无机纳米粒子的选择分布及其复合材料导热性能的研究

摘要

因纳米粒子在改善聚合物力学性能和导热性能上的显著作用，导热聚合物基纳米复合材料的研究受到了广泛关注。本论文采用氮化硼(BN)、纳米氧化铝(Al2O3)为导热填料，以聚乙烯(PE)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为基体树脂，通过熔融共混法制备导热复合材料。论文在两相连续模型理论预测了PE/EVA共混物的相转变区域的基础上，利用溶剂选择萃取和扫描电子显微镜(SEM)研究了PE/EVA共混物的形貌结构，而获得了具有两相共连续结构的共混物，基于此，分别研究了BN、Al2O3在两相中的分布行为，评价了复合材料的导热性能和拉伸性能，探讨了无机纳米粒子的选择分布行为与复合材料导热性能的关系。　　研究结果表明：(1) PE/EVA共混物的相结构与二者的用量比相关，根据两相共连续模型计算得到相转变点出现在PE的质量分数为51.8％附近，与实际实验结果相符，相结构研究表明在PE/EVA质量比为1/1时得到具有两相共连续结构的共混物；(2)无机粒子在两相共连续 PE/EVA共混物中呈现出选择性分布行为，BN和 Al2O3主要分布在PE相中，并与 EVA相形成共连续结构；(3)无机纳米粒子的选择分布及其共连续结构有助于提高复合材料的导热性能，在BN质量分数为30％时，与PE/BN复合材料相比，具有选择分布和相连续结构的PE/EVA/BN复合材料的热导率提高了15.4％；在Al2O3质量分数为50％时，与 PE/Al2O3复合材料相比，具有选择分布和相连续结构的PE/EVA/Al2O3复合材料的热导率提高了20.9％；(4)随着纳米粒子填充量的增加，PE/EVA/BN、PE/EVA/Al2O3复合材料的拉伸强度分别与 PE/BN、PE/Al2O3复合材料相近，同时由于 EVA相的增韧作用，断裂伸长率分别优于PE/BN复合材料与PE/Al2O3复合材料。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1课题背景与意义

1.2导热聚合物材料的研究进展

1.3聚合物基复合材料的导热机理及模型

1.4论文的主要研究内容

第2章 实验方案与研究方法

2.1原料与设备

2.2实验方案

2.3测试表征方法

2.4本章小结

第3章 PE/EVA共混体系中无机纳米粒子的选择分布

3.1引言

3.2两相共连续PE/EVA的研究

3.3 BN在PE/EVA共混物中的分布研究

3.4 Al2O3在PE/EVA共混物中的分布研究

3.5本章小结

第4章 复合材料的导热性能与力学性能

4.1导热填料对复合材料导热性能的影响

4.2粒子选择分布对复合材料导热性能影响

4.3复合材料力学性能评价

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢