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PVC广泛使用于化工生产、设备制造、电子产品等领域,具有生产量大、综合性能好等优点。但PVC导热性能极差,若能提高PVC的导热性能,将其用来替代贵重金属和其他导热材料,使用在各个领域,其工业价值非常可观。本课题采用机械球磨法将PVC与添加剂(石墨、MgO)混均,以平板硫化机热压成型后,测定其导热性能。实验分别考察了PVC/MgO、PVC/石墨及PVC/石墨/MgO导热复合板材的最优制备工艺及其性能,主要研究内容和结果如下: (1)通过单因素实验和正交试验,确定了PVC/MgO导热复合板材的最优工艺条件:MgO含量30%wt,机械球磨时间50min,机械球磨转速150r·min-1,热压温度160℃,热压时间10min,热压压强5MPa。该条件下制备的板材热导率为0.7416W·m-1·K-1是纯PVC的热导率的5.30倍。是相同含量未经球磨的板材热导率0.2798W·m-1·K-1的2.65倍。 (2)通过单因素实验和正交试验,确定了PVC/石墨导热复合板材的最优工艺条件:石墨含量35%wt,机械球磨时间80min,机械球磨转速150r·min-1,热压温度165℃,热压时间15min,热压压强5MPa。该条件下制备的板材的热导率为0.8502W·m-1·K-1是纯PVC的热导率的6.07倍。是相同含量未经球磨的板材热导率0.3016W·m-1·K-1的2.82倍。 (3)通过单因素实验和正交试验,确定了PVC/石墨/MgO导热复合板材的最优工艺条件:石墨含量20%wt,MgO含量15%wt,机械球磨时间80min,机械球磨转速150r·min-1,热压温度155℃,热压时间为20min,热压压强5MPa。该条件下制备的热导率可达0.8889W·m-1·K-1,是纯PVC板材的6.34倍;是相同含量未经球磨的板材热导率0.3058W·m-1·K-1的近3倍。在制备的三种导热复合板材中,PVC/石墨/MgO板材的导热性能最佳。 (4)SEM扫描电镜的结果表明,机械球磨能使添加剂的包裹和成链作用明显体现,并能有效提高导热网链的数量,从而提高复合板材的导热性能。 (5)复合板材力学性能的检测结果为:PVC/MgO导热复合板材的拉伸强度为48.73MPa,弯曲强度为49.80MPa。PVC/石墨复合板材的拉伸强度为39.21MPa,弯曲强度为53.21MPa。PVC/石墨/MgO导热复合板材的拉伸强度为47.39MPa,弯曲强度为51.98MPa,拉伸强度较PVC/石墨板材高出8MPa左右,弯曲强度较PVC/MgO板材高出2MPa左右。这表明虽然复合板材的力学性能比纯PVC有所下降,但仍符合工业要求,并且在制备的三种板材中PVC/石墨/MgO导热复合板材综合了PVC/石墨导热复合板材和PVC/MgO导热复合板材的性能优点,力学性能优异。 (6)经过机械球磨后,纯PVC的软化点和热分解温度分别从原来的82.81℃和287.61℃降低到80.73℃和281.4℃,而所制备的复合板材的软化点和热分解温度与纯PVC相比有大幅度提高,其中PVC/石墨/MgO复合板材热性能最佳,软化点可达88.60℃比纯PVC高出6℃,热分解温度可达305.59℃,比纯PVC高出18℃。该结果验证了在机械球磨的作用下MgO和石墨共同作用,从而使复合板材具有较高的软化温度和较好的耐热性,较大地拓宽了PVC高分子材料的工业使用范围。