文以超級富勒烯(SF)，碳納米管(CNT)，石墨烯納米片

2、(GS)和MXene(Ti3C2Tx)作為納米導熱填料，以聚偏氟乙烯(PVDF)為基體，分別制備了PVDF/SF，PVDF/CNT,PVDF/GS和PVDF/MXene復合材料，然后就以下兩個方面進行探索研究。
　　(1)采用溶液共混和熱壓的方法，將相同質量的超級富勒烯，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基復合材料。然后我們系統地研究了這三種不同維度的碳材料對PVDF的導熱性能，熱穩(wěn)定

3、性能，動態(tài)熱機械性能，等方面的影響。實驗結果表明:1）三種碳材料的加入對PVDF基體導熱性能都有所提高，但增強的效果有所不同。與純PVDF相比，當填量比例為20wt％時，PVDF/SF，PVDF/CNT和PVDF/GS熱導率分別為0.194，0.604和2.06W/mK，分別提高了2.6％，220％，1000％。這表明了二維GS的在導熱增強方面比一維CNT，零維SF有很大的優(yōu)勢。2）PVDF/SF，PVDF/CNT和PVDF/GS具有較

4、好的熱穩(wěn)定性能，尤其是GS將PVDF的熱分解溫度提升了14℃左右。3）PVDF基復合材料的動態(tài)熱機械性能比純PVDF優(yōu)異很多，當溫度為-80℃時，PVDF/SF，PVDF/CNT，PVDF/GS復合材料的儲存模量分別達到5.6，6.2，8.1GPa，與純PVDF相比，分別提升了60％，77.1％，131％。
　　(2)以Ti3AlC2三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

5、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復合材料。利用LFA447激光導熱儀，動態(tài)熱機械分析儀(DMA)等儀器對不同含量MXene的PVDF/MXenes復合材料的導熱性能，動態(tài)熱機械和熱穩(wěn)定性等性能方面進行研究。研究結果表明:1）使用氫氟酸(HF)刻蝕鈦碳化鋁(Ti3AlC2)，經過超聲作用，可以制備出層數很少的MXene納米片。2）MXene納米片的加入可

6、以增強了PVDF的導熱性能，當MXene的含量分別為1wt％，2wt％，3wt％，4wt％，5wt％時候，PVDF/MXene復合材料的熱導率分別為0.183，0.233，0.265，0.306和0.363W/mK，與純PVDF相比，分別提高了4％，33％，51％，75％和107％。3）PVDF/MXene復合材料的熱機械性能因為MXene納米片的加入而得到了較好的改善，尤其是當MXene含量在5wt％的時候，PVDF/MXene復合材