Fe3O4纳米粒子/环氧树脂基复合材料的制备及导热性研究

论文摘要

环氧树脂是一种粘接力强、稳定性高、易固收缩率小的聚合物材料,但其导热性能非常低。如果将具有较高导热性的颗粒与环氧树脂组合成复合材料,有希望得到具备较高导热性的复合材料,从而应用于电子工业、换热采暖、航空航天等领域。本文采用水热法合成的Fe304纳米粒子和环氧树脂E-44制备成Fe304纳米粒子/环氧树脂基复合材料,研究了Fe304纳米粒子的水热法合成工艺条件,以及纳米粒子填充分数和磁场对复合材料导热系数的影响规律。通过优化合成Fe304纳米粒子的反应条件,包括水热反应前驱物Fe2+/Fe3+比、反应体系初始pH值以及表面活性剂用量,合成出分散性较好、粒径约20nm、饱和磁化强度为67.1 emu/g的Fe304纳米粒子。将不同纳米粒子含量的Fe304纳米粒子/环氧树脂混合物,分别在磁场作用下和无磁场条件下成型,制备了不同浓度的纳米Fe304/环氧树脂基体复合材料,并测试了导热系数,结果表明：复合材料导热系数随着Fe304纳米粒子填充量提高而增大,并且外加磁场对复合材料导热系数也有增强效果。如当Fe304纳米粒子填充体积分数达为28.47%时,无磁场下制备的复合材料导热系数是纯环氧树脂E-44的2.47倍,而在0.8T磁场下制备的复合材料导热系数是纯环氧树脂E-44的固化的3.05倍。Fe304纳米粒子填充分数和外加磁场对复合材料导热系数的影响机理也进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 填充型导热聚合物复合材料概述
• 1.2.1 填充型导热复合材料研究进展
• 1.2.1.1 金属粒子填充型导热复合材料研究
• 1.2.1.2 金属氧化物填充型导热复合材料
• 1.2.1.3 氮化物填充型导热复合材料
• 1.2.1.4 碳化物填充型导热复合材料
• 1.2.2 填充型导热复合材料制备方法
• 1.2.2.1 插层复合法
• 1.2.2.2 原位复合法
• 1.2.2.3 直接分散共混法
• 1.2.2.4 超声波法
• 3O₄纳米粒子制备方法研究进展'>1.3 Fe₃O₄纳米粒子制备方法研究进展
• 1.3.1 共沉淀法
• 1.3.2 水热法
• 1.3.3 微乳液反应法
• 1.3.4 固相制备法
• 1.4 复合材料导热机理和模型理论
• 1.4.1 导热机理
• 1.4.2 导热模型的研究
• 1.5 本论文选题的依据、目的和主要内容
• 3O₄纳米粒子的制备及表征'>第2章 Fe₃O₄纳米粒子的制备及表征
• 2.1 引言
• 3O₄纳米粒子'>2.1.1 Fe₃O₄纳米粒子
• 3O₄纳米粒子制备方法'>2.1.2 Fe₃O₄纳米粒子制备方法
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品及仪器
• 2.2.2 实验步骤
• 3O₄纳米粒子结构表征测试方法'>2.2.3 Fe₃O₄纳米粒子结构表征测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 3O₄纳米粒子影响因素'>2.3.1 制备Fe₃O₄纳米粒子影响因素
• 2.3.1.1 水热反应前驱体优化配比确定
• 3O₄纳米粒子磁性能影响'>2.3.1.2 反应体系pH值对Fe₃O₄纳米粒子磁性能影响
• 3O₄纳米粒子粒径影响'>2.3.1.3 表面活性剂浓度对Fe₃O₄纳米粒子粒径影响
• 3O₄纳米粒子成分分析'>2.3.2 Fe₃O₄纳米粒子成分分析
• 3O₄纳米粒子结构分析'>2.3.3 Fe₃O₄纳米粒子结构分析
• 3O₄纳米粒子形貌分析'>2.3.4 Fe₃O₄纳米粒子形貌分析
• 3O₄纳米粒子静磁性能分析'>2.3.5 Fe₃O₄纳米粒子静磁性能分析
• 2.4 本章小结
• 3O₄纳米粒子/环氧树脂基复合材料制备及导热性'>第3章 Fe₃O₄纳米粒子/环氧树脂基复合材料制备及导热性
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料及仪器
• 3.2.2 复合材料制备步骤
• 3.2.3 测试仪器
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 稀释剂对环氧树脂E-44加工粘度的影响
• 3.3.2 固化剂种类和用量对复合材料固化时间影响
• 3O₄纳米粒子含量对复合材料导热性能影响'>3.3.3 Fe₃O₄纳米粒子含量对复合材料导热性能影响
• 3.3.4 复合材料导热系数强化作用及分析
• 3.3.5 复合材料热稳定性分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 结论与展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢