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《浙江工业大学》 2007年
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聚丁烯(PB)/石墨导热复合材料的研究

唐伟  
【摘要】: 聚丁烯(Poly(1-butene),PB)具有优良的耐冲击性、耐应力开裂性、出色的耐蠕变性和加工性能,广泛应用于热水供暖和建筑物管道等领域。但其导热系数只有0.23W/(m·K),限制了其作为导热材料的使用。因此,用石墨填充PB制备PB/石墨导热复合材料具有重要的理论和现实意义。 本文以石墨为导热助剂,利用熔融法制备了PB/石墨导热复合材料。研究了石墨及其表面处理、偶联剂、弹性体以及PB/石墨复合材料晶型转变对PB/石墨复合材料力学性能的影响;利用示差扫描量热分析仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和偏光显微镜等研究了PB/石墨复合材料等温结晶、非等温结晶动力学和晶型转变过程;利用激光导热仪测试了PB/石墨复合材料的热扩散系数,研究了石墨粒径和含量对PB/石墨复合材料热导率的影响,并用Y.Agri等导热方程对PB/石墨复合材料的热导率进行拟合;最后研究了PB/石墨复合材料的流变性能,为制备PB/石墨导热复合材料的工艺提供理论指导。 研究结果表明,钛酸酯NDZ-101对石墨的表面处理效果最好,当石墨含量大约为40wt%,EPDM-g-MAH含量为8wt%时,PB/石墨复合材料的拉伸强度为27MPa,抗弯强度约为19MPa,具有较好的综合力学性能;对石墨含量为15wt%的PB/石墨复合材料在不同的结晶时间下的力学性能研究表明,当结晶时间小于40h时,PB/石墨复合材料随着结晶时间的增加,拉伸强度和弯曲强度都呈明显的上升趋势,其中拉伸强度最大可达到25MPa左右,弯曲强度最大为17MPa左右。而当结晶时间在40h后,复合材料综合力学性能的变化趋于平缓。 利用Jeziorny法和Liu法分析了PB及PB/石墨复合材料的非等温结晶动力学。研究表明,当石墨含量较低(小于15wt%)时,石墨在PB的结晶过程中起到异相成核的作用,能够促进体系的结晶;但当石墨含量过高(大于15wt%)时,石墨的加入却阻碍了体系的结晶,从而降低体系的结晶速率,导致了PB/石墨复合材料的结晶度下降;随着结晶时间的增加,PB和PB/石墨复合材料晶型结构从晶型Ⅱ向晶型Ⅰ转变。当结晶时间为24h后,复合材料中晶型Ⅱ结构完全转变为晶型Ⅰ结构,而且PB/石墨复合材料中晶型转变的速率比PB快。 随着石墨含量增加,PB/石墨复合材料的热导率增加。当复合材料含85wt%平均粒径为5μm石墨时,材料热导率可达3.9W/(m·K);同时采用Maxwell-EucKen、Cheng-Vochon和Y.Agri等模型对PB/石墨复合材料的热导率进行拟合,得到PB/石墨复合材料的热导率与石墨体积含量之间有以下一阶指数增长关系:λ=-0.32+0.45e~(100V/31.17) PB/石墨复合材料熔体均假塑性流体,随着剪切速率的增加,PB/石墨复合材料的剪切粘度不断降低,粘流活化能呈先下降后上升的趋势;而随着石墨含量增加,各个体系的粘流活化能都呈上升趋势。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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10 赖妍妍;日本零售业中PB商品的发展情况[D];广东外语外贸大学;2018年
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