氮化硼/碳纳米管及氮化硼/石墨烯的三维“桥联”导热网络在聚丙烯基体中的构筑
发布时间：2021-08-10 21:21
等规聚丙烯（iPP）具有很好的耐热性、可加工性和电绝缘性,在民生、工业、国防等领域都有着重要的应用,但其导热性差,导热率约0.23 W m-1K-1,使其在如发光二极管设备、电池及通讯设备等很多新兴的电子电器制造行业应用受限。本文选用六方氮化硼（h-BN）纳米粒子作为主要导热填料,与iPP进行熔融共混制备导热复合材料以提高iPP的导热性;并在此基础上,进一步将导热性更为优异的一维多壁碳纳米管（MWCNTs）及二维石墨烯纳米片（GNPs）分别少量引入到聚丙烯/氮化硼（iPP/h-BN）体系中,构筑出含三维“桥联”结构的绝缘导热网络,以进一步提高iPP的导热性能。（1）以马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）作相容剂,将不同质量分数的h-BN纳米粒子与iPP熔融共混制备成聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/氮化硼（iPP/MAPP/h-BN）导热复合材料。通过扫描电镜（SEM）、热导分析仪、电导仪、万能力学试验机、旋转流变仪、差示扫描量热法（DSC）对复合材料进行结构和性能表征。结果表明,MAPP的加入有利于提高复合材料的导热性,尤其当h-BN纳米粒子含量较多时...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
含缺陷的单壁碳纳米管示意图
Vf为基体中填料的含量分数。同时结合其它同类导热复合材料研究工作成果[43,44,74]，发现本文制备的热复合材料的导热系数变化规律符合 MG 模型，填料及基体的选择合理论支持。同时根据图 2-1 看出，MAPP 的加入有利于提高复合材料的尤其当 h-BN 纳米粒子含量较多时，MAPP 的加入对复合材料导热性的更明显。当 h-BN 的含量为 30 w.t.%时，iPP/MAPP/h-BN 复合材料较 iPP/材料的导热系数提高了 9.3%。这是因为 MAPP 的加入提升了 h-BN 纳 iPP 的相容性，同时增加了两者的界面相互作用力，进一步降低了由声来的不利影响。2 形貌分析为了直观的对比研究复合材料中 h-BN 的分散程度与 h-BN 的含量及 M系，我们利用 SEM 对 iPP/h-BN 和 iPP/MAPP/h-BN 两种复合材料的脆了扫描分析。
2-3 氮化硼含量为 30 w.t.%下含相容剂的聚丙烯复合材料中由氮化硼形成的网状结Figure 2-3 The h-BN conductive networks in iPP/MAPP/h-BN-30 sample随着 h-BN 含量的增加，复合材料的导热性得到明显提升。/MAPP/h-BN 复合材料，当 h-BN 含量由 10 w.t.%增加到 30 w.t.%时，复导热系数由 0.23 W m-1K-1提升到了 0.47 W m-1K-1。图 2-3 是 iPP/MAPP/材料在 h-BN 含量为 30 w.t.%时的电镜图。相比于 iPP/MAPP/h-BN-10 样更容易在 iPP/MAPP/h-BN-30 样品中发现由 h-BN 构成的网状结构，而-BN 在高填充量下能很大提升材料的导热性的主要原因。如图 2-2-c,d 所体中 h-BN 含量不多时，相互孤立的岛状 h-BN 团聚体并不利于热量有，如果将热量看作人，而聚合物基体看作是河，如果没有任何导热填料规定的时间内过河，那人只能通过游泳渡河，而如果聚合物中分散一定填料，则可以把导热填料看作相互孤立漂浮的木板，人就可以通过在木而过河，但这仍要消耗相对较长的时间。而当 h-BN 的填入量增多时，才可以形成网络结构，如图 2-3-a,b 所示，这将利于热量在复合材料中播。这证明在基体中的导热网络要在 h-BN 较高填充量下才能形成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]少胶云母带在高压电机上的应用发展现状及趋势[J]. 王文,夏宇. 绝缘材料. 2014(01)
本文编号：3334801
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
含缺陷的单壁碳纳米管示意图
Vf为基体中填料的含量分数。同时结合其它同类导热复合材料研究工作成果[43,44,74]，发现本文制备的热复合材料的导热系数变化规律符合 MG 模型，填料及基体的选择合理论支持。同时根据图 2-1 看出，MAPP 的加入有利于提高复合材料的尤其当 h-BN 纳米粒子含量较多时，MAPP 的加入对复合材料导热性的更明显。当 h-BN 的含量为 30 w.t.%时，iPP/MAPP/h-BN 复合材料较 iPP/材料的导热系数提高了 9.3%。这是因为 MAPP 的加入提升了 h-BN 纳 iPP 的相容性，同时增加了两者的界面相互作用力，进一步降低了由声来的不利影响。2 形貌分析为了直观的对比研究复合材料中 h-BN 的分散程度与 h-BN 的含量及 M系，我们利用 SEM 对 iPP/h-BN 和 iPP/MAPP/h-BN 两种复合材料的脆了扫描分析。
2-3 氮化硼含量为 30 w.t.%下含相容剂的聚丙烯复合材料中由氮化硼形成的网状结Figure 2-3 The h-BN conductive networks in iPP/MAPP/h-BN-30 sample随着 h-BN 含量的增加，复合材料的导热性得到明显提升。/MAPP/h-BN 复合材料，当 h-BN 含量由 10 w.t.%增加到 30 w.t.%时，复导热系数由 0.23 W m-1K-1提升到了 0.47 W m-1K-1。图 2-3 是 iPP/MAPP/材料在 h-BN 含量为 30 w.t.%时的电镜图。相比于 iPP/MAPP/h-BN-10 样更容易在 iPP/MAPP/h-BN-30 样品中发现由 h-BN 构成的网状结构，而-BN 在高填充量下能很大提升材料的导热性的主要原因。如图 2-2-c,d 所体中 h-BN 含量不多时，相互孤立的岛状 h-BN 团聚体并不利于热量有，如果将热量看作人，而聚合物基体看作是河，如果没有任何导热填料规定的时间内过河，那人只能通过游泳渡河，而如果聚合物中分散一定填料，则可以把导热填料看作相互孤立漂浮的木板，人就可以通过在木而过河，但这仍要消耗相对较长的时间。而当 h-BN 的填入量增多时，才可以形成网络结构，如图 2-3-a,b 所示，这将利于热量在复合材料中播。这证明在基体中的导热网络要在 h-BN 较高填充量下才能形成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]少胶云母带在高压电机上的应用发展现状及趋势[J]. 王文,夏宇. 绝缘材料. 2014(01)
本文编号：3334801
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