聚丁烯（PB）-石墨導熱復合材料的研究.pdf

1、聚丁烯(PB)具有優(yōu)良的耐沖擊性、耐應力開裂性、出色的耐蠕變性和加工性能，廣泛應用于熱水供暖和建筑物管道等領域。但其導熱系數(shù)只有0.23W/(m·K)，限制了其作為導熱材料的使用。因此，用石墨填充PB制備PB/石墨導熱復合材料具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文以石墨為導熱助劑，利用熔融法制備了PB/石墨導熱復合材料。研究了石墨及其表面處理、偶聯(lián)劑、彈性體以及PB/石墨復合材料晶型轉(zhuǎn)變對PB/石墨復合材料力學性能的影響；利用示差掃描

2、量熱分析儀(DSC)、X射線衍射儀(XRD)和偏光顯微鏡等研究了PB/石墨復合材料等溫結(jié)晶、非等溫結(jié)晶動力學和晶型轉(zhuǎn)變過程；利用激光導熱儀測試了PB/石墨復合材料的熱擴散系數(shù)，研究了石墨粒徑和含量對PB/石墨復合材料熱導率的影響，并用Y.Agri等導熱方程對PB/石墨復合材料的熱導率進行擬合；最后研究了PB/石墨復合材料的流變性能，為制備PB/石墨導熱復合材料的工藝提供理論指導。 研究結(jié)果表明，鈦酸酯NDZ-101對石墨的表面處

3、理效果最好，當石墨含量大約為40wt％，EPDM-g-MAH含量為8wt％時，PB/石墨復合材料的拉伸強度為27MPa，抗彎強度約為19MPa，具有較好的綜合力學性能；對石墨含量為15wt％的PB/石墨復合材料在不同的結(jié)晶時間下的力學性能研究表明，當結(jié)晶時間小于40h時，PB/石墨復合材料隨著結(jié)晶時間的增加，拉伸強度和彎曲強度都呈明顯的上升趨勢，其中拉伸強度最大可達到25MPa左右，彎曲強度最大為17MPa左右。而當結(jié)晶時間在40h后，

4、復合材料綜合力學性能的變化趨于平緩。利用Jeziomv法和Liu法分析了PB及PB/石墨復合材料的非等溫結(jié)晶動力學。研究表明，當石墨含量較低(小于15wt％)時，石墨在PB的結(jié)晶過程中起到異相成核的作用，能夠促進體系的結(jié)晶；但當石墨含量過高(大于15wt％)時，石墨的加入?yún)s阻礙了體系的結(jié)晶，從而降低體系的結(jié)晶速率，導致了PB/石墨復合材料的結(jié)晶度下降；隨著結(jié)晶時間的增加，PB和PB/石墨復合材料晶型結(jié)構從晶型Ⅱ向晶型Ⅰ轉(zhuǎn)變。當結(jié)晶時間為

5、24h后，復合材料中晶型Ⅱ結(jié)構完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫廷窠Y(jié)構，而且PB/石墨復合材料中晶型轉(zhuǎn)變的速率比PB快。 隨著石墨含量增加，PB/石墨復合材料的熱導率增加。當復合材料含85wt％平均粒徑為5μm石墨時，材料熱導率可達3,9W/(m·K)；同時采用Maxwell-EucKen、Cheng-Vochon和Y.Agri等模型對PB/石墨復合材料的熱導率進行擬合，得到PB/石墨復合材料的熱導率與石墨體積含量之間有以下一階指數(shù)增長關系：λ=-