微秒脉冲电场强度对BNNSs取向程度和环氧树脂复合材料热导率的影响

脉冲电场可以诱导绝缘高导热填料在基体中取向排列,使其在热流方向上形成高效热传导网络,可以有效地提高复合材料的热导率,但电场强度的影响规律尚不清晰.因此,该文使用微秒脉冲电场诱导氮化硼纳米片(BNNSs)取向排列,研究不同脉冲电场强度对BNNSs取向程度及复合材料热导率的影响,同时基于固化过程中BNNSs的受力情况,分析...     

氮化硼纳米片/氢氧化镁/聚乙烯复合材料导热性能研究

以低密度聚乙烯(LDPE)为基体材料,选用氮化硼纳米片(BNNs)作为第一掺杂填料,选取氢氧化镁(Mg(OH)₂)作为第二填料,基于熔融共混法制备多填料结构绝缘复合材料,研究了常温常压下两种填料掺杂量对不同厚度的复合材料热导率的影响。结果表明：在多填料复合体系中,Mg(OH)₂会改变BNNs在基体中的取向度、连接度从而影响复合材料的热导率。3种试样厚度下高填量的Mg(OH)₂均会增强复合材料的轴向热导率。薄厚度下Mg(OH)₂的掺入不利于复合材料径向热导率的提升。较厚厚度下,适量的Mg(OH)₂能够增强复合材料的径向导热性能,当BNNs的质量分数为20%,Mg(OH)₂的质量分数为40%时,复合材料的热导率最高可达纯LDPE热导率的12倍。     

聚全氟乙丙烯/氮化铝高导热绝缘复合材料的研究

采用聚全氟乙丙烯(FEP)为基体,偶联处理的氮化铝(AlN)为填料,通过共混、模压等方法制备了高导热、高绝缘的FEP/AlN复合材料。结合材料导热计算模型,分析了AlN含量对材料热导率、体积电阻率、力学以及流变性能的影响。结果表明:随AlN填充量的增加,复合材料的热导率呈近线性增加,当填加AlN的质量百分率为30%时,材料的热导率可达2.22 W/(m.K),体积电阻率可达1.5×1013Ω.m,并具有较好的力学性能和流变性能。     

聚乙烯/氮化硼高导热复合材料的耐电弧性和介电性能

聚乙烯是一种重要的绝缘材料,但较低的热导率限制了其进一步应用。向聚乙烯基体中添加高导热无机颗粒可有效提高复合材料整体的热导率,同时会对其耐电弧性和介电性能产生影响。鉴于此,分别以微米氮化硼和微纳米混合氮化硼颗粒作为填料,制备了不同填料质量分数的两类聚乙烯/氮化硼复合材料。除了对各复合试样的热导率进行测量,还通过高压电弧起痕实验分析了各试样热导率对其耐电弧性的影响,最后对各试样的相对介电常数和交流击穿强度进行了评估。结果表明:当氮化硼填料的质量分数由0增加至40%,复合试样的热导率不断增大,耐电弧性随之增强。但是基体中填料质量分数较高时(20%),复合试样的相对介电常数明显增大、交流击穿强度显著下降。此外,基体中填料的质量分数相同时,微纳米混合氮化硼颗粒填充的复合试样具有更优异的导热性能、耐电弧性和介电性能。     

BNNSs/液晶环氧纤维复合薄膜的导热性能

液晶环氧树脂导热性能较差,耐热性不够高,使得电力、电子器件运行过程中散热困难,温度升高导致环氧树脂绝缘发生劣化,大大影响了电力、电子器件的使用可靠性和寿命。该文开发了制备高取向度液晶环氧纤维薄膜的静电纺丝方法和工艺,结合真空抽滤方法向纤维薄膜中填充纳米氮化硼(nano boron nitride,BNNSs),进一步制备了填充取向型纳米氮化硼/液晶环氧纤维复合导热薄膜,研究了液晶环氧纤维直径和BNNSs填充浓度对BNNSs/液晶环氧树脂导热复合薄膜的导热性能和交流击穿强度的影响规律。结果表明:液晶环氧树脂纤维薄膜的面内热导率随着纤维直径的减小而增大,当纤维直径减小至280 nm时,热导率为0.699 W/(m·K);当填充BNNSs导热填料后,BNNSs/液晶环氧树脂导热复合薄膜的面内热导率随填料浓度增大而急剧上升,在填充量为15%时可以达到5.88 W/(m·K),比280 nm直径的纯薄膜提高了779%。同时发现,液晶环氧树脂纤维薄膜在直径较细的情况下交流击穿强度较高,280 nm纤维薄膜的击穿强度为26.55 kV/mm,BNNSs导热填料的添加可以减小薄膜复合材料的热击穿,填充...     

SEBS基热塑性磁流变弹性体复合材料的制备、结构与性能

选用氢化苯乙烯弹性体聚(苯乙烯-b-乙烯-b-丁烯-b-苯乙烯)(SEBS)为基体、软磁性羰基铁粉(CI)为磁性填料,采用熔融共混技术制备新型各向同性和各向异性SEBS基热塑性磁流变弹性体(MRE)复合材料。详细研究了羰基铁含量和外加磁场等因素对SEBS基热塑性MRE复合材料的微观结构、热性能、机械性能和磁流变效应的影响。结果表明,随羰基铁粉含量的增加和外加磁场强度的增强,SEBS基热塑性MRE复合材料的磁性颗粒结构有序度、热稳定性、机械性能和磁流变效应均获得显著提高,各向异性MRE复合材料的储能模量和磁流变效应明显优于各向同性MRE复合材料。     

SEBS/PP复合材料抗水树枝性能研究

该文采用水刀电极法对苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)/聚丙烯(PP)复合材料和低密度聚乙烯(LDPE)进行加速水树枝老化实验,并通过结晶特性和力学特性实验对两者在抗水树特性上的差异进行分析。通过偏光显微镜(PLM)、差示扫描量热仪(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)分别对材料的水树枝形貌和球晶结构、熔融-结晶特性以及片晶结构进行观察与分析,并选用动态热机械分析仪(DMA)和电子拉力机分别研究材料的动态松弛特性和应力-应变特性。水刀电极法结果显示,高结晶度的PP与非结晶的弹性体SEBS没有发生水树枝老化,而SEBS/PP复合材料虽然出现水树枝结构,但其尺寸仍明显低于LDPE。结晶特性与力学特性实验结果显示,与LDPE相比,PP具有较高的结晶度与结晶尺寸,并且具有较高的机械强度和较低的动态松弛损耗因数;SEBS在复合体系中以"岛"相存在,PP片晶变细变短,并且其球晶边界也变得模糊,体现出更强的非晶特性,导致PP片晶之间在外力作用下的抗滑移能力降低。分析认为,SEBS/PP较高的结晶度和由力学性能体现出的片晶之间较强的抗滑移能力是其抑制水树枝生长能力优于LDPE的主要原因。     

聚丙烯/聚烯烃弹性体复合材料物理机械性能及交流电性能

聚丙烯(PP)分别与乙烯-辛烯共聚物(POE)弹性体、苯乙烯—乙烯/丁烯—苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)熔融共混,制备出不同质量分数的弹性体/PP复合材料。SEM结果表明复合材料微观形貌呈现弹性体均匀分布在PP中构成的"海岛结构",随着复合体系中弹性体含量的增加,岛相浓度与尺寸均增大。DSC结果表明当弹性体含量增加时,复合材料结晶度略有下降。力学测试结果表明165℃下复合材料的热延伸形变量均大于PP的热延伸形变量,且随弹性体含量增加复合材料热延伸形变量逐渐增加。DMA测试结果表明30%质量分数的POE/PP复合材料的25℃弹性模量降低至约750 MPa。交流介电强度测试结果表明不同温度下复合材料交流介电强度均小于PP,其中25%质量分数的SEBS/PP复合材料交流介电强度最接近PP。弹性体/PP复合材料中的"海岛结构"既保留了PP较高温度下的机械强度,又明显降低了PP材料的硬度,增加了韧性和柔顺性。     

基于扫描热显微技术的氮化硼/低密度聚乙烯复合材料界面导热性能研究

导热高分子复合材料基体和填料形成的界面会影响复合材料整体的导热性能.然而受到传统测试技术的限制,很难从微观角度更深入地研究界面导热机理.本文利用扫描热显微镜(SThM)研究了氮化硼(BN)/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的界面导热机制,对BN/LDPE复合材料的界面热学性质进行了定量分析,并通过有限元仿真模拟了SThM的测试过程,揭示了无机-有机界面处的界面热传导过程.结果表明:随着BN颗粒含量的增加,复合材料的热导率也随之提高.当BN的质量分数达到20％时,复合材料的热导率提高了约22％.采用SThM得到了微纳尺度样品形貌和反映热学性质的电压分布图像,发现BN/LDPE复合材料的热导界面宽度为150～200 nm.在两个BN颗粒相互接触的地方,显示高导热区间增大,热导界面宽度变化较小.通过测试标样获得了热导率与输出电压平方的拟合关系曲线,并计算得到BN/LDPE复合材料的界面热导率为0.33～39.81 W/(m·K).仿真结果表明探针针尖能够区分填料、界面以及基体,复合材料的导热性能随着界面宽度和热导率的增大而提高.     

聚酰亚胺/氮化硼导热绝缘复合材料的研究进展

聚酰亚胺以其优异的电气、力学及热性能被广泛应用于电子封装等领域。由于其本征热导率较低,提升聚酰亚胺的导热性能以满足现代电气系统的散热需求显得更加重要。本文综述了以氮化硼为导热填料,聚酰亚胺为基体制备导热绝缘复合材料的研究进展,详细介绍了填料尺寸、填料处理和复合填料对聚酰亚胺/氮化硼复合材料性能的影响,展望了复合填料多样化以及填料网络化在聚酰亚胺复合材料中的发展趋势。     

环氧树脂/改性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(CTAB)改性氮化硼(BN),以此微粒为导热填料制备了环氧树脂(EP)/改性BN导热绝缘复合材料。研究了改性BN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:改性BN能够均匀分散于环氧树脂复合材料中;随着改性BN的加入,复合材料的热导率逐渐上升,体积电阻率略有下降,当改性BN的含量为14.6%时,复合材料的热导率达到0.62 W/(m·K),较纯环氧树脂的热导率提高了169.6%,且复合材料仍保持优异的绝缘性能;随着BN含量的增加,复合材料的热分解温度呈现先升高后降低的变化趋势,当BN的含量为10.2%时,复合材料失重10%时的热分解温度(T10)上升到最高值376.4℃,较纯环氧树脂提高了18℃。     

可应用于带电作业装备防护的高导热绝缘复合材料的制备

高分子基体与高导热填料复合的导热绝缘复合材料是解决带电作业机器人等机械设备绝缘防护、电子电气设备散热问题的良好解决方案.本研究采用硅烷偶联剂KH550对微米级氧化铝(A12O3)表面进行修饰,混合高导热的碳纳米管(CNT)作为导热填料,选用耐受温度范围广和耐腐蚀的硅橡胶(SR)作为高分子基体,制备了硅橡胶复合材料,并对其性能进行测试.结果表明:A1203/CNT混合填料总含量在10％,CNT占比为0.3％时,SR复合材料的热导率高达0.268 W/(m·K),相比SR提升了103.1％,体积电阻率为10.5x1012 Ω·cm,相对介电常数几乎不变,邵氏A硬度和杨氏模量略微增大.     

纳米氧化镁颗粒对聚丙烯的性能调控

为开发新型的可回收直流电缆绝缘材料,在对聚丙烯(polypropylene,PP)作为高压直流电缆绝缘材料可行性研究的基础上,对纳米Mg O/PP复合材料的微观形貌与结构、热性能、空间电荷和直流击穿特性进行了详细研究。研究了纳米MgO含量对PP微观形貌与结构、热性能、电气性能等特性的影响,并通过测试电荷陷阱能级和密度分布解释了纳米MgO调控PP电气性能的机理。研究结果表明:纳米MgO添加不会明显改变PP的结晶度、晶型、熔融温度等参数,纳米Mg O/PP复合材料依然保持了PP优良的热性能,且复合材料的热分解起始温度相对于PP略有提高。纳米MgO颗粒的加入可以明显抑制PP中同极性电荷注入,减少空间电荷积聚。添加3 phr纳米MgO颗粒的复合材料具有最高的直流击穿强度,相对于纯PP增加了29.3%。热刺激电流测试结果表明纳米MgO添加可增加深陷阱密度,在电极附近形成屏蔽层并降低载流子迁移率,从而抑制同极性电荷注入并提高直流击穿场强。通过研究纳米MgO颗粒调控PP的微观结构、热性能和电气性能的规律,可以为新型可回收直流电缆绝缘材料的开发提供参考。     

绝缘文摘与专利

高热导率无机填料/硅橡胶复合绝缘材料的电性能/朱艳慧;党智敏/复合材料学报,2011(02)通过分别添加不同含量的微米Al2O3(0.5~3μm)、微米Si3N4(0.3~3μm)和纳米氧化铝(13nm),利用共混法制备了具有不同导热性的无机填料/硅橡胶复合材料。     

环氧树脂复合材料的制备及其导热性能研究

分别采用氮化硼(BN)、多巴胺改性BN(BN@PDA)、氮化硼与碳纳米管(CNTs)复配作为导热填料填充环氧树脂,制备了一系列导热复合材料。研究了填料种类、含量对复合材料导热性能、介电性能等的影响。结果表明:经多巴胺改性的BN微粒能均匀分散在环氧树脂体系中,当BN@PDA的质量分数为50%时,BN@PDA/EP复合材料的热导率达到1.232 W/(m·K),较纯环氧树脂的热导率提高了250%。在相同的BN@PDA含量下,采用BN@PDA/CNTs复配填料时可以制备得到高导热高介电的复合材料,热导率提高至2.147 W/(m·K),同时1 kHz下的介电常数提高至51.881,介质损耗因数仅为0.043。     

全钒氧化还原液流电池集流体的性能

用混炼法制备了以PP和SEBS共混物为基体材料、掺杂碳黑和碳纤维的高导电复合材料.用SEM、恒流充放电方法考察了复合材料的结构、形貌、力学性能及电化学性能.结果表明:导电介质在基体材料中高度分散,复合材料的体积电阻率小于0.1 Ω·cm,组装的单体电池的充放电能量效率为84.5%.     

导热阻燃软质PVC的制备及性能研究

采用硅微粉和氢氧化镁分别作为导热及阻燃填料,与软质PVC基体熔融共混,制备出具有导热和阻燃功能的PVC复合材料,并对其热导率、垂直燃烧、拉伸强度以及热失重等进行测试和分析。结果表明:硅微粉和氢氧化镁两者之间在导热和阻燃性上存在相互协效促进的作用,制得的复合材料具有较高的热导率、良好的阻燃性能和综合性能。当添加125份硅微粉和25份氢氧化镁时,复合材料的热导率为0.77 W/(m·K),燃烧等级达到FV-0级,烟密度等级低至65,体积电阻率为9.8×1010Ω·m,拉伸强度为11.8 MPa,断裂伸长率为170%。     

导电ABS/PETG共混物的制备及性能研究

以炭黑、石墨和镍粉等为导电填料,ABS和PETG作为高分子基体,采用熔融共混-模压成型工艺制备具有双连续相结构的质子交换膜燃料电池(PEMFC)用双极板。主要研究导电填料炭黑、石墨和镍粉等对ABS/PETG共混物的导电性、耐水性和耐热性能的影响。结果表明:当ABS和PETG为双连续相,炭黑为20%时,复合材料的导电性最好,为123S/m,玻璃化温度98℃,维卡软化温度123℃,接触角为100°。保持炭黑的含量为10%,通过调控石墨含量,发现当石墨含量在4%时,复合材料综合性能最好:电导率30S/m,玻璃化温度93℃,维卡软化温度107℃,接触角为103°。当保持15%炭黑的比例,镍粉含量为5%时得到最佳试样:电导率43S/m,玻璃化温度69℃,维卡软化温度150℃,接触角为89°。     

高导热环氧树脂基复合绝缘材料及其在金属基覆铜板中的应用

本文介绍了高导热环氧树脂基复合绝缘材料的导热机理和研究现状,提出了高填充率低黏度环氧树脂基复合材料的制备方法,重点探讨了填料表面改性处理及混配、液晶环氧应用和电场调控填料有序配置等关键技术问题,对比分析了高导热环氧树脂基复合材料与普通环氧树脂的导热性能。最后对金属基覆铜板用高导热环氧树脂基复合绝缘材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

环氧树脂/功能化氮化硼纳米片复合电介质的制备及性能研究

采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对氮化硼纳米片（BNNS）进行表面改性,然后将其掺入环氧树脂基体中,制备了环氧树脂/功能化氮化硼纳米片（EP/BNNS-KH560）复合材料。对功能化氮化硼纳米片的结构及形貌进行测定,并对EP/BNNS-KH560复合材料的性能进行研究。结果表明：BNNS表面成功接枝KH560,在透射电子显微镜下展现出透明薄层结构;宽能级间隙的BNNS-KH560填料的加入可以保持复合材料的高电绝缘性、优异的介电性能和力学性能,使其热稳定性提高,并能在环氧树脂基体中形成良好的导热通道,有效改善复合材料的导热性能。当复合材料中BNNS-KH560质量分数为20%时,复合材料的导热系数可达到0.51 W/(m·K)。