环氧树脂/改性Si_3N_4复合材料的制备与性能研究

对氮化硅(Si_3N_4)进行表面接枝改性,然后将其添加到环氧树脂中制备出环氧树脂/改性Si_3N_4复合材料。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、粒度分析仪以及扫描电子显微镜(SEM),探究了Si_3N_4的改性效果;同时对所制备的环氧树脂/改性Si_3N_4复合材料进行了性能测试。结果表明:改性Si_3N_4的粒径增大,分散性提高;环氧树脂/改性Si_3N_4复合材料的力学性能随着改性Si_3N_4用量的增加先提高后降低,其中当改性Si_3N_4用量为20%时复合材料的力学性能达到最佳;复合材料的导热性能和介电性能均随着Si_3N_4用量的增加而提升。改性Si_3N_4填充复合材料的综合性能优于未改性Si_3N_4填充的复合材料。     

碳化硅/氮化硅/聚丙烯复合材料的制备及介电性能研究

通过在聚丙烯(PP)中填充不同体积的氮化硅和碳化硅等导热填料,制备出系列Si3N4/SiC/PP复合材料,对复合材料的介电性能进行了测试及分析。实验结果表明,填充加碳化硅和氮化硅填料后均能提高PP的介电常数,碳化硅比氮化硅更有利于PP复合材料介电常数的增加。在PP体积比固定为50%的Si_3N_4/SiC/PP复合材料中,当填料体积比Si_3N_4∶SiC=1∶4时,其介电常数最大达到16.4,介电损耗在0.03左右。通过在聚合物基体中添加导热性陶瓷填料,能够迅速提高聚合物的介电性能,制备具有高介电常数和低介电损耗的陶瓷/聚合物复合材料。     

聚合物/氮化硅复合材料导热性能研究进展

综述了聚合物/氮化硅(Si_3N_4)复合材料性能最新研究进展,重点讨论了Si_3N_4用量、粒径、表面改性、混杂填充等对聚合物/Si_3N_4复合材料导热性能及其他性能的影响,以期为制备高导热聚合物/Si_3N_4复合材料提供参考。聚合物/Si_3N_4复合材料的热导率随Si_3N_4用量增加而增加;Si_3N_4在聚合物基体中均匀分布时,大粒径Si_3N_4更有利于提高热导率,若Si_3N_4在聚合物基体粒子周围包覆,形成"核壳"结构时,则小粒子更有利于提高复合材料热导率;与单一粒径Si_3N_4填充相比,混杂填充更有利于提高复合材料热导率。     

环氧树脂/纳米Si_3N_4复合材料的制备与性能研究

以纳米 Si_3N_4为填料制备了环氧树脂/纳米 Si_3N_4复合材料。通过透射电镜观察到,纳米粒子在有机基体中分散均匀。研究了纳米 Si_3N_4对复合材料性能的影响,结果表明,添加纳米 Si_3N_4使复合材料的力学性能增加,当改性环氧树脂/纳米 Si_3N_4为100/3(质量比,下同)时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度提高幅度最大,分别提高了145%、241%、255%。此时,复合材料的击穿场强提高的幅度也达到最大,在直流电压和交流电压下,分别提高了249%、146%;但添加纳米 Si_3N_4使复合材料的介电常数和介质损耗值减小;热重分析表明,环氧树脂/纳米Si_3N_4复合材料耐热性能有明显提高。并用"核-壳过渡层"结构模型初步探讨了各项性能改善的原因。     

氮化硅结合氮化硅铁在氮气气氛下的高温稳定性

以硅粉和氮化硅铁颗粒为原料,经高纯氮气气氛下烧结,制备出氮化硅/氮化硅铁复合材料。将氮化硅/氮化硅铁复合材料试样分别在1 500、1 600、1 700℃氮气气氛下重烧,探究其高温稳定性。结果表明:当重烧温度为1 500℃时试样中存在的物相有β-Si_3N_4、α-Si_3N_4、Si_2N_2O、SiC以及Fe3Si;当重烧温度达到1 600℃时,β-Si_3N_4含量增加,Fe_3Si、Fe_5Si_3、FeSi_3种硅铁合金共存,α-Si_3N_4、Si_2N_2O消失;当重烧温度上升到1 700℃时,β-Si_3N_4含量显著下降并重新出现α-Si_3N_4,Fe_5Si_3和FeSi相共存,Fe_3Si相消失。结合热力学计算推断反应机理为:当重烧温度从1 500℃上升到1 600℃时,α-Si_3N_4、Fe–Si熔体中的Si以及Si_2N_2O均向β-Si_3N_4转变,导致β-Si_3N_4含量增加。当重烧温度上升到1 700℃过程中,熔融硅铁的存在加速了Si_3N_4的分解,导致β-Si_3N_4含量减少;试样冷却过程中,Si(l)、Si(g)将重新氮化形成氮化硅,使α-Si_3N_4重新出现。SiC在较高的温度下比Si_3N_4稳定,其反应的C源为结合剂中的残C,以及气氛中的CO。随温度升高,复合材料中Fe–Si合金的稳定顺序依次为:Fe3Si→Fe_5Si_3→FeSi。     

MgO–Al_2O_3–CeO_2复合烧结助剂对放电等离子烧结氮化硅陶瓷致密化和性能的影响

以MgO–Al_2O_3–CeO_2复合体系为烧结助剂,采用放电等离子烧结工艺制备氮化硅陶瓷。研究了MgO–Al_2O_3–CeO_2含量、烧结温度对氮化硅陶瓷显微结构及力学性能的影响;探讨了复合烧结助剂作用下氮化硅陶瓷的烧结机理。结果表明:当混合粉体中Si_3N_4、MgO、Al_2O_3和CeO_2的质量比为91:3:3:3、烧结温度为1600℃时,氮化硅烧结体相对密度(99.70%)、硬度(18.84GPa)和断裂韧性(8.82MPa?m1/2)达最大值,晶粒以长柱状的β相为主,α-Si_3N_4→β-Si_3N_4相转变率达93%;当混合粉体中Si_3N_4、MgO、Al2O3和CeO_2的质量比为88:4:4:4、烧结温度为1600℃时,烧结体抗弯强度(1086MPa)达到最大值。     

NiO催化氮化制备Si_3N_4/SiC复合材料及其高温性能

以原位生成的NiO纳米颗粒为催化剂,采用催化氮化的方法制备Si_3N_4/SiC复合材料,研究了所制备复合材料的常温物理性能、高温力学性能、抗热震性、抗氧化及抗冰晶石侵蚀性能。结果表明:1)所制备Si_3N_4/SiC复合材料的常温耐压强度及抗折强度值分别为131.0及24.6 MPa;2)Si_3N_4/SiC复合材料的高温抗折强度随着温度的升高而增加,1 573 K时达到最大值后又缓慢下降,但即使1 673 K时复合材料的高温抗折强度仍高于其常温抗折强度;3)Si_3N_4/SiC复合材料具有较好的抗热震性能,当实验温度为1 573 K,采用水冷时,其强度保持率仍有50%左右;4)所制备Si_3N_4/SiC复合材料开始氧化温度约为1 173 K,其抗氧化性能优于无催化剂时制备的Si_3N_4/SiC复合材料;5)所制备的复合材料具有良好的抗冰晶石侵蚀性能。由于Ni O纳米颗粒催化生成大量的Si_3N_4晶须,这些晶须交互分布在骨料之间,形成网络状结构,从而提高了复合材料的性能。     

Si3N4／环氧树脂导热复合材料制备和性能研究

采用硅烷偶联剂KH-550对氮化硅（β—Si3N4）进行表面处理,浇注制备氮化硅／环氧树脂（Si3N4／EP-828）复合材料,研究了Si3N4粒径、用量和表面改性对复合材料导热性能和力学性能的影响。结果表明,Si3N4／EP-828的导热性能随Si3N4用量的增加而提高,当Si3N4体积分数为30％时,热导率为0．83W／mK,为纯环氧树脂4倍多;力学性能则随Si3N4用量的增加先增大后降低。表面改性有助于进一步提高复合材料的导热性能和力学性能。初步分析表明,Si3N4／EP-828热导率与Si3N4形成的导热网链和Si-O-Si键导热骨架有关。     

Y_2O_3-Al_2O_3-Si_3N_4系统中Y_2O_3的含量对无压烧结Si_3N_4显微结构及性能的影响

研究了以 Y_2O_3—Al_2O_3复合氧化物为添加剂,不同 Y_2O_3含量对无压烧结 Si_3N_4性能的影响(体积密度、烧成收缩、失重、抗折强度等).材料的抗氧化性试验表明,Y_2O_3含量高的氧化增重小;Al_2O_3含量增加,氧化增重也增加。用 X-射线衍射、扫描电镜、电子探针等检验了制品的显微结构,结果表明,Al_2O_3进入了β-Si_3N_4晶格,形成了β′-Si_3N_4固溶体,固溶量为总 Al 量70%左右,与 Y_2O_3含量多少无关。Y_2O_3即使加入量达到12%,也不存在游离 Y_2O_3或形成氧氮化硅钇化合物.     

纳米Fe3O4/环氧树脂基复合材料制备及导热性研究

选用水热法制备Fe3O4纳米粒子为填料,通过直接混合分散法制备了纳米Fe3O4/环氧树脂基复合材料。测试分析了Fe3O4纳米粒子的形貌、结构和磁性能。并且复合材料的导热系数也被测定,结果表明,随着粒子填充体积增加,复合材料导热系数增大。当添加28.47%的纳米Fe3O4粒子时,复合材料导热系数达到0.409 W/（m.k）,是纯环氧树脂E-44的2.54倍。通过对Y.Agari导热模型分析计算,得到了能对该复合材料导热系数进行较好预测的方程。     

绝缘导热Si_3N_4/LLDPE复合材料的研制

用粉末法制备了Si3N4增强线型低密度聚乙烯(LLDPE)导热材料,研究了填料Si3N4对LLDPE熔融温度、结晶度、热导率、电绝缘性能及力学性能的影响.结果表明,加入Si3N4粒子,提高了LLDPE的熔融温度和结晶度;当w(Si3N4)为30%时,体系热导率达基体的6～7倍,热导率随Si3N4粒径的减小而增大,此时体系仍然具有较高电阻率及良好的介电性能,但力学性能明显下降.     

Preparation and Properties of Si_2N_2O Ceramics for Microwave Sintering Furnaces

Si_2N_2O ceramics were prepared using amorphous Si_3N_4 as the raw material and Li2_CO_3 as the sintering additive through vacuum multi-stage sintering. The influence of the Li2_CO_3 addition(0%, 1%, 2%, 3%, and 5%, by mass) on the phase composition, the microstructure, the porosity, the mechanical properties, the dielectric constant and the tangent of the dielectric loss angle of the porous Si_2N_2O ceramics was investigated. The results reveal that a suitable addition of Li2_CO_3 can promote the generation of Si_2N_2O but excessive or inadequate Li2_CO_3 causes decomposition of Si_2N_2O ceramics. The prepared porous Si_2N_2O ceramics have good mechanical properties, good thermal shock resistance, and low dielectric properties, which have excellent potential for application in microwave sintering furnaces.     

混杂填料增强PA6复合材料摩擦磨损性能

利用M-2000型摩擦磨损试验机考察载荷以及纳米Si_3N_4/SiO_2与玻璃纤维的混合填料对PA6复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理.结果表明:纳米材料与玻璃纤维的协同作用显著改善了材料的摩擦磨损性能,以3%纳米Si_3N_4与玻璃纤维混杂填充耐磨性最佳;以5%纳米SiO_2与玻璃纤维混杂摩擦因数最低.     

Novel high dielectric constant and low loss PTFE/CNT composites

Spherical Ca_0.55Nd_0.3TiO₃ ceramic filled polytetrafluoroethylene composites (abbreviated as PTFE/CNT) with different filler volume fractions were prepared. The effects of filler volume fraction on microstructure, dielectric properties and thermal property were studied by scanning electron microscope, vector network analyzer and thermal dilatometer, respectively. The SEM results show that spherical particles are advantageous to reduce the porosity in the interphase which would increase the dielectric loss. Moreover, both the dielectric constant and dielectric loss increased with the increasing volume fraction of CNT microspheres. The high dielectric constant and low dielectric loss composite can be prepared when the ceramic volume fraction is 50?V%: ε_r =?12, tan?δ?=?8.5?×?10^?4 (at 10?GHz). Different models were used to predict the dielectric constant of composite, and the effective medium theory shows the least deviation from the experiment. The experimental coefficient of thermal expansions of composites with different volume fractions were less than theoretical data due to the change from loosely bound polymer chain to tightly bound polymer chain which would restrain the coefficient of thermal expansions of composites.     

环氧树脂/氧化锌晶须/氮化硼导热绝缘复合材料的研究

以环氧树(脂EP)为基体,分别以氧化锌晶(须ZnOw)和ZnOw/氮化硼(BN)混合物为导热填料,制备了EP导热绝缘复合材料。研究了填料含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的断面形貌进行了观察。结果表明:随着导热填料含量的增大,复合材料的导热系数和介电常数增大,体积电阻率下降,而拉伸强度呈先增大后减小的趋势;在填料含量相同的情况下,EP/ZnOw/BN复合材料比EP/ZnOw复合材料具有更好的导热性能;当填料体积分数为15%时,EP/ZnOw/BN复合材料的热导率为1.06W/(mK)而,EP/ZnOw复合材料的热导率仅为0.98W/(mK)。     

Microwave dielectric properties of flexible butyl rubber–strontium cerium titanate composites

Butyl rubber–strontium cerium titanate (BS) composites have been prepared by hot pressing. The tensile tests show that the BS composites are flexible. The dielectric properties of the composites have been investigated at 1 MHz and 5 GHz as a function of ceramic contents. The composite with volume fraction 0.43 of ceramic filler has a dielectric constant (ε_r) of 11.9 and dielectric loss (tan δ) 1.8 × 10^?3 at 5 GHz. The measured values of ε_r are compared with the effective values calculated using different theoretical models. The thermal conductivity of the composites is found to increase with ceramic contents and reaches a value of 4.5 Wm^?1 K^?1 for maximum filler loading 0.43 volume fraction. The coefficient of thermal expansion of the composites decreases gradually with filler loading and reaches a minimum value of 30.2 ppm °C^?1 at a volume fraction 0.43. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

高导热高介电BT/SiC/PA6复合材料的制备及性能研究

以聚酰胺(PA6)为基体,氮化硅(SiC)为导热填料,钛酸钡(BT)为介电填料,通过热压法制备出系列复合材料;研究了不同粒径填料的搭配对材料导热与介电性能的影响。结果表明:在填充量较低时,使用混合粒径导热填料能产生一定的级配效应,从而提高复合材料的导热性能。总填充量为26%时,以4∶1的比例,用粒径为0.5~0.7μm和3μm的SiC共同填充PA6,制备获得了最高导热系数为0.9198W/(m·K)的复合材料,而不同粒径、不同功能的混合功能填料还能产生协同效应,进一步提升材料的导热性能并使材料同时获得较好的介电性能,当SiC填充量为20%,BT填充量为20%时,复合材料的导热系数达到1.1110W/(m·K),介电常数到达16(100Hz),损耗保持在0.075(100Hz)左右。     

化学激励燃烧合成Si3N4/SiC复合粉体的研究

研究了利用聚四氟乙烯作活化剂时Si／C混合粉末在氮气中燃烧合成Si3N4／SiC复合粉体。结果表明：当聚四氟乙烯的加入量为10％(质量分数)时可有效激励Si-C弱放热反应，使之以燃烧合成方式生成Si3N4／SiC复相粉。在埋粉条件下Si／C／SiC混合粉末也可以实现燃烧合成Si3N4／SiC复相粉。氮气参与反应时可进一步提高燃烧反应温度，并且首先以气相-晶体生长机制生成Si3N4，然后在高温贫氮的反应前沿Si3N4分解，再与C反应生成SiC。在Si3N4／SiC复合粉中Si3N,形貌以晶须为主。综合X射线衍射分析、扫描电镜观察及原子力显微镜观察对实验结果进行了讨论，解释了Si3N4晶须的形成原理。     

Influence of carbon‐based nanofillers on the electrical and dielectric properties of ethylene vinyl acetate nanocomposites

A comparative study of ethylene vinyl acetate nanocomposites based on expanded graphite, multiwalled carbon nanotubes, and carbon nanofibers has been carried out to investigate the effect of different carbon nanofillers on the electrical properties of the corresponding composites. The composites were prepared by ultrasonic dispersion of fillers in ethylene vinyl acetate solution, followed by casting and compression molding. The dependence of AC conductivity and dielectric constant on the frequency and filler concentration was investigated. Carbon nanofibers provided maximum conductivity as well as lowest percolation threshold (8.2 vol%) compared to expanded graphite and multiwalled carbon nanotubes filled composites. The improvement in both electrical conductivity and dielectric constant was attributed to the high filler aspect ratio and the formation of conducting networks. The relationship of dielectric constant with filler volume fraction for all the composite systems is estimated using a power law. The pressure sensing capability of the composites at respective percolation thresholds was also compared. POLYM. COMPOS., 2010. © 2009 Society of Plastics Engineers     

紫外光固化纳米复合树脂的制备

采用正交实验设计,以N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸丁酯为活性单体,环氧丙烯酸酯树脂为预聚物,纳米氮化硅粉体为无机填料制备出性能较好的紫外光固化纳米复合树脂。该纳米复合树脂与基体树脂相比较,体积收缩率降低38%,拉伸强度提高31%。透射电镜测试表明:在纳米复合材料中,纳米S i3N4粉体均匀分散在基体中;红外光谱表征表明,纳米S i3N4和基体树脂之间存在相互作用力。