高导热填充体系对树脂基复合材料结构和性能影响的研究

摘要

聚苯硫醚具有优异的热稳定性能、化学稳定性能、力学性能和电绝缘性能等，它可作为高性能热塑性复合材料的基体应用于许多领域，例如在电子电气、汽车、化工、精密机械以及航空、航天等领域。 本实验以聚苯硫醚为基体，以中间相沥青基碳纤维为增强材料。研究不同碳纤维，不同碳纤维含量和不同碳纤维前期处理这几种体系对聚苯硫醚基复合材料结构和性能的影响。通过XRD、SEM、TEM等手段对材料微观结构进行观察分析，并测试复合材料的力学性能和导热性能。 研究表明:间歇工艺制备的碳纤维填充的复合材料比连续工艺制备的碳纤维填充的复合材料性能优异，但是二者的微观结构相差不大。 不同碳纤维含量对复合材料性能影响也不同。随着碳纤维含量的增加，力学性能随之降低，导热率随之升高。拉伸强度最高为45.17MPa，为纤维含量5％的复合材料，最低为30.57MPa，为纤维含量20％的复合材料;而弯曲强度最高为82.24MPa，为纤维含量5％的复合材料，最低为69.36Mpa，为纤维含量20％的复合材料。碳纤维含量为5％的复合材料的导热率最低，为0.82W/m·K，碳纤维含量为20％的复合材料的导热率最高，为1.88W/m·K。通过微观形貌分析得出碳纤维结合能低，惰性高，与基体结合不够紧密。 不同碳纤维前期处理对复合材料性能影响也不同。丙酮浸泡过的力学性能优异，但导热率降低。而前期的高温处理对复合材料的性能却没有很大影响。丙酮浸泡碳纤维复合材料的拉伸强度为42.75MPa，;弯曲强度为83.43Mpa导热率为1.13W/m·K。高温处理碳纤维复合材料的拉伸强度为37.86MPa，弯曲强度为78.36MPa，导热率为1.22W/m·K。通过微观形貌分析得出丙酮处理能够提高碳纤维界面结合能，减少碳纤维在集体中的剥落和抽离现象，从而提高复合材料力学性能。高温处理则对复合材料性能和结构上没有什么影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 导热材料

1．2 导热材料的分类

1．2．1 导热的定义

1．2．2 高导热材料的定义

1．2．3 导热材料的分类

1．3 导热高分子复合材料

1．3．1 金属粉末填料

1．3．2 金属氧化物填料

1．3．3 氮化物和碳化物填料

1．3．4 无机碳材料填料

1．4 导热材料的应用

1．5 论文选题的目的和意义

1．6 本课题的主要研究内容

1．7 本课题的创新之处

第二章 实验部分

2．1 实验原料与设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验设备

2．2 纤维增强导热复合材料的制备

2．2．1 碳纤维的制备

2．2．2 碳纤维复合材料的制备

2．3 材料的测试与表征

2．3．1 X射线衍射分析(XRD)

2．3．2 扫描电镜分析(SEM)

2．3．3 透射电镜分析(TEM)

2．3．4 热重分析(TG)

2．3．5 力学性能分析

2．3．6 导热性能分析

第三章 不同碳纤维对复合材料性能的影响

3．1 前言

3．2 中间相沥青基碳纤维的表征

3．2．1 连续工艺碳纤维的表征

3．2．2 间歇工艺碳纤维的表征

3．3 碳纤维复合材料的表征

3．3．1 碳纤维复合材料的制备

3．3．2 碳纤维复合材料的表征

3．4 本章小结

第四章 不同碳纤维含量对复合材料的影响

4．1 前言

4．2 不同碳纤维含量复合材料的制备

4．3 不同碳纤维含量复合材料的表征

4．3．1 材料断面形貌

4．3．2 材料力学性能

4．3．3 材料导热率

4．4 本章小结

第五章 碳纤维前期处理对复合材料的影响

5．1 前言

5．2 碳纤维前期处理

5．3 碳纤维前期处理对复合材料的影响

5．3．1 材料断面形貌

5．3．2 材料力学性能

5．3．3 材料导热率

5．4 本章小节

第六章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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