导热绝缘聚丙烯复合材料的制备与性能研究

发布时间：2017-05-11 06:03

  本文关键词：导热绝缘聚丙烯复合材料的制备与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，具有导热绝缘特性的高分子复合材料由于高分子本身优良的电绝缘性能、耐腐蚀性、易加工性和较高的比强度，，有逐渐取代电子电器等领域中的传统导热材料或导热零部件的趋势。通过填充适宜的导热填料是制备聚合物基导热绝缘材料的简单可行的途径，具有重要的工业应用价值。 本研究以聚丙烯（PP）为基材，根据导热机理与导电机理的差异，研究了具有高导热系数的天然鳞片石墨（C）填充PP的导电逾渗现象，以确定在PP/C体系中适宜的石墨含量。然后，在石墨含量一定的基础上，以氮化硼（BN）和玻璃微片（GF）为导热绝缘填料，以聚乙烯辛烯弹性体（POE）为增韧组分，分别探讨了PP/C/BN、PP/C/GF和PP/POE/C/BN复合材料体系的组成对其形态结构、导热绝缘性能、力学性能、流动性能和热稳定性的影响。这一研究为利用含高导热导电填料的混杂填料体系研制聚合物基导热绝缘复合材料奠定了基础。 实验结果表明，随石墨含量的增加，PP/C复合材料的导热系数稳定地上升，未出现突增现象；而其体积电阻率则在石墨含量低于27wt%时保持在2.0×1015·cm以上，在石墨含量大于27wt%时急剧下降，表现出了逾渗现象。因此，石墨含量27wt%是使得PP仍具有良好绝缘性能的最大用量。此时，PP/C复合材料的导热系数为0.858W/m·K1，仍然是良好的绝缘材料。 基于上述结果，本研究制备了石墨含量均为27wt%的PP/C/BN和PP/C/GF复合材料，表征了它们的导热绝缘性能、力学性能、流动性能和热稳定性，对比分析了BN和GF的含量对它们的导热绝缘性能和力学性能的影响。研究表明，就它们的导热绝缘性能而言，随BN含量的增加，PP/C/BN复合材料的导热系数稳定地上升，体积电阻率则呈缓慢下降趋势；PP/C/GF复合材料的导热系数在GF含量低于15wt%时基本不变，在GF含量高于15wt%时会随GF含量的增加而增加，其体积电阻率随GF含量的增加有所下降，但在GF含量低于25wt%时均可保持在1.3×1015·cm以上。在BN和GF含量相同时，PP/C/BN复合材料的导热系数高于PP/C/GF复合材料，但其体积电阻率会低于PP/C/GF复合材料。就这两个材料体系的力学性能而言，添加BN和GF均会在一定程度上导致其力学性能下降。当BN含量为25wt%时，PP/C/BN复合材料的导热系数可达到1.541W/m·K1，体积电阻率为1.0×1014·cm，拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和冲击强度分别为25.0MPa、5.8%、37.1MPa和1.67KJ/m2。 为了改善含大量导热填料的PP/C/BN复合材料的力学性能，以POE为增韧组分，在石墨含量和BN含量分别为27wt%和25wt%的条件下，考察了POE对这一材料体系的增韧作用。结果表明，只有在POE含量高于10wt%时，表征复合材料韧性的断裂伸长率和冲击强度才随POE含量的增加而明显提高；而其拉伸强度和弯曲强度则随POE含量的增加而降低。POE的添加对复合材料的导热性基本没有影响，但会导致其绝缘性能有所下降。当POE含量为15wt%时，所制备的PP/POE/C/BN复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和冲击强度分别为18.1MPa，11.7%，15.6MPa和2.86KJ/m2，导热系数为1.452W/m·K1，体积电阻率为2.0×1012·cm，仍具有绝缘性。
【关键词】：聚丙烯 导热系数 体积电阻率 石墨 氮化硼 玻璃微片 聚乙烯辛烯弹性体
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O613.71;O632.12
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 导热高分子材料的应用13-14
• 1.2 导热高分子材料的研究及其发展14-18
• 1.2.1 导热高分子材料的分类14
• 1.2.2 填充型导热高分子基体的选择14
• 1.2.3 影响填充型导热绝缘高分子材料性能的因素14-18
• 1.3 固体材料的导热机理18-23
• 1.3.1 金属晶体的导热机理19
• 1.3.2 非金属材料的导热机理19-20
• 1.3.3 聚合物材料的导热机理20
• 1.3.4 聚合物基导热复合材料的导热机理20-23
• 1.4 研究的目的、意义和研究内容23-25
• 1.4.1 研究的目的和意义23-24
• 1.4.2 主要研究内容24-25
• 第二章 PP/C/BN 导热绝缘复合材料的制备与性能25-43
• 2.1 引言25-26
• 2.2 实验部分26-29
• 2.2.1 原料和试剂26
• 2.2.2 主要设备和仪器26
• 2.2.3 样品的制备26-27
• 2.2.4 性能测试与表征27-29
• 2.3 结果与讨论29-41
• 2.3.1 石墨含量对 PP/C 复合材料的导热绝缘性能的影响29-31
• 2.3.2 PP/C/BN 复合材料的结构与形态研究31-34
• 2.3.3 PP/C/BN 复合材料的组成对导热绝缘性能的影响34-35
• 2.3.4 PP/C/BN 复合材料的组成对流动性能的影响35-36
• 2.3.5 PP/C/BN 复合材料的组成对力学性能的影响36-40
• 2.3.6 PP/C/BN 复合材料的组成对热稳定性能的影响40-41
• 2.4 小结41-43
• 第三章 PP/C/GF 导热绝缘复合材料的制备与性能43-55
• 3.1 引言43
• 3.2 实验部分43-44
• 3.2.1 原料和试剂43-44
• 3.2.2 主要设备和仪器44
• 3.2.3 样品的制备44
• 3.2.4 性能测试与表征44
• 3.3 结果与讨论44-53
• 3.3.1 PP/C/GF 复合材料的结构与形态44-47
• 3.3.2 PP/C/GF 复合材料的组成对导热绝缘性能的影响47-48
• 3.3.3 PP/C/GF 复合材料的组成对流动性能的影响48-49
• 3.3.4 PP/C/GF 复合材料的组成对力学性能的影响49-52
• 3.3.5 PP/C/GF 复合材料的组成对热稳定性的影响52-53
• 3.4 小结53-55
• 第四章 PP/POE/C/BN 导热绝缘复合材料的制备与性能55-68
• 4.1 引言55-56
• 4.2 实验部分56-57
• 4.2.1 原料和试剂56
• 4.2.2 主要设备和仪器56
• 4.2.3 样品的制备56-57
• 4.2.4 性能测试与表征57
• 4.3 结果与讨论57-66
• 4.3.1 PP/POE/C/BN 复合材料的组成对力学性能的影响57-62
• 4.3.2 PP/POE/C/BN 复合材料的组成对导热绝缘性能的影响62-64
• 4.3.3 PP/POE/C/BN 复合材料的组成对流动性能的影响64-65
• 4.3.4 PP/POE/C/BN 复合材料的组成对热稳定性能的影响65-66
• 4.4 小结66-68
• 结论68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果73-74
• 致谢74-75
• 附件75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周文英;任文娥;;UHMWPE/LLDPE/BN复合塑料导热性能研究[J];工程塑料应用;2009年10期

2 金荣福;蔡琼英;夏玉洁;;LED用导热塑料[J];工程塑料应用;2011年10期

3 储九荣,张晓辉,徐传骧;导热高分子材料的研究与应用[J];高分子材料科学与工程;2000年04期

4 文雯;刘述梅;傅轶;赵建青;;高抗冲导热绝缘PC/PE/Al_2O_3复合材料的制备与性能[J];高分子材料科学与工程;2011年05期

5 李名英;周曦亚;王达;万杰;;聚合物基绝缘导热复合材料的研究进展[J];材料导报;2013年01期

6 秦丽丽;王占京;侯君;瞿雄伟;张立群;Saeed Z;Beckry A;;氮化硼填充导热绝缘复合材料的研究进展[J];高分子材料科学与工程;2013年09期

7 李宾;刘妍;孙斌;潘敏;戴干策;;聚合物基导热复合材料的性能及导热机理[J];化工学报;2009年10期

8 李莹莹;朱冬生;;超高分子量聚乙烯基纳米复合材料的导热性能研究[J];化工新型材料;2009年01期

9 李丽;王成国;李同生;陈文忠;;聚碳酸酯及聚碳酸酯合金导热绝缘高分子材料的研究[J];材料热处理学报;2007年04期

10 张诚;周平;乔梁;姜力强;;聚全氟乙丙烯/氮化铝高导热绝缘复合材料的研究[J];绝缘材料;2007年02期

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本文编号：356393