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。     

BN表面改性对BN/环氧树脂复合材料导热性能的影响

采用十八烷基三甲基溴化铵（OTAB）阳离子表面活性剂对BN微米片进行有机化改性,研究了BN表面改性对BN/环氧树脂复合材料导热性能的影响。当OTAB浓度为0.6 g · L^-1时,BN表面的OTAB吸附量接近饱和。BN表面改性提高了环氧树脂对BN的浸润性,降低了BN的导热系数。SEM观察及黏度测试结果表明：BN表面改性改善了BN/环氧树脂复合材料的界面性能及体系相容性。由于界面热阻的降低,改性BN/环氧树脂复合材料的导热系数高于未改性BN/环氧树脂复合材料,当BN填充量为30%（填料与树脂基体的质量比）时,改性BN/环氧树脂复合材料的导热系数为1.03 W （m · K）^-1,是未改性BN/环氧树脂导热系数（0.48 W （m · K）^-1）的2.15倍。     

BN纤维对石墨烯微片/聚丙烯复合材料导热绝缘性能的影响

采用熔融共混法制备BN纤维-石墨烯微片/聚丙烯（BN纤维-GNP/PP）高导热绝缘复合材料,结合有限元模拟、SEM、XRD、导热导电测试结果,探究了BN纤维含量和长度对BN纤维-GNP/PP复合材料导热绝缘性能的影响。结果表明:BN纤维-GNP/PP复合材料中BN纤维含量和长度的增加可增大GNP分布范围,增大BN纤维与GNP的接触概率;在GNP含量为7wt%、100 μm BN纤维含量为20wt%时BN纤维-GNP/PP复合材料的热导率较PP提高了4.2倍,同时电绝缘性略有提高。模拟结果表明,高含量100 μm BN纤维的加入使BN纤维-GNP/PP复合材料导热网络的构建趋于完整,局部热通量较低的区域减少。片状GNP与纤维状BN二相填料的"协同效应",使GNP和BN纤维分别作为"岛"和"桥"形成了一种特殊的"双网络"结构,BN纤维作为高导热"桥"阻隔了相邻GNP间导电通路的形成,从而提高了BN纤维-GNP/PP复合材料的导热绝缘性能。      

氰酸酯树脂/氧化锌晶须/石墨烯纳米片导热复合材料研究

采用四针状氧化锌晶须(ZnOw)和石墨烯纳米片(GNP)改性氰酸酯树脂(CE)制备了系列导热绝缘复合材料,研究了填料的种类和用量对氰酸酯复合材料导热、绝缘及热稳定性能的影响。当树脂基体中加入50%ZnOw或10%GNP时,复合材料的热导率分别达到0.77和0.97 W/(m·K),较纯树脂基体材料分别提高了185%和259%。将ZnOw与GNP混合填充氰酸酯树脂则更有利于提高复合材料的导热性能,当树脂基体中加入40%ZnOw和10%GNP混合填料时,复合材料的热导率可达到1.54 W/(m·K),较纯树脂基体材料提高了470%,并且该复合材料仍能够保持良好的电绝缘性能。TGA结果表明,石墨烯纳米片和氧化锌晶须的加入可以明显提高氰酸酯树脂复合材料的热稳定性。     

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℃。     

石墨烯纳米片/(酚酞聚芳醚酮-环氧树脂)双逾渗导热复合材料的制备和性能

为在较低的导热填料含量下提高环氧树脂(EP)的热导率,通过溶液法制备了石墨烯纳米片/(酚酞聚芳醚酮-EP) (GNP/(PEK-C-EP))复合材料。基于接触角测量计算并预测了GNP的选择性分布,并通过SEM和激光闪光法研究了GNP和PEK-C含量对GNP/(PEK-C-EP)复合材料的微观结构和热导率的影响。结果表明,当PEK-C的含量为20wt%时,GNP选择性分布在PEK-C中,形成了双逾渗结构的GNP/(PEK-C-EP)复合材料,从而构建了连续导热通道。当GNP含量为1wt%时,GNP/EP复合材料导热率最高达0.375 W(m·K)?1。当GNP含量为0.5wt%时,GNP/(PEK-C-EP)复合材料导热率最高达0.371 W(m·K)?1,较GNP含量为0.5wt%的GNP/EP复合材料热导率高48%,与GNP含量为1wt%的GNP/EP复合材料的热导率基本相同。表明GNP/(PEK-C-EP)复合材料的填料量减少了50%,利用双逾渗效应可以有效减少导热填料用量。此外,比较了纯EP和GNP/(PEK-C-EP)复合材料的玻璃化转变温度、热稳定性和热膨胀系数,结果表明,GNP/(PEK-C-EP)复合材料的热性能优于纯EP。      

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.     

碳纤维对聚碳酸酯/氮化硼复合材料导热性能和力学性能的影响

首先制备了聚碳酸酯/氮化硼(PC/BN)复合材料,考察了BN含量对复合材料导热性能和力学性能的影响,实验结果表明BN可以提高PC的导热性能,当BN含量为30%时,PC/BN复合材料的导热系数为1.38 W/(m·K),比纯PC的导热系数提高了约7倍,但PC的力学性能损坏严重。在PC/BN复合材料中填充少量碳纤维(CF),结果表明少量CF的加入,不仅可以进一步提高PC/BN复合材料的导热性能,而且还可以较显著地改善其力学性能。当CF含量为7%时,PC/BN/CF的导热系数、拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比PC/BN复合材料的分别提高了14.5%,113%,64%和157%。     

BN表面沉积纳米Sn对BN/环氧树脂复合材料导热绝缘性能的影响

采用液相还原法,制备了BN表面沉积纳米Sn粒子(BN-Sn NPs)杂化材料,用于环氧树脂(EP)的导热绝缘填料。BN-Sn NPs表面纳米Sn的粒径和熔点分别为10~30 nm 和166.5~195.3℃。BN表面沉积纳米Sn后,粉体Zeta电位及压片的导热系数增加,EP滴在压片表面的接触角降低。在BN-Sn NPs/EP复合材料固化过程中,BN-Sn NPs表面纳米Sn熔融烧结,有利于填料相互桥联在一起,降低接触热阻,并改善界面性能,从而提高BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数。当填料体积含量为30vol%时,BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数达1.61 W(m·K)?1,比未改性BN/EP复合材料的导热系数(1.08 W(m·K)?1)提高了近50%。Monte Carlo法模拟表明,BN和BN-Sn NPs在EP基体中的接触热阻(R_c)分别为6.1×106 K·W?1和3.7×106 K·W?1。与未改性BN/EP复合材料相比,BN-Sn NPs/EP复合材料的介质损耗增加,介电强度及体积电阻率降低,但仍具有良好电绝缘性能。      

原位聚合法制备SiC@SiO2/BN/PI复合材料及其表征

聚酰亚胺复合材料以其优异的性能以及在航空航天、轨道交通、微电子等领域广泛的应用前景引起越来越多的关注。在750 ℃条件下对SiC晶须进行表面氧化处理, 形成SiC@SiO₂包覆结构晶须, 与BN颗粒构成复合填料, 分别采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行表面改性, 用原位聚合法制备了SiC@SiO₂/BN/PI(PI:聚酰亚胺)复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等进行结构和性能表征。结果表明: 晶须与颗粒质量比为4 : 1时, 复合填料在PI基体内形成了有效的导热网络, 且当填料含量为45wt%时, SiC@SiO₂/BN/PI复合材料导热系数达到0.95 W/(m·K)。SiC@SiO₂/BN/PI复合材料的力学性能随着复合填料的种类和数量的变化呈现规律性变化。SiO₂氧化层阻断复合填料间自由电子的移动, SiC@SiO₂/BN/PI复合材料的电气绝缘性能下降幅度减小。     

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。     

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。     

KH550改性氮化硼/氰酸酯树脂导热复合材料的研究

采用硅烷偶联剂KH550对氮化硼粉末(BN)进行了表面改性,并制备了氰酸酯树脂/氮化硼导热复合材料。研究了BN含量对复合材料的导热性能、电绝缘性能的影响,并运用扫描电子显微镜对材料的断面形貌进行了观察。结果表明:少量BN的加入能有效改善氰酸酯复合材料的导热性能,且复合材料仍保持良好的电绝缘性能。当BN的体积分数达到23.6%时,复合材料的导热系数为1.33W·m-1·K-1,为纯树脂材料的4.6倍。     

BN/PA66导热复合材料制备与研究

采用熔融挤出法制备了BN/PA66导热复合材料,通过导热性能测试、力学性能测试、耐热性能测试和DSC等方法研究了BN含量对BN/PA66复合材料的导热性能、力学性能、耐热性能和结晶性能等的影响。结果表明:在实验范围内,当BN体积分数达到24.8%时,BN/PA66复合材料导热系数λ为0.751W/(m.K),约为纯PA66的2.2倍。随BN含量增加,BN/PA66复合材料刚性增加,其热形变温度大幅度提高。     

BN/Al_2O_3/碳纤维填充MVQ导热复合材料的制备

以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为基体,片层氮化硼(BN)、球形Al_2O_3、碳纤维为填料,通过共混的方法制备了导热硅橡胶复合材料。利用热重分析仪(TGA),扫描电子显微镜(SEM),电子拉力试验机以及导热系数仪对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明:复合材料的热导率、热稳定性、力学性能、交联密度随着填料量的增加而增加。填料量达50vol.%时,尤以片层BN对热导率增加的效果突出,热导率从0.168增至1.8W/(m·K);碳纤维对复合材料的力学性能贡献最大,拉伸强度从0.48增加到2.98MPa;片层BN在橡胶基体中以面-面接触的方式均匀分散,更易于形成有效的导热网链。     

氮化硼/环氧树脂绝缘导热材料的制备及性能表征

将氮化硼(BN)粉末添加到环氧树脂(EP)中,制备了BN/EP绝缘导热复合材料,并对其热导率、抗拉强度、断面SEM(扫描电子显微镜)以及热失重进行分析,同时探究随着填充量的增加,复合材料的热导率和抗拉强度的变化趋势。结果表明:当20μm的BN的填充量为30%时,由其制备的复合材料的热导率在25℃时达到了0.92W/(m·K),抗拉强度为15.5MPa。并且随着BN填充量的增加,复合材料的热导率也逐渐增加,但抗拉强度逐渐降低。热失重分析说明随着BN填充量的增加,绝缘导热材料的起始分解温度并没有太大的变化,而复合材料的热失重量逐渐减少,分解温度逐渐升高。此外,随着添加BN粒径的增大,复合材料的热导率会增大,而抗拉强度却会减小。     

纳米AlN/EP导热绝缘胶的制备及其性能研究

采用纳米AIN作为导热填料,经硅烷偶联剂KH-570表面改性后与环氧树脂(EP)共混制备了导热绝缘胶.通过红外光谱(FT-IR)、接触角方法对改性后纳米AIN进行分析和表征,结果表明,KH-570成功包覆到了纳米AIN表面,粉体由亲水性变为疏水性;对于纳米AIN/EP导热绝缘胶,随着改性纳米AIN填充量的增加,导热率呈上升趋势;当KH-570用量为3.5%、纳米AIN量为20%时,导热率达到0.632W/(m·K),是纯环氧树脂胶的3倍多;此时体积电阻率为2.6×1013Ω·cm,剪切冲击强度为11.9×1015J/m2.     

溶液沉淀法制备高导热氮化硼/多层石墨烯/聚苯烯酸柔性自修复材料

以氮化硼(BN)和多层石墨烯(MG)为复合填料,通过溶液沉淀法,制备了聚丙烯酸基复合高导热界面材料.研究了填料含量和配比对复合材料导热性能的影响,实验发现随着BN和MG含量的增加导热性能先升高后降低,导热系数在BN:MG=1:0.3时最大(6.0 W·m-1·K-1).通过扫描电镜(SEM)分析复合材料的微观形貌,结果显示在BN:MG=1:0.3时,复合填料之间的协同作用发挥的最好,形成了致密的导热网络,因而有效的提高了复合材料的导热性能.该材料除了具有较高的导热性能外,还具有一定的柔性、可塑性和自修复性能,在一定条件下能够对热界面材料的内部损伤进行修复,从而大大延长热界面材料的使用寿命.这对于维持热界面材料的正常使用,确保设备内部热量的有效传出具有重要的意义.     

原位反应加工法制备氮化硼/聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯导热复合材料的性能EI北大核心CSCD

以氮化硼(BN)为导热填料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和高密度聚乙烯(HDPE)为基体,利用甲基丙烯酸甲酯(MMA)的原位反应加工成功制备了BN/PMMA/HDPE高导热复合材料。研究了PMMA与HDPE不同质量比时的相形态,通过扫描电子显微镜发现,当PMMA与HDPE的质量比为9:11时,复合材料构成了完善的双连续结构,BN选择性分散在原位反应加工法制备的BN/PMMA/HDPE高导热复合材料的PMMA相中,这种双连续结构及选择性分散的设计有利于提升材料的导热性能和耐热性能。导热性能测试结果表明,当BN的质量分数为40%时,原位反应加工法制备的BN/PMMA/HDPE导热复合材料的导热系数达到了0.92W/(m·K),相对于纯HDPE提升了283%,相对于简单熔融共混法制备的BN/PMMA/HDPE导热复合材料提升了接近20%。同时,动态力学热分析表明,在温度为40℃时,BN的质量分数为30%时,原位反应加工法制备的BN/PMMA/HDPE导热复合材料的储能模量比简单熔融共混法制备的BN/PMMA/HDPE导热复合材料的储能模量提升了46%,并且差示扫描量热分析及维卡软化点测试表明,其玻璃化转变温度、结晶温度和维卡软化点都有提升。其研究为制备高导热耐热复合材料提供了一种新的方法。     

表儿茶素修饰BN对BN@表儿茶素/环氧树脂复合材料性能的影响

用表儿茶素(EC)作为非共价改性剂,对BN进行表面处理,研究了不同质量分数EC修饰的BN对BN@EC/环氧树脂(EP)复合材料性能的影响。采用FTIR、 XRD、 SEM、 TG等对BN、 BN@EC和BN@EC/EP复合材料的结构和性能进行表征,研究证明EC对BN改性成功,且改性过程中没有对BN的晶型结构产生影响;经EC改性后的BN在树脂基体中的分散性得到改善;SEM测试结果表明,与未改性的BN粒子相比,经EC改性后的BN粒子的团聚程度降低, BN@EC在基体中的分散性更好;经改性的BN@EC在水中的稳定性得到提高;当EC质量分数为10wt%时, BN@EC/EP复合材料的导热性能最好,热导率达1.27 W·m^-1·K^-1,与BN/EP的热导率(0.62 W·m^-1·K^-1)相比提高了106%。最后,分析了EC的加入对复合材料热稳定性能和硬度的影响,结果表明, EC的加入会略微提高复合材料的热稳定性。