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科学技术发展和工业应用需求对高分子复合材料提出了更高的要求，希望复合材料具有优良的综合性能，如成本低、易加工、机械性能优良、耐腐蚀、高导热、电绝缘等。本文采用碳纳米管(CNT)、纳米铜(Cu)以及氮化硼纳米片(BNNS)为导热填料，制备聚偏氟乙烯(PVDF)基导热复合材料，系统地研究了PVDF复合材料导热性能和机械性能的提升途径，并将改性PVDF复合膜制备成中空纤维换热器，探索其在化工传热、脱盐分离领域的潜在应用价值，主要研究方法和结论如下：
采用笼型聚倍半硅氧烷(POSS)表面功能化CNT，制备了具有高导热性的CNT-POSS/PVDF复合膜。POSS表面改性促进了CNT-POSS填料在PVDF基体中的分散性并扩大了填料之间相互接触面积。POSS纳米粒子引入CNT-PVDF复合材料中可以改善复合材料的热稳定性、机械性能和导热性能。相比于纯PVDF膜的导热系数(0.15 W/(m·K))，15wt％CNT-POSS/PVDF复合膜具有1.12W/(m·K)的极高导热率。
采用多巴胺表面改性纳米Cu和PVDF基体以提高金属和聚合物基体之间的界面相容性，再利用CNT协同效应构建内部连通的导热网络，制备出CNT-Cu/PVDF复合膜。CNT可以填补Cu和PVDF之间的空隙和降低界面热阻。在30wt％Cu和5wt％CNT的填充率下，PVDF复合膜导热系数和拉伸强度分别可达到1.44W/(m·K)和95MPa，比纯PVDF膜分别提高了860%和78%。
采用二氧化硅/碳纳米管(SiO2/CNT)、BNNS做填充材料制备PVDF复合膜，通过调控填料配比实现复合材料从导电至绝缘性能的转变，以满足导热绝缘高分子材料在电子封装领域的使用需求。SiO2和BNNS通过空间阻隔作用可抑制CNT的高导电性，同时不同形貌结构的纳米填料的协同作用又可提高导热网络的连通性。10wt%BN-20wt%(c-CNT/SiO2)-PVDF复合膜热导率和拉伸强度分别为1.23W/(m·K)和62.2MPa。
采用熔融拉伸法将改性PVDF制备成中空纤维换热管，通过实验测试中空纤维管壳式换热器在无相变(液-液)、单相相变(汽-液)以及两相相变中的传热性能，结果表明：相变过程可显著提升换热器的传热性能，利用冷凝传热数据可拟合出中空纤维换热器冷凝传热系数预测模型；在两相相变过程中，换热器传热系数和热效率可达到1168W/(m2·K)及92%。
采用笼型聚倍半硅氧烷(POSS)表面功能化CNT，制备了具有高导热性的CNT-POSS/PVDF复合膜。POSS表面改性促进了CNT-POSS填料在PVDF基体中的分散性并扩大了填料之间相互接触面积。POSS纳米粒子引入CNT-PVDF复合材料中可以改善复合材料的热稳定性、机械性能和导热性能。相比于纯PVDF膜的导热系数(0.15 W/(m·K))，15wt％CNT-POSS/PVDF复合膜具有1.12W/(m·K)的极高导热率。
采用多巴胺表面改性纳米Cu和PVDF基体以提高金属和聚合物基体之间的界面相容性，再利用CNT协同效应构建内部连通的导热网络，制备出CNT-Cu/PVDF复合膜。CNT可以填补Cu和PVDF之间的空隙和降低界面热阻。在30wt％Cu和5wt％CNT的填充率下，PVDF复合膜导热系数和拉伸强度分别可达到1.44W/(m·K)和95MPa，比纯PVDF膜分别提高了860%和78%。
采用二氧化硅/碳纳米管(SiO2/CNT)、BNNS做填充材料制备PVDF复合膜，通过调控填料配比实现复合材料从导电至绝缘性能的转变，以满足导热绝缘高分子材料在电子封装领域的使用需求。SiO2和BNNS通过空间阻隔作用可抑制CNT的高导电性，同时不同形貌结构的纳米填料的协同作用又可提高导热网络的连通性。10wt%BN-20wt%(c-CNT/SiO2)-PVDF复合膜热导率和拉伸强度分别为1.23W/(m·K)和62.2MPa。
采用熔融拉伸法将改性PVDF制备成中空纤维换热管，通过实验测试中空纤维管壳式换热器在无相变(液-液)、单相相变(汽-液)以及两相相变中的传热性能，结果表明：相变过程可显著提升换热器的传热性能，利用冷凝传热数据可拟合出中空纤维换热器冷凝传热系数预测模型；在两相相变过程中，换热器传热系数和热效率可达到1168W/(m2·K)及92%。