材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域,尤其在化工、石油、机械、纺织、冶金、航天航空、国防等工业部门更为突出。腐蚀不仅给社会带来巨大的经济损失,造成灾难性事故和危及人身安全,耗竭宝贵的资源和能源,污染环境,而且阻碍了高科技的正常发展。本文研究的高导热先进复合材料是一种耐苛性腐蚀介质,并具有良好力学性能、优良导热功能的新材料,可望用于苛性腐蚀环境下使用的紧凑换热器的制造。本文研究的主要内容有:聚合物基导热材料制备技术;聚合物基导热材料的热导率测试技术;聚合物基导热材料的逾渗导热模型;高导热先进复合材料的制备技术;高导热先进复合材料板翅式换热器的设计与制备工艺技术。高导热先进复合材料是以聚四氟乙烯(PTFE)材料为基体,通过导热改性和采用碳纤维定向增强复合技术制备的一种新材料,具备以下特点:①优良的耐腐蚀性能,使用介质和环境与聚四氟乙烯材料相仿;②良好的耐热性能,使用温度为-100℃～250℃;③良好的导热性能和换热效果,复合材料的热导率是聚四氟乙烯热导率5倍以上,而且在使用过程中不结垢,能长期保持热交换能力;④优良的综合力学性能和使用寿命,先进复合材料的拉伸强度是聚四氟乙烯材料的3～5倍,而且没有聚四氟乙烯的冷流现象,可以作为结构材料使用;⑤良好的加工性能和成型性能,可以进行焊接、热压等二次成型,为防腐蚀过程装备的设计和制造提供了经济可行的工艺技术。聚合物基导热材料的研究,选用聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)为基材,高导热性能的石墨、铝粉和铜粉作为导热填料进行改性。对导热材料的导热和机械性能的试验证明: PP为基材时,导热填料的粒径、含量对材料的导热性能有明显的影响,填料的粒径越小、含量越高,则改性材料的导热性能越好。如石墨的质量含量由15%增加到60%时,石墨/PP改性材料的热导率由0.34 W/(m·K)增加到3.1W/(m·K),是纯聚丙烯树脂热导率的十几倍,但改性材料的拉伸强度和冲击强度只有PP材料的一半左右,综合力学性能下降很多。同样,对于石墨/PTFE改性导热材料,石墨的质量含量为30%时,改性材料的热导率达到1.2W/(m·K),当石墨质量含量为50%时,热导率提高到2.5W/(m·K) ,是纯PTFE树脂热导率的10倍以上,但改性材料的拉伸强度只有PTFE材料的25%左右。