改性石墨烯及其双组份室温硫化导热硅胶的制备与性能研究

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1、工程硕士学位论文改性石墨烯及其双组份室温硫化导热硅胶的制备与性能研究作者姓名邹逸丰工程领域材料工程校内指导教师马文石研究员校外指导教师汪军高级工程师所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年1月PreparationandPropertiesofModifiedGrapheneanditsTwo-ComponentRoomTemperatureVulcanizedThermallyConductiveSiliconeRubberADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCand

2、idate：ZouYifengSupervisor：Prof.MaWenshiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要石墨烯是sp2杂化碳原子组成的蜂窝状二维原子晶体，特殊的结构使其具有优异的力学、导电、导热等性能，可作为特殊的功能性填料应用于硅橡胶中。然而石墨烯既不亲水也不亲油，在水中及有机溶剂中很难分散均匀，且极易发生聚集，这对石墨烯在硅橡胶中的应用造成了极大的阻碍。本文首先制备了两种改性石墨烯：用KH-792对氧化石墨烯（GO）进行功能化改性并还原制备了功能化石

3、墨烯（FG）；采用溶胶-凝胶法将二氧化硅包覆于GO表面并还原后进行亲油改性制备了疏水二氧化硅包覆石墨烯（HM-SiO2-G）。随后分别将两种改性石墨烯作为填料加入硅橡胶基体，通过机械共混、室温固化制备了双组份室温硫化（RTV-2）导热硅胶。采用TEM、AFM、FTIR、Raman及XRD等手段对改性石墨烯的表观形貌、化学结构以及在硅橡胶中分散情况进行表征，并研究了RTV-2硅胶的耐热性能、力学性能、导热性能以及电绝缘性能。实验结果表明，FG可稳定均匀分散于乙醇、丙酮等有机溶剂中，通过超声分散可完全剥离成片层。FG的加入可有效

4、提高RTV-2硅胶的耐热性能、力学性能及导热性能，且在一定范围内可保证其电绝缘性。添加2.0wt%FG时，RTV-2硅胶的导热系数相比纯RTV-2硅胶提高了63%。FG添加量为1.0wt%时，RTV-2硅胶的体积电阻率为1012Ω·cm左右，可以满足大多数场合对灌封胶电绝缘性能的要求，但当添加量继续增加至2.0wt%时，RTV-2硅胶的体积电阻率降至1010Ω·cm左右，低于1012Ω·cm，已经达不到电子灌封胶的使用要求。另外，SiO2-GO表面可观察到很多明显的颗粒状物质，即包覆于GO表面的二氧化硅纳米颗粒。HM-SiO

5、2-G在RTV-2硅胶中分散均匀，未见石墨烯片层或团聚体。HM-SiO2-G的加入可有效提高RTV-2硅胶的耐热性能、力学性能及导热性能，且对电绝缘性能无太大影响。HM-SiO2-G对硅橡胶导热性能提升的效率远远优于传统的氧化铝填料，只需要添加少量石墨烯即可大幅度提升RTV-2硅胶的导热性能，以其为填料制备的硅胶比重较小，在一些要求低密度导热硅胶的场所应用价值更高。HM-SiO2-G添加3.0wt%时，RTV-2硅胶的体积电阻率为1013Ω·cm左右，且当添加量继续增多，其体积电阻率也不会低于1012Ω·cm，可以满足电子灌

6、封胶的使用要求。关键词：石墨烯；改性；双组份；室温硫化硅橡胶；导热IbstractGrapheneistwo-dimensionalatomiccrystalinhoneycombshapethatconsistsofsp2hybridcarbonatoms.Thisspecialstructurebringaboutexcellentmechanical,electricalconductivity,thermalconductivityproperties,etc,whichmakeitwidelyappliedint

7、hefieldofsiliconerubberasspecialfiller.However,grapheneishydrophobicandoleophobic,whichmakeitdifficulttodisperseandeasytoaggregateinwaterandorganicsolvents.Thesedisadvantagesgreatlyhinderthegraphenefromapplyinginsiliconerubber.Inthisstudy,wehavesuccessfullyprepared

8、twokindsofmodifiedgraphenefirstly.Thefirstisfunctionalizedgraphene(FG).Thegraphiteoxide(GO)wasfunctionalmodifiedwithKH-792andbecameFGbyreductionr