聚丙烯材料是一种常用的热塑性聚合物,具有优异的物理性能,广泛应用于汽车制造、电子电器以及机械加工等各个领域。但聚丙烯材料本身没有导电、导热等功能特性,因此难以满足在一些特殊场合的应用。碳系填料具备良好的导电以及导热等功能化特性。本文选用了纳米级别的碳纳米管以及微米级别的片状石墨作为聚丙烯材料的填料,通过使用熔融共混的方法制备了聚丙烯/碳纳米管以及聚丙烯/石墨复合材料,并针对碳纳米管的分散性以及石墨的导热性能进行了系统的研究。该论文的主要内容如下:(1)碳纳米管的物理修饰及其在聚丙烯基体中的分散性研究由于极性的碳纳米管与非极性的聚丙烯之间的不亲和性,碳纳米管极易在聚丙烯基体中形成团聚,因此如何实现碳纳米管均匀分散于聚丙烯基体一直是学术界和工业界的重要课题。本文通过同时使用双三氟甲烷磺酰亚胺锂(Li-TFSI)与马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)复合体系对多壁碳纳米管(MWNTs)进行修饰,使其能够均匀分布于在PP基体中。实验发现MWNTs表面与Li-TFSI具有较强的“?-cation”相互作用,同时Li-TFSI与MAPP之间也存在特殊的相互作用,因此LiTFSI/MAPP的组合能够包覆于MWNTs的表面,使其均匀分布在PP基体中。由于MWNTs表面的MAPP分子链能够与PP分子链发生缠结作用,改善了PP与MWNTs的界面粘结性能,从而提高了PP/MWNTs复合材料的韧性及其延展性。(2)聚丙烯/石墨复合材料的制备及其导热性能的研究片状石墨(FG)是一种具有平面结构的导热填料,其片状结构在PP基体中的排列方式会直接影响到材料的导热性能。目前有关片状石墨、氮化硼等这样面内导热和面间导热相差很大的片状填料的取向效应对复合材料导热性能影响的报道还很少。本文对聚丙烯/片状石墨复合体系的结构和性能进行了系统研究,主要包括:(a)PP/FG/MAPP复合材料的制备及性能研究:以MAPP作为增容剂改善PP与FG的界面粘结性,同时改变了FG在PP基体中的取向。实验同时发现,MAPP的加入明显提高了PP/FG复合材料的力学性能。另外,MAPP的加入对不同填充量石墨的导热性能具有不一样的影响,对于石墨低填充情况下(如30 wt%),MAPP的加入降低了复合材料的垂直以及水平导热,而对于石墨中高填充量情况(以50 wt%为例),MAPP的加入能够有效提升材料的水平导热性能。结果表明,由于MAPP的加入,改善了片状石墨与聚丙烯基体的界面粘结性,因此在压片的过程中带动了片状石墨更容易沿着聚合物流动的方向取向,增加了片状石墨的平面取向度。综上可得,复合材料在各个方向导热的变化与体系中石墨的总含量有关,因此,可以通过改变体系中MAPP与石墨的含量来调控材料的导热性能。(b)PP/FG/SG复合材料的制备及性能研究:使用球状石墨(SG)来调整FG在PP基体中的排列和堆积。实验发现,当固定石墨总添加量为50 wt%时,添加5wt%SG能够同时提升复合材料的平行导热和垂直导热;此外,在SG添加量为5 wt%时,材料的拉伸强度达到了最大值。通过对复合材料的形态结构进行观察可得,少量SG的加入能够增强FG各向异性的取向程度,并同时能够填充FG堆砌所造成的空隙,从而形成了更为致密的石墨网络。