聚烯烃基导热复合材料的研究

摘要

随着信息产业的蓬勃发展，导热高分子材料的应用领域不断扩大，聚合物基导热复合材料的研究逐渐被人们重视。本论文以线性低密度聚乙烯(LLDPE)，聚丙烯(PP)等聚烯烃材料为基体，氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、铜(Cu)作为导热填料，通过模压成型制备了一系列导热复合材料，讨论了导热填料种类、基体材料等对复合材料导热性能、力学性能和加工性能的影响；利用差示扫描量热分析仪(DSC)对复合材料的熔融行为和结晶度进行了研究：利用热重分析仪(TGA)对复合材料的热稳定性进行了研究。
　　 不同的导热填料(Al2O3、AIN、Cu)填充后LLDPE导热性能有很大的提高。其中以40vol％Cu填充的导热性最好，热导率为1.279W/(m·K)，是纯LLDPE材料的6倍以上。综合考虑电绝缘性能和性价比等因素，以Al2O3为填料可制备具有电绝缘性能的LLDPE导热复合材料，为电绝缘散热场合提供散热材料。Al2O3对LLDPE熔融温度基本没有影响，但对其结晶度有影响。随着Al2O3体积分数的增加，Al2O3/LLDPE的热稳定性提高。
　　 在不同体系配比的PP/LLDPE导热复合材料(含20vol.Al2O3)中，PP/LLDPE导热复合材料的硬度、拉伸强度和加工流动性能都随着PP体积分数的增加而变大。当PP/LLDPE的体积比为3:1时，硬度达到了69.23N/mm2。
　　 导热填料填充后PP导热性能有一定提高，混合填料(Al2O3/Cu、Al2O3/AlN、Cu/AIN)的协同作用可进一步提高导热效果。在混合填料体积分数同为30vol％时，以Cu/AlN填充的PP导热复合材料导热性最好，热导率为1.102W/(m·K)，是纯PP材料的6倍以上。混合填料经硅烷偶联剂KH-560表面处理后可不同程度的提高PP导热复合材料的热导率、拉伸强度和加工流动性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.1.1 聚合物基复合材料

1.1.2 聚合物基导热复合材料

1.2 聚合物基导热复合材料的导热机理及模型

1.2.1 导热机理

1.2.2 导热模型

1.3 聚合物基导热复合材料的国内外研究进展

1.3.1 金属氧化物材料填充聚合物基导热复合材料

1.3.2 金属等无机氮化物材料填充聚合物基导热复合材料

1.3.3 金属材料填充聚合物基导热复合材料

1.4 提高聚合物基复合材料热导率的途径

1.4.1 基体材料的研究

1.4.2 导热填料

1.4.3 导热填料的混合使用

1.4.4 导热填料的表面改性处理

1.5 塑料导热复合材料的应用

1.6 课题的提出及主要内容

1.6.1 课题的提出及意义

1.6.2 本论文的主要内容

第二章 导热填料对导热复合材料性能的影响

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 主要材料及仪器

2.2.2 导热试样的制备

2.2.3 导热试样的性能测试

2.2.4 样品表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 导热填料种类对LLDPE导热复合材料导热性能的影响

2.3.2 LLDPE导热复合材料的电绝缘性能

2.3.3 导热填料对LLDPE导热复合材料加工流动性能的影响

2.3.4 导热填料对LLDPE导热复合材料的拉伸性能的影响

2.3.5 LLDPE导热复合材料的熔融行为和结晶度

2.3.6 LLDPE导热复合材料的热重曲线分析

2.4 小结

第三章 基体材料对导热复合材料性能的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 主要材料及仪器

3.2.2 导热试样的制备

3.2.3 导热试样的性能测试

3.2.4 样品DSC分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 PP/LLDPE导热复合材料的力学性能

3.3.2 PP/LLDPE导热复合材料的加工流动性能

3.3.3 PP/LLDPE导热复合材料的导热性能

3.3.4 PP/LLDPE导热复合材料的熔融行为和结晶行为

3.4 小结

第四章 混合填料和表面处理对导热复合材料性能的影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 主要材料及仪器

4.2.2 导热试样的制备

4.2.3 导热试样的性能测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 混合填料对PP导热复合材料导热性能的影响

4.3.2 混合填料对PP导热复合材料力学性能的影响

4.3.3 混合填料对PP导热复合材料加工流动性能的影响

4.3.4 偶联剂对PP导热复合材料性能的影响

4.4 小结

第五章 总结

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢