近年来,伴随工业与科技的不断发展,导热材料在化学化工,电子封装等领域的应用也愈发广泛,而各类崭新的技术对导热材料的综合性能要求也越来越高。因传统导热金属材料具有加工成型不易并且耐腐蚀性较差等特点,其在许多特殊领域的应用被严重限制。而高分子材料易于加工成型,且耐腐蚀好,力学性能优异,可以很好地弥补这些缺陷,但高分子材料热导率普遍偏低,因此,能否开发具有高热导率且综合性能优异的高分子材料正逐渐成为热点课题。本文分别选用聚丙烯与石墨、碳纤维作为基体和导热填料,成功制备了高导热聚丙烯复合材料并深入研究了碳基导热填料对材料性能的影响。首先,选取熔融共混的方法制备了聚丙烯/石墨/碳纤维复合材料,研究了单一石墨填料,不同粒径石墨复配以及不同填料复配对聚丙烯复合材料导热性能,力学性能,热性能,微观形貌等方面的影响。其次,采用熔融共混的方法,以石墨为填料,制备了PP/PE/石墨复合材料和PP/PBT/石墨复合材料,并研究了两相不相容体系对材料的导热性能,力学性能,热性能以及材料的形貌特征的影响。最后,选用最佳填料配比和最佳两相基体配比,在填料含量较小的情况下制备了高导热聚丙烯复合材料。结果表明:(1)加入导热填料对聚丙烯材料的热导率提高显著,且因碳材料具有各向异性,复合材料层内热导率远高于层间热导率。控制填料含量为40%,石墨和碳纤维的复配比为6:1时,层间和层内热导率分别为0.967W/(m·K)和2.818W/(m·K)。(仅加入40%石墨填料,聚丙烯的层间热导率为0.508 W/(m·K),层内热导率为1.801 W/(m·K)。)在聚丙烯基体中加入PBT或PE形成两相不相容体系有利于填料在基体内部的堆砌,提高了热导率。加入相容剂改善相容性,聚丙烯复合材料的层间和层内热导率最高可提升至1.376W/(m·K)和2.347W/(m·K)。(仅加入聚丙烯基体,层间和层内热导率分别为0.508W/(m·K)和1.801 W/(m·K)。)改变填料含量为10%,选用最佳填料配比和最佳基体配比,得到的材料层间和层内热导率分别为0.665W/(m·K)和1.896W/(m·K)。(仅加入石墨单一填料和聚丙烯单一组分,材料层间热导率0.23W/(m·K),层内热导率为0.745W/(m·K)。)(2)对于单相体系而言,加入导热填料后,聚丙烯复合材料的力学性能(拉伸强度,冲击强度,弯曲强度)先下降后上升,在填料含量为30%时达到最小。对于两相体系,导热填料含量的增大与复合材料的拉伸强度持续上升将导致冲击强度和弯曲强度出现一定程度的下降。两种填料加入两相基体也有效提高了聚丙烯材料的拉伸强度。(3)加入导热填料不仅显著提高了材料的结晶度和热稳定性,也对改善其耐热性有明显帮助。