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。     

氮化硼/石墨烯共混对环氧树脂复合材料导热性和形状记忆效应的影响

采用不同摩尔比的熔融氢氧化钠和氢氧化钾剥离六方氮化硼。分别利用原子力显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察剥离效果发现,氢氧化钠和氢氧化钾摩尔比为2∶1时,氮化硼被剥离成4个原子层的氮化硼纳米片,剥离效果较好。为了提高环氧树脂的导热性,研究了不同质量比的氮化硼纳米片(BNNS)和石墨烯(Gr)混合物对其导热性能的影响。实验结果表明,BNNS和Gr混合物对环氧树脂导热性的影响优于单一的BNNS和Gr。当m(BNNS)∶m(Gr)=1∶4时,环氧树脂的导热系数最高,从纯环氧树脂的0.22 W/(m·K)增加到0.42 W/(m·K)。同时,该混合物还改善了环氧树脂的形状记忆效果,当m(BNNS)∶m(Gr)=1∶4时,复合材料的形状回复率可达到100%;70℃时,纯环氧树脂的形状回复时间为30 s,复合材料的形状回复时间缩短为4 s。     

多巴胺修饰氮化硼对环氧树脂复合材料性能的影响

通过多巴胺(DA)和聚乙烯亚胺(PEI)共沉积,在纳米氮化硼(BN)表面引入氨基和羟基等活性基团,增强BN与环氧树脂(EP)基体之间的应力载荷传递。采用热失重分析仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪及场发射扫描电子显微镜(FSEM)表征了BN纳米片的结构和形貌,研究了其对环氧树脂拉伸强度、断裂韧性以及热稳定性的影响。结果表明,改性BN/DA-PEI纳米片的加入,提高了EP的热稳定性和动态力学性能;与纯EP相比,含有1%(质量分数) BN/DA-PEI的环氧树脂复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和临界应力强度因子(K_(IC))值分别提升了43. 3%、30. 8%和129. 7%; EP/BN-DA-PEI复合材料的初始储能模量比纯EP提高了1 063 MPa,玻璃化转变温度(T_g)从167℃升高到178℃。     

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。     

环氧树脂/改性氧化石墨复合材料的制备及性能研究

采用改进Hummers法制备了氧化石墨,用硅烷偶联剂KH550对其进行改性,并制备了环氧树脂/氧化石墨复合材料。通过导热系数测定、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行分析和表征。结果表明:加入改性后的氧化石墨可以有效提高复合材料的导热系数,含2.0wt%改性氧化石墨的复合材料导热系数为0.36 W/m·K,比纯树脂材料的导热系数提高16.1%;复合材料热分解温度比纯环氧树脂提高了49℃;改性氧化石墨的加入能够提高复合材料的断裂韧性。     

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。     

碳纳米管/环氧树脂复合材料的静电自组装制备及性能

采用静电自组装法制备了均匀分散的碳纳米管环氧树脂复合材料,并对比分析了普通碳纳米管和功能化碳纳米管对环氧树脂热学和电学性能的影响。采用透射电镜(TEM)观察到碳管和树脂乳液自组装形成"葡萄藤"状结构,扫描电镜(SEM)观察发现,碳管可在环氧树脂中均匀分散并形成网络。电、热性能研究发现,添加3%普通碳纳米管可降低环氧树脂表面电阻率7个数量级,导热系数较纯树脂提高112%,而羧基化碳纳米管表面电阻率仅降低4个数量级,导热系数仅提高86%。     

金刚石粉/环氧树脂胶粘剂的制备和导热性能

以金刚石粉、环氧树脂E-20、甲醚化氨基树脂、助剂制备成双组分导热绝缘胶粘剂,在130℃保温30min,210℃保温10min固化.胶粘剂固化后导热系数随金刚石粉含量增加先增大后减少,存在一个极大值.相同金刚石粉含量下,较大粒径的金刚石粉之间能形成更好的物理接触,有利于导热性能的提高.     

超支化聚合物修饰氮化硼微球/环氧树脂导热复合材料的制备及性能EI北大核心CSCD

选择粒径30μm和120μm的氮化硼微球(GBN)作为导热填料,通过超支化环氧树脂(HPEP)与GBN之间的π-π相互作用得到了超支化聚合物修饰的氮化硼微球(HPEP-GBN),通过共混制备了具有不同复配比例的环氧树脂复合材料(HPEP-GBN/EP)。调整小粒径填料的质量分数(Xs)研究了不同氮化硼微球的复配比例对复合材料流变行为和导热性能的影响,进一步分析了填料的形状和超支化聚合物的表面修饰对复合材料性能的影响。结果表明,当Xs=0.4时,HPEP-GBN/EP复合材料的黏度最低,具有比GBN/EP复合材料更优异的加工性能和导热性能。体系的填料质量分数可以达到80%,此时导热系数达到了5.28W/(m·K),是纯环氧树脂的31.06倍。此外,HPEP-GBN/EP复合材料还具有比GBN/EP更优异的力学性能和热稳定性、更低的介电损耗和热膨胀系数。     

聚硅氮烷/BN耐热复合涂层的制备及性能

采用聚硅氮烷作为树脂基体,h-BN作为功能粉体制备复合涂层,通过化学方法对BN进行接枝改性以改善其在复合涂层中的分散,利用FT-IR和TEM对改性前后BN的化学结构进行分析,采用SEM对复合涂层微观形貌结构进行表征,通过对不同树脂含量的复合涂层微观形貌的表征确定了复合涂层最优的树脂含量为50％(质量分数),并对复合涂层的性能进行初步测试分析.结果表明:化学改性的方法成功实现BN的表面接枝,改性后的BN在涂层中的分散性能得到了有效改善,复合涂层表现出较好的阻隔屏蔽性能和耐高温、抗氧化性能.     

TDI改性MWCNTs/环氧树脂复合材料的制备和导热性能研究

制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)/甲苯二异氰酸酯(TDI)反应生成物和环氧树脂(Ep)的复合物,并对其进行了红外表征及形态学研究.扫描电镜(SEM)显示碳纳米管很好地分散在环氧树脂中.X射线衍射仪(XRD)测试结果表明复合材料为半结晶态.复合材料的体积电阻率由纯环氧树脂的1016降低到108,导热系数提高到纯环氧树脂的近1倍.     

有机累托石改性环氧/水性聚氨酯复合膜的制备与性能

以累托石、聚醚二元醇、2,2-二羟甲基丙酸、甲苯-2,4-二异氰酸酯、环氧树脂等为原料,采用原位聚合法制备了有机累托石/环氧/水性聚氨酯(OREC/EP/WPU)复合膜。用XRD、FTIR分析技术对有机累托石和复合膜的结构进行了表征,研究了有机累托石的加入量对OREC/EP/WPU的力学性能和热稳定性影响。加入有机累托石为3%(wt)时,TG-DSC分析表明OREC/EP/WPU的分解温度由286.5℃提高到318.7℃,拉伸试验数据显示拉伸强度和断裂伸长率分别提高33.3%和26.6%。扫描电镜断口形貌分析揭示,OREC/EP/WPU复合膜的断面为韧性断裂。     

环糊精/聚苯乙烯超细复合纤维膜的制备及其吸附性能研究

采用静电纺丝技术分别制备了不同种类和含量的环糊精/聚苯乙烯(CDs/PS)超细复合纤维膜并研究了其吸附性能。利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等测试手段对纤维的形貌、组成和结晶性能进行了表征。通过紫外吸收光谱(UV)研究了复合纤维对对硝基苯酚的吸附,发现纤维的吸附性能与环糊精种类和含量有密切关系。在相同的环糊精含量时,复合纤维的吸附性能顺序为β-CD/PSα-CD/PSγ-CD/PS;而在相同的环糊精种类时,则纤维的吸附性能随环糊精含量增加而增大。     

TiO2-MWCNTs的制备及TiO2-MWCNTs/epoxy复合涂层性能

用混酸对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行了酸化处理,然后通过溶胶-凝胶法制备了TiO₂包覆MWCNTs（TiO₂-MWCNTs）核壳材料,并通过X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）等手段对其包覆结果进行了验证。用硅烷偶联剂KH560对TiO₂-MWCNTs及MWCNTs进行了改性,分别制备了TiO₂-MWCNTs/epoxy、MWCNTs/epoxy复合环氧涂层以及纯环氧涂层,利用EIS测试了涂层的电学性能,通过材料试验机（MTS）测定了涂层的柔韧性,用扫描电镜（SEM）观察了涂层表面形貌。结果表明：TiO₂-MWCNTs在环氧树脂中具有良好的分散性,TiO₂-MWCNTs/epoxy复合涂层对腐蚀介质具有较好的抗渗透性能;TiO₂包覆后大大增加了涂层的柔韧性。     

UHMWPE纤维/碳纤维复合材料用改性环氧树脂的制备及性能

用甲基丙烯酸改性环氧树脂E-51制备了UHMWPE纤维/碳纤维复合材料用基体树脂,主要研究了反应时间和催化剂用量对改性环氧树脂及复合材料性能的影响。结果表明,当甲基丙烯酸与环氧树脂摩尔比为1.1∶1.0、催化剂二乙基胺用量为0.35%（质量分数）、反应温度为110℃时,改性反应6h所得改性环氧树脂与UHMWPE纤维/碳纤维的复合材料的性能较好。用FTIR、DMA、SEM对改性环氧树脂及复合材料的结构和性能进行了表征,甲基丙烯酸改性环氧树脂对UHMWPE和碳纤维具有较好的粘接性。     

Preparation and thermal properties of layered porous carbon nanotube/epoxy resin composite films

A floating-catalyst spray pyrolysis method was used to synthesize carbon nanotube (CNT) thin films. With the use of ammonium chloride as a pore-former and epoxy resin (EP) as an adhesive, CNT/EP composite films with a porous structure were prepared through the post-heat treatment. These films have excellent thermal insulation (0.029--0.048 W·m⁻¹·K⁻¹) at the thickness direction as well as a good thermal conductivity (40--60 W·m⁻¹·K⁻¹) in the film plane. This study provides a new film material for thermal control systems that demand a good thermal conductivity in the plane but outstanding thermal insulation at the thickness direction.     

轧制制备碳纤维/环氧树脂复合材料层合板及其成形性能

为研究碳纤维/树脂复合材料预浸料轧制制备层合板的可行性及成形性能,基于不同轧制工艺和固化方案制备了碳纤维/环氧树脂复合材料层合板,结合三点弯曲试验和冲压试验,分析了层合板弯曲性能和温热冲压性能,观察了试样断面显微组织,并与热压罐工艺对比。结果表明,经80℃预固化-轧制-后固化工艺所得层合板综合性能优于轧制-固化和固化-轧制工艺,在压下量为0.4 mm条件下,层合板最大弯曲强度和弯曲模量较自然固化试样分别提高了23.8%和17.4%,且弯曲强度和弯曲模量均高于热压罐工艺试样。冲压过程中轧制压下量和预热温度对试样成形性影响显著,合理的压下量可提高层合板成形性,升高温度有利于试样成形,但温度过高致使试样破坏加剧皱曲增多,主要破坏区域为试样底部冲头半径轮廓,皱曲沿经纬方向与纤维成45°夹角区域明显。轧制工艺的差异对层间内部结合影响显著,较自然固化试样相比,轧制后复合材料力学性能有所改善,为碳纤维增强树脂基复合材料与金属材料轧制复合提供参考。     

聚砜纳米纤维增韧CFRP的制备及性能

介绍了一种聚砜纳米纤维增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的新方法。无规取向的纳米纤维通过静电纺丝直接将纳米纤维接收于碳纤维/环氧树脂预浸布上,实现增韧复合材料的目的。探讨了混合溶剂(丙酮、DMAC)配比和聚砜纺丝溶液浓度对纳米纤维直径及分布的影响,测试了不同含量的聚砜纳米纤维增韧复合材料的型层间断裂韧性（G_ⅡC）,并同相等含量的聚砜溶剂法膜增韧复合材料性能进行了比较。在聚砜质量分数分别为1%、3%、5%的情况下,纳米纤维增韧复合材料的G_ⅡC分别增加54%、130%、177%,高于溶剂法膜增韧的复合材料。微观结构照片表明,纳米纤维增韧复合材料中,相分离后的聚砜小球贯穿于整个复合材料层间,而且呈现无规取向分布的海岛结构。增韧后复合材料的层间剪切强度（ILSS）都有略微的减小,溶剂法膜增韧后ILSS减小更明显。DMTA试验表明,与溶剂法膜相比较,纳米纤维与环氧树脂基体的相容性更好。      

镁合金超疏水环氧复合涂层的制备与性能EI北大核心CSCD

传统的超疏水表面的制备过程比较复杂,机械稳定性差,这严重制约了超疏水表面的实际应用。采用“黏合剂+纳米粒子”的方法,在镁合金表面制备一种无氟、持久稳定的超疏水环氧复合涂层。接触角测试结果表明,复合涂层的接触角最高可达160.2°,且在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡30天后,接触角仍然高达103°;EIS结果表明,在5个加速老化循环周期后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)仍高于10^(9)Ω·cm^(2),展现出优异的耐盐雾性能和耐蚀性能;摩擦磨损实验结果显示,在19.6 N的载荷下机械摩擦8 h后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)高达1.84×10^(9)Ω·cm^(2)。通过“空气垫”的屏障作用,复合涂层能够为镁合金提供高效且持久的腐蚀防护,“黏合剂+纳米粒子”策略为超疏水涂层的制备提供了新的思路。