PP/HDPE/POE复合基导热高分子材料的制备与性能研究

摘要

高分子材料具有良好的力学性能和加工性能，可塑性强，通过添加导热填料的方法，可以改善其导热性能。　　首先，本文分析加工设备、高密度聚乙烯(HDPE)和聚烯烃弹性体(POE)对复合材料力学性能和微观形貌的影响。结果表明：新型挤出机具备更好的分布、分散混合能力，HDPE和POE对PP有良好的协同增韧作用，当PP、HDPE、POE的质量比为68/17/15时，共混材料的综合性能最佳。　　接着，本文分析石墨填充量、石墨粒径、填料表面处理工艺、螺杆转速以及加工设备对复合材料性能的影响。结果表明：随着石墨的增多，复合材料的刚度、强度以及热稳定性逐渐提高，而其韧性和加工流动性逐渐下降，复合材料在石墨填充量达到30％wt左右时达到逾渗阀值，添加量为50%wt时复合材料的热导率达到1.6053W·(m·K)-1，比纯塑料材料提高了6倍多。复合材料的热稳定性随着石墨粒径的增大逐渐提高，力学性能在粒径为15μm时最佳，复合材料的热导率在石墨粒径为15μm或很大时（150μm）较高。采用硅烷偶联剂KH-550改性后的碳纤维填充的复合材料的力学性能、加工流动性和导热性能得到较大的改善，特别是湿法改性填料表面活性明显优于干法改性的填料。新型挤出机比普通挤出机表现出了更佳的混合效果，采用新型挤出机制备复合材料，主螺杆转速从36r·min-1到60r·min-1，复合材料的导热性能逐渐提高，在48r·min-1左右其力学性能最佳。　　最后，本文进一步制备多元填料复合填充的导热高分子材料，通过力学性能、MFR、TG、DSC、微卡软化温度、微观形貌、导热系数等表征手段表征材料性能，研究发现：复合填料填充的复合材料热稳定性有所提高，而加工流动性有所降低；当150μm、30μm、7.5μm的石墨质量比例为1/1/1时，复合材料的力学强度、刚度以及加工流动性能均最佳，质量比为1/1.5/2.5时，复合材料的拉伸韧性和冲击韧性最好；碳纤维分别与150μm、30μm石墨复合填充时，其冲击强度、断裂伸长率分别提升幅度最大。新型挤出机制备的复合填料填充的复合材料表现出更好的力学性能和加工流动性，其热稳定性能也更好，新型挤出机制备的复合材料的填料分散性更好。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 导热高分子材料的发展现状

1.3 导热高分子材料导热特性

1.4 制备导热高分子材料的研究思路

1.5 本课题的研究目的意义、主要研究内容、关键点和创新点

第二章 PP/HDPE/POE复合基体研究

2.1 实验部分

2.2 实验结果与讨论

2.3 小结

第三章 单一填料填充型导热高分子材料性能研究

3.1 实验部分

3.2 实验结果与讨论

3.3 小结

第四章 多元填料填充型导热高分子材料的性能研究

4.1 实验部分

4.2 实验结果与讨论

4.3 小结

第五章 结论和展望

5.1 主要结论

5.2 未来展望

参考文献

附录：不同挤出机螺杆组合

攻读学位期间主要的研究成果

致谢