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摘 要

科技发展水平在不断的进步，日常生活中对于材料的导热要求越来越高。由于金属材料易受到化学腐蚀，因此在某些场合需要聚合物材料替代，但聚合物基体本征导热性能较差，科研人员通过加入导热填料来提高其热导率，同时需要考虑填料种类、尺寸及按照一定量的比例配合合理使用，使得复合材料拥有更优良的导热性能。

本研究课题是在聚乙烯（PE）基体中加入石墨搭建导热通路，制备导热聚合物材料。相比较于传统导热材料，更易加工成型，耐氧化性和耐腐蚀性好。运用熔融共混法的实验方法来制备所需材料，利用微机控制电子万能试验机进行材料的拉伸试验。实验需要使用的仪器：傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等，得出实验数据来对石墨填料含量对力学性能和导热性能的影响进行测试分析，验证石墨在PE基体中的分布和不同密度PE对复合材料体系的结晶度及导热性能影响。

关键词：聚乙烯 石墨 导热性能 熔融共混 表面改性

Study on Preparation and Thermal Conductivity of Polyethylene / Graphite Composite

Abstract

The level of technological development is constantly improving, and the requirements conductivity of materials in daily life are becoming higher and higher. Since metal materials are susceptible to chemical corrosion, polymer materials need to be replaced in some occasions, but the intrinsic thermal conductivity of the polymer matrix is poor. Researchers use a new type of thermally conductive polyolefin composite material to enhance its thermal conductivity, and increase its thermal conductivity by adding thermally conductive fillers. At the same time, it needs to consider the type of filler, size, and reasonable use according to a certain amount of proportion, so that the composite material has a better.

This research topic is to add graphite to the polyethylene (PE) matrix to build a thermal conduction path and prepare thermally conductive polymer materials. Compared with traditional thermal conductive materials, it is easier to process and form, and has good oxidation resistance and corrosion resistance. The experimental method of melt blending is used to prepare the required materials, and the computer controlled electronic universal testing machine is used to conduct the tensile tests of the materials. The experiment needs to use the following experimental instruments for testing: Fourier transform infrared spectrometer (FTIR), differential scanning calorimeter (DSC), scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and other experimental equipment. The experimental data were obtained to test and analyze the effect of graphite filler content on mechanical properties and thermal conductivity, to verify the distribution of graphite in the PE matrix and the effect of different density PE on the crystallinity and thermal conductivity of the composite system.

Key words: polyethylene; graphite; thermal conductivity;Melt blending;Surface modification

目录

摘要 1

Abstract 1

第二章 文献综述 4

2.1 导热 4

2.2 聚乙烯简介 4

2.3 石墨简介 5

2.4 石墨的改性方法简介 5

2.4.1表面活性剂改性石墨 5

2.4.2 石墨的球形化处理 6

2.4.3表面涂层法 6

2.5表面处理剂简介 6

2.5.1硅烷偶联剂 7

2.5.2 钛酸脂偶联剂 7

2.6 导热材料研究现状 8

2.7 导热材料研究意义 8

第三章 实验部分 9

3.1实验原材料 9

3.2 实验仪器 9

3.3实验配方 10

3.4样品制备 11

3.4.1 表面改性处理 11

3.4.2 HDPE/石墨复合材料 11

3.5表征及性能测试 12

3.5.1 力学性能测试 12

3.5.2扫描电子显微镜分析 12

3.5.3 傅里叶变换红外光谱分析 12

3.5.4 X射线衍射 13

第四章 实验表征分析探索 13

4.1力学性能分析 13

4.1.1 拉伸性能 13

4.1.2 断裂伸长率 14

4.2傅里叶变换红外光谱分析 14

4.3差示扫描量热仪分析 15

4.4 X射线衍射分析 15

4.5扫描电子显微镜分析 16

4.6 导热性能 16

第五章 结论 16

参考文献 18

致谢 20

第一章 前言

时代在不断地向前快速发展，相比较于以前，人们对于常用的产品也有了更加高的要求。性能单一的材料不能满足需求，因此一种新型材料通过将性质各不相同的材料组分优化成为新的材料上，这种新材料我们称为复合材料。复合材料通过添加功能性填料使得材料的优点集中起来，从而提高整体性能。在基体的选择上，聚合物复合材料具有质轻和易于加工等特点，使用较为广泛。

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