碳纳米管填充天然橡胶复合材料导热性能的研究

摘要

近年来，导热橡胶受到广泛关注，并取得了可观的研究成果。随着现代科技的发展，人们对导热橡胶性能、制备、多样性等提出了更多苛刻的要求。
　　本课题首先探究了交联密度对天然橡胶热导率的影响，通过改变助剂的用量，控制橡胶的交联密度和热导率。研究发现分子链的紧密度和活动能力共同影响着天然橡胶的热导率，两方面相互制约，又共同对热导率的提高有促进作用，较低温度时分子链运动性能起主导作用，较高温度时分子链紧密度起主导作用。然后采用不同的共混工艺制备碳纳米管填充天然橡胶复合材料，研究碳纳米管对天然橡胶导热性能的影响。
　　研究表明:在机械共混中，随碳纳米管用量的增加，天然橡胶热导率稳步上升，填充份数为12vol％时，热导率随温度在0.224W/(m·K)到0.242W/(m·K)之间变化。天然胶的拉伸强度随着碳纳米管填充量的增加先上升后下降，在6vol％时达到最大值，拉断伸长率不断下降。管长越长、管径越大的普通碳纳米管对天然橡胶的导热和机械补强作用更加明显，而A-MWNT能明显提高天然橡胶的热导率，但机械补强作用非常差。
　　通过溶液共混工艺将磁化碳纳米管填充到天然橡胶中，在磁场作用下制备磁定向碳纳米管天然橡胶复合材料。磁化碳纳米管的包覆率越大，在磁场中受到的力越大，定向越彻底，复合材料热导率越高。碳纳米管用量的增加有助于提高橡胶热导率，当用量超过8vol％时，橡胶热导率上升迅速。较大的磁场强度有助于提高磁化碳纳米管的顺磁定向，提高材料热导率，但当磁场过大时，磁化碳纳米管受到磁场吸引发生移动造成分布不均现象，会降低热导率。磁场角度越接近热导率检测角度，天然橡胶热导率越大，当磁场与检测方向垂直时，热导率最小，且当磁场与检测方向角度大于45°时，热导率小于未定向的碳纳米管天然橡胶复合材料。

目录

摘要

符号说明

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 碳纳米管的概述

1．2．1 碳纳米管的结构与性能

1．2．2 碳纳米管的主要制备方法

1．2．3 碳纳米管的功能化

1．3 高聚物／纳米复合材料的概述

1．3．1 高聚物的导热性能

1．3．2 高聚物热导率的影响因素

1．4 复合材料导热性能的测试方法

1．5 选题的目的及意义

1．6 主要研究内容

1．7 研究创新点

1．8 课题来源

2 配方对天然胶导热性能的影响

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及仪器设备

2．2．2 实验配方

2．2．3 试样制备

2．2．4 试样的分析表征方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 硫化剂对天然胶导热性能的影响

2．3．2 促进剂对天然胶导热性能的影响

2．3．3 活化剂对天然胶导热性能的影响

2．4 本章小结

3 机械定向碳纳米管对天然胶复合材料性能的影响

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料及仪器设备

3．2．2 实验配方

3．2．3 试样制备

3．2．4 试样的分析表征方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 碳纳米管用量对天然胶复合材料性能的影响

3．3．2 碳纳米管种类对天然胶复合材料性能的影响

3．4 本章小结

4 磁场定向碳纳米管对天然胶复合材料性能的影响

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料及仪器设备

4．2．2 实验配方

4．2．3 试样制备

4．2．4 试样的分析表征方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 碳纳米管包覆量对天然胶复合材料导热性能的影响

4．3．2 碳纳米管用量对天然胶复合材料导热性能的影响

4．3．3 磁场强度对天然胶复合材料导热性能的影响

4．3．4 磁场角度对天然胶复合材料导热性能的影响

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表和完成论文

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