聚偏氟乙稀基导热复合材料的制备

发布时间：2019-07-15 20:39

【摘要】：在工业生产和能源回收过程中,耐腐蚀换热设备的应用非常普遍。耐腐蚀性强同时具有良好导热性能和机械性能的材料,对于开发耐腐蚀换热设备以满足石油化工行业的需求具有重要意义。论文以聚偏氟乙烯(PVDF)树脂为基体,以鳞片石墨为填料,碳纤维为增强材料,采用熔融混炼方法制备聚偏氟乙烯导热复合材料,其导热系数达12.43W/(m·k),拉伸强度55MPa,冲击强度27MPa；以石墨粉为填料,碳纤维布为增强材料,采用溶液包覆法制备聚偏氟乙烯导热复合材料,其导热系数达29W/(m·k),弯曲强度44MPa,冲击强度21MPa。借助于扫描电子显微镜对不同填料在基体中的分散效果与形貌特征进行表征,探讨了混炼过程、工艺配方和填料表面处理对其在基体中分散效果的影响；利用差示扫描量热仪和X射线衍射分析仪表征复合材料的结晶行为,探讨填料种类、填充量对复合材料中聚偏氟乙烯基体结晶行为的影响。研究结果表明,不同目数鳞片石墨的复配,由于不同鳞片尺寸的填料相互之间的协同效应导致复合材料内填料堆砌紧密度增加,降低体系中填料间的孔隙率,有利于导热网络的形成；混沌混合过程对提高填料在聚偏氟乙烯基体中的分散、分布有着重要的影响,进而促进树脂基体对填料的包覆和复合体系中各相之间的界面结合；鳞片石墨以及碳纤维对聚偏氟乙烯有异相成核的作用,促进复合材料中聚偏氟乙烯的结晶温度(Tc)升高；石墨粉/聚偏氟乙烯复合材料中添加三维编织结构的碳纤维布能够在保证材料较好导热性能的前提下显著提高复合材料的综合机械性能。
文内图片：图２．２泥合设备：（ａ）双转子混炼机；（ｂ）小型密炼机；（ｃ）平板硫化机逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｍｉｘｉｎｇ邋Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：邋（ａ）邋Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ邋Ｍｉｘｅｒ；邋（ｂ）邋Ｉｎｔｅｒｎａｌ邋Ｍｉｘｅｒ；邋（ｃ）邋Ｖｕｌｃａａｉｚｉｎｇ邋Ｍａｃｈｉｎｅ逡逑２N３实验步骤逡逑

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图片说明：ＤＨＧ电热恒温鼓风干燥箱：ＤＧＧ－９００３，上海新苗医疗器械制造有限公司；逡逑扫描电子显微镜（ＳＥＭ）；邋ＮＯＶＡＮａｎｏＳＥＭ４５０，美国ＦＥＩ公司；逡逑小型密炼机：自行开发；转子结构如图２．１所示。逡逑４ｆ逡逑图２．１密炼机转子结构示意图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｍｉｘｅｒ邋ｒｏｔｏｒｓ逡逑
文内图片：

图２．３聚偏l#乙}啵瘺春喜牧隙厦嫘蚊玻樱牛屯迹唬ǎ幔╁澹担澳繙W片石墨质量分数１０％；化）逡逑５０目淲片石墨质量分数２０％；邋（Ｃ）邋５０目淲片石墨质量分数３０％；邋（ｄ）邋５０目淲片石墨质量分数４０％；逡逑（ｅ）邋５０目淲片石墨质量分数４５％逡逑Ｆｉｇ邋２．３邋ＳＥＭ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ邋ｏｆ邋ｆｒａｃｔｕｒｅｄ邋ｃｒｏｓｓ邋化ｃｔｉｏｎ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋化ｅ邋ＰＶＤＦ／ＦＧ邋ｃｏｍｐｏｓｈｅｓ：邋（ａ）逡逑

图片说明：２．３所示。由图中可１＾＞１看到，在聚偏l#乙^0基体中，淲片石墨没有发生团聚现象，分散逡逑比较均匀，而且随着淲片石墨质量分数的增加，片层石墨之间相互连接的几率越来越大。逡逑当淲片石墨的质量分数小于２０％时，如图２．２邋（ａ）和图２．２化），，淲片石墨作为分散相，逡逑聚偏l#己蹄为连续相，片层石墨＾＾片状插层的形式分散在树脂基体中；当淲片石墨的质逡逑量分数达到３０％时，如图２．２邋（Ｃ），有部分片层石墨开始相互搭接，局部形成导热链；逡逑当淲片石墨质量分数达到４０％时，如图２．２邋（ｄ）和图２．２邋（ｅ），越来越多的片状石墨开逡逑始相互连接，形成导热网络链。逡逑ｍｍｍ逡逑WW逡逑图２．３聚偏l#乙}啵瘺春喜牧隙厦嫘蚊玻樱牛屯迹唬ǎ幔╁澹担澳繙W片石墨质量分数１０％；化）逡逑５０目淲片石墨质量分数２０％；邋（Ｃ）邋５０目淲片石墨质量分数３０％；邋（ｄ）邋５０目淲片石墨质量分数４０％；逡逑（ｅ）邋５０目淲片石墨质量分数４５％逡逑Ｆｉｇ邋２．３邋ＳＥＭ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ邋ｏｆ邋ｆｒａｃｔｕｒｅｄ邋ｃｒｏｓｓ邋化ｃｔｉｏｎ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋化ｅ邋ＰＶＤＦ／ＦＧ邋ｃｏｍｐｏｓｈｅｓ：邋（ａ）逡逑ＳＯｍｅｓｈ邋ｌＯｗｔ％邋ＦＧ；邋（ｂ）邋５０邋ｍｅｓｈ邋２０ｗｔ0／0邋ＦＧ；邋（ｃ）邋５０ｍｅ浊邋３０ｗｔ％邋ＦＧ；邋（ｄ）邋５０ｍｅｓｈ邋４０ｗｔ％邋ＦＧ；邋（ｅ）邋５０ｍｅｓｈ逡逑４５ｗｔ％邋ＦＧ逡逑２．２N２淲片石墨的含量对复合材料导热性能的影响逡逑图２．４为不同淲片石墨含量的复合材料的导热系数。由图中可见，随着淲片石墨质逡逑量分数的增加，复合材料的导热系数增大。当淲片石墨质量分数低于４０％时
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB332

【参考文献】