六方氮化硼-立方氮化硼/环氧树脂复合材料的制备与热物性能

环氧树脂(EP)高分子复合材料具有较低的热导率,其绝缘器件因散热及耐热性较差长期使用会出现故障和失效等隐患。通过向EP中添加微米氮化硼(BN)来制备具有高耐热性、高热导率的复合绝缘材料,并研究了复合材料的导热性能和耐热性能。结果表明：在六方氮化硼(hBN)质量分数为30wt%时,复合材料的热导率为0.444 W/(m·K),是纯EP的2.3倍。使用KH560改性hBN制备的复合材料,在填料质量分数为30wt%时,复合材料的热导率为0.456 W/(m·K),比未改性略有提高。而对于hBN-cBN/EP热压复合材料,在填料质量分数为30wt%时,其面内热导率为1.32 W/(m·K),远大于法向热导率。通过混掺制备了两种粒径(1、5～10μm)的hBN/EP复合材料,结果表明：填料混掺能明显提高材料的耐热性,通过向hBN/EP复合材料中添加1μm和10μm两种不同粒径的立方氮化硼(cBN)制备复合材料及其热压复合材料,结果表明：加入cBN和热压都能提高复合材料的耐热性能。     

诱导相分离BNNS/PES/EP复合材料制备及其热物性研究

通过液相机械剥离法制备了氮化硼纳米片(BNNS)并通过硅烷偶联剂共价修饰和多巴胺非共价修饰制备了双重改性的氮化硼纳米片(KDBNNS);利用反应诱导相分离,将KDBNNS分布在环氧树脂(EP)和聚醚砜(PES)的界面上构成导热通路,制备了KDBNNS/PES/EP复合材料。采用傅里叶变换红外光谱分析、热失重分析(TGA)和共聚焦扫描显微镜等方法对其进行表征。观测到在三元复合材料内的相分离连续界面上通过分布BNNS构筑了三维导热通路。研究表明当BNNS填料质量分数仅为3%时,复合材料的热导率即可达到0.394 W·m^-1K^-1,相较于纯环氧0.194 W·m^-1K^-1提高了103%。     

氮化硼和氧化锌晶须共掺杂环氧树脂复合材料的导热与绝缘性能

双酚A环氧树脂（EP）因其具有优异电绝缘性能而被广泛应用于电子器件中,但EP的热导率较低,通过填充高导热无机填料而构建导热通路是当前提高聚合物复合材料热导率的有效策略。本文综合利用溶液共混与热压工艺制备得到了六方氮化硼（h-BN）-四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）/EP复合材料,并对复合材料的微观形貌与物相结构、导热性能及绝缘性能进行了系统表征与分析。结果表明,复合填充h-BN-T-ZnOw/EP复合材料兼具良好的导热性和绝缘性,当h-BN-T-ZnOw的填充含量为30wt%/5wt%时,25℃下热导率为0.55 W/（m·K）,相比于纯EP提升了2.9倍,同时复合材料体积电阻率大于10¹⁵Ω·m,表现出良好的绝缘性。     

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/六方氮化硼复合材料的制备及性能

利用双螺杆的强剪切作用,制备了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂/六方氮化硼(h-BN)复合材料(ABS/h-BN),通过测定复合材料的热导率和电阻率,并借助拉伸试验、动态力学分析、热失重分析等手段,研究了h-BN添加量对复合材料导热性能、力学性能、耐热性能和电绝缘性能的影响。结果表明,h-BN在ABS基体中发生了取向,当h-BN质量分数为20%时,复合材料的热导率由0.176 W/(m·K)提高到0.404 W/(m·K),增加了129.6%,且拉伸强度由35.26MPa提高到38.45 MPa。ABS/h-BN复合材料有望应用于家电等的外壳材料。     

贻贝仿生修饰氮化硼/石墨烯微片环氧导热绝缘材料的制备及性能研究

随着电子技术快速的发展,聚合物材料自身较低的热导率已不能满足现代电子器件的散热需求,因此提高聚合物热导率,实现高效率的传热具有重要意义。利用多巴胺优异的包覆性能实现对氮化硼(BN)粉末和石墨烯微片(GNPs)的表面修饰。然后将功能化的BN和GNPs作为导热填料,制备了系列环氧树脂(EP/BN/mBN/m(BN/GNP))导热绝缘复合材料,研究了填料的种类和含量对复合材料导热性能和电绝缘性能的影响。结果表明,经多巴胺改性后的BN和GNPs能比较均匀分散于环氧树脂体系中;当添加30 wt%的m(BN/GNP)(1∶1)填料时,复合材料的热导率达到0.61 W/(m·K),与纯环氧树脂材料相比提高了238.9%,且该复合材料仍保持优异的绝缘性能。     

BT树脂/氮化硼导热复合材料的制备与性能研究

采用十六烷基三甲基溴化铵改性的氮化硼微粒(BN-CTAB)填充双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT树脂)制备了BT/BN-CTAB导热绝缘复合材料。研究了改性氮化硼对BT树脂复合材料导热性能、热稳定性能和电绝缘性能的影响。结果表明,随着改性氮化硼的加入,复合材料热导率随之逐渐上升,体积电阻率略有下降,当加入15%改性氮化硼时,复合材料的热导率达到0.63W/(m·K),比BT树脂的热导率提高了186%,而该复合材料仍能保持优异的绝缘性能。改性氮化硼的加入有助于提高BT树脂复合材料的热稳定性,当氮化硼的含量为15%时,复合材料的热分解温度(失重5%时)较纯BT树脂材料提高了55.1℃。     

h-BN用量对h-BN/MVQ导热绝缘复合材料性能的影响

以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为基体,偶联剂改性后的六方片状氮化硼(h-BN)为填料,使用密炼机密炼,双辊开炼机辊压混合,模压成型制备了导热绝缘复合材料。运用橡胶加工分析仪、扫描电子显微镜、导热分析仪及阻抗分析仪研究了h-BN用量对MVQ的动态模量、硫化特性、断面微观形貌、导热性能、电绝缘性能的影响。实验结果表明,随着h-BN用量的增加,MVQ的焦烧时间及正硫化时间缩短,理论硫化时间延长,热导率与介电常数上升,当h-BN填充量为50 phr时,h-BN/MVQ复合材料的热导率达到1.13 W/(m·K),介电常数为3.87。     

气泡和气隙影响六方氮化硼/环氧树脂复合材料导热性能的有限元模拟

气泡和气隙严重影响环氧树脂基复合材料的导热性能,研究气泡和气隙对复合材料热导率的影响有助于提高导热模型的准确性,可为进一步优化环氧树脂基复合材料的导热性能提供指导方向。采用有限元方法建立一种含气泡、气隙的六方氮化硼(h-BN) /环氧树脂复合材料单胞模型,分析气泡、气隙的尺寸和数量对复合材料导热性能的影响。通过与其他模型、实验数据的对比对模型的有效性进行了验证。结果表明,随着气泡尺寸和数量的增加,h-BN/环氧树脂复合材料热导率逐渐下降,且热导率随气泡尺寸的变化曲线存在转折点,直径大于单胞厚度的气泡对复合材料热导率的影响较大。随着气隙直径和厚度的增加,h-BN/环氧树脂复合材料热导率先缓慢后快速减小、最后呈直线趋势下降;随着气隙数量的增加,h-BN/环氧树脂复合材料热导率逐渐下降,且相较于基材中的气隙,位于填料与基材界面处的气隙对热导率的减弱更显著。      

环氧树脂/氮化硼/石墨烯纳米片导热复合材料的制备与性能研究

采用十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)改性的氮化硼(BN)微粒和石墨烯纳米片(GNP)为导热填料,制备了系列环氧树脂(EP)/改性BN(BNOTAB)/GNP导热绝缘复合材料,研究了填料的种类和含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及热稳定性能的影响。结果表明,经OTAB改性后的BN微粒能比较均匀分散于环氧树脂体系中;当m(BNOTAB)/m(GNP)=6∶4时(填料总含量为10%),复合材料的热导率达到0.48 W/(m·K),较纯环氧树脂材料提高了108.7%,而该复合材料仍保持优异的绝缘性能;TGA与DSC结果显示,BNOTAB/GNP填充微粒的加入可以提高环氧树脂复合材料的热稳定性。     

氮化硼导热复合材料的制备与性能

以聚丙烯为基材,六方氮化硼为填料,添加马来酸酐接枝聚丙烯,利用双螺杆挤出机制备导热复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜表征材料的微观结构,对复合材料的结晶性能、力学性能和导热性能进行分析。结果表明,马来酸酐接枝聚丙烯有利于增加聚丙烯与氮化硼的界面粘结,改善复合材料的结晶,增强复合材料拉伸强度和断裂伸长率,显著提高其热导率。氮化硼含量为30%(质量分数)时,添加马来酸酐接枝聚丙烯的复合材料热导率为0.512 W/(m·K),相对于只添加氮化硼的复合材料和聚丙烯,热导率分别提高1.08和2.3倍。     

氮化硼纳米片的制备及其增强环氧树脂复合材料导热性能的研究进展

随着对新型高导热、高绝缘热界面材料需求的显著增加,具有多种优异性能的环氧树脂(EP)已被广泛用作导热复合材料的基体,然而其固有的低热导率限制了其实际应用.通过向EP中引入具有高导热系数及高绝缘性的氮化硼纳米片(BNNS)可有效弥补EP的缺陷,从而显著提高复合材料的综合性能.基于国内外研究,介绍了BNNS的不同制备方法,...     

h-BN/SiCw/聚砜导热绝缘复合材料的协同导热效应

以聚砜为基体,具有二维结构的六方片状氮化硼和一维结构的碳化硅晶须二元复配填料为导热填料,使用双辊开炼机在高温熔融共混,模压成型制得导热绝缘复合材料。用扫描电子显微镜、导热分析仪、超高电阻微电流测量仪对复合材料的断面微观形貌、导热性能、电绝缘性能进行了表征。结果表明,不同形状的导热填料均匀分散在聚合物基体中,相互搭接形成导热网络,合适配比的二元复配填料对复合材料热导率的提高具有协同效应。随着二元复配填料用量的增加,复合材料热导率升高,表面电阻率和体积电阻率却有所下降。当h-BN与SiCw质量比为8/2,复配填料质量分数为50%时,h-BN/SiCw/聚砜复合材料的热导率达到2.728 W/(m·K),表面电阻率和体积电阻率为5.21×1013Ω和7.86×1013Ω·cm。     

氧化锌晶须/环氧树脂导热绝缘复合材料的制备与性能

以环氧树脂(E-44)为聚合物基体,四针状氧化锌晶须(ZnOw)为填充材料,制备了氧化锌晶须/环氧树脂导热绝缘复合材料,研究了ZnOw含量对复合材料的导热性能、电性能的影响,并用扫描电子显微镜对断口形貌进行了观察。结果表明,较少量ZnOw的加入(体积分数<10%),复合材料的导热性能得到有效改善,但仍维持了聚合物材料所具有的电绝缘和低介电常数、低介电损耗的特点。其中当ZnOw体积分数为10%时,ZnOw/EP复合材料的热导率达到0.68W/(m·K),相比纯环氧树脂提高了3倍。     

电纺制备聚丙烯腈/氮化硼杂化复合纤维及其结构、性能研究

针对聚合物材料导热性差的问题,为了改善聚合物填充复合材料的导热和吸附等性能,以聚丙烯腈和氮化硼为原料,利用静电纺丝方法制备了聚丙烯腈/氮化硼(PAN/BN)有机无机杂化复合纤维。采用扫描电镜、热分析、红外光谱、X射线衍射仪、激光导热仪和比表面积及孔隙度分析仪对复合纤维进行了结构和性能表征。实验通过改变聚丙烯腈和氮化硼在纺丝溶液中的质量比,研究了纤维中不同氮化硼含量对复合纤维形态、结构和性能的影响。结果表明,通过静电纺丝能够把氮化硼包覆并均匀分散在聚丙烯腈聚合物中,可有效改善聚合物的导热和吸附性能。随着纤维中氮化硼含量的增加,材料的热导率增加,当BN质量分数为54.5%时,纺制得到的PAN/BN杂化复合纤维的热导率最高达到3.977 W/(m·K),比热导率为0.048 W/(m·K)的纯PAN纤维高82.8倍左右。     

六方氮化硼的液相剥离及其在电子器件热管理应用的研究进展

六方氮化硼纳米片(BNNS)具有优异的导热性、绝缘性、化学稳定性、耐高温性,在电子器件热管理领域具有广泛的应用前景。然而,如何快速、规模化地获得高质量的BNNS仍是其商业应用所面临一个重要挑战。液相剥离法是制备BNNS最有前景的方法之一,具有工艺简单、纳米片质量高、可规模化生产等优点。本文首先总结了近年来BNNS的液相剥离方法,重点介绍3种用于液相剥离BNNS的方法(h-BN剥离的溶剂选择、h-BN的非共价键改性以及共价键改性);其次,深入探讨了上述3种方法的剥离机理以及存在的不足(有机溶剂污染环境问题,部分修饰剂相容性差,共价键改性困难)。随着剥离分散机理的深入研究,液相剥离法将满足高质量高效率的BNNS的制备需求,使其在电子器件热管理领域发挥重要作用。     

超细氮化硼/环氧树脂复合材料的制备和性能影响

将超细高导热的氮化硼(简称BN)与环氧树脂(简称EP)进行复合制备了EP/超细BN复合材料.研究了超细BN的含量对EP/BN复合材料的导热性能及微观结构的影响.结果表明,当BN质量分数为90%时,EP/BN复合材料的热导率达到1.2447W/(m·K),约为纯EP的7倍.     

氮化硼纳米片剥离法制备及表面改性研究进展

综述以六方氮化硼(hexagonal boron nitride, h-BN)粉体为原料制备氮化硼纳米片(boron nitride nanosheet, BNNS)的方法，归纳原料粒径、溶剂、超声波功率、磨球用量、助剂及预处理工艺等因素对BNNS制备的影响机理；概述h-BN和BNNS表面修改性的途径和方法，总结共价改性法和非共价改性法的机理和优缺点。同时提出：与化学剥离法、液相剥离法、机械剥离法和超临界剥离法相比，由于h-BN层间的π-π共轭和lip-lip作用，介质增强液相剥离法更加简便、高效，适合工业化批量生产，但是需选择恰当的剥离助剂并进一步揭示剥离过程的机理；由于h-BN结构中B、 N原子的化学惰性和局部共轭作用，纯h-BN和BNNS很难被基于化学反应的共价改性法进行直接修饰；h-BN及BNNS的非共价改性法操作简便，但以物理作用为基础的非共价改性结合力较弱，容易在高温、强酸碱等苛刻条件下失效。     

高导热聚酰亚胺石墨膜/环氧树脂复合材料的制备与性能表征

将环氧树脂(EP)分别涂敷于聚酰亚胺石墨带(GPTs)和聚酰亚胺石墨膜(GPFs),通过真空热压成型与分别采用堆叠和叠层方法制备得到GPTs/EP复合材料和GPFs/EP复合材料。借助XRD、SEM和PLM等手段对GPF及其环氧树脂基复合材料的晶体结构、形貌和光学织构进行表征,并研究GPF的体积分数和尺寸对其复合材料导热性能的影响。结果表明,相比于GPFs/EP复合材料,GPTs/EP复合材料的导热性能在不同方向显示出较大波动,其热导率和热扩散系数总体上随GPF体积分数的增加而增大,GPF体积分数为80%时热导率为453～615 W (m·K)~(-1)。而对应的80%GPFs/EP复合材料热导率稳定可达894 W (m·K)~(-1),并具有高取向的"三明治"结构。但在平行于热压方向上两类复合材料热导率都很低,GPF体积分数为80%时,GPTs/EP复合材料和GPFs/EP复合材料的热导率分别为1.82 W (m·K)~(-1)和1.15 W (m·K)~(-1)。     

低成本金刚石/铝复合材料的研究

采用无压浸渗工艺制备出低成本金刚石/铝复合材料,并对复合材料的显微组织、界面及导热性能进行了研究。实验结果表明,采用无压浸渗工艺制备的金刚石/铝复合材料,组织致密,颗粒分布均匀。金刚石/铝复合材料的热导率随着金刚石含量的增加而增加,热导率最高可达298W/(m·K)。     

氮化硼和纳米金刚石混杂填充聚酰亚胺导热复合材料的制备与表征

以二维六方氮化硼和三维纳米金刚石为导热填料通过原位聚合方式杂化填充到聚酰亚胺(PI)基体中制备导热绝缘复合材料。采用聚芳酰胺和4,4-二氨基二苯醚分别对氮化硼和纳米金刚石进行表面接枝改性,以提高有机-无机两相界面的相容性。通过扫描电子显微镜、导热仪、热重分析等方法对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,不同粒径的导热填料混杂填充聚合物,利用协同效应可以提高堆砌密度,降低界面热阻,形成导热网络。当填料总质量分数为30%,改性氮化硼和纳米金刚石的质量比为9∶1时,复合材料的热导率达0.596 W/(m·K),是纯PI的3.5倍,同时复合材料仍具有较好的热稳定性和电绝缘性,满足微电子领域的应用需求。