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.     

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。     

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/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。     

氧化锌@石墨烯/环氧导热绝缘复合材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯(GO)为载体,醋酸锌为锌源,采用溶胶-凝胶法成功制备了氧化锌@石墨烯(ZnO@rGO)复合填料并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)对复合填料的结构及微观形貌进行表征。然后以ZnO@rGO作为导热填料,制备了系列环氧树脂(ZnO@rGO/EP)导热绝缘复合材料,研究了填料含量对复合材料性能的影响。结果表明,复合填料能较均匀地分散于环氧树脂基体中,随填量的增加,ZnO@rGO(O_2)/EP复合材料的热导率不断增加,冲击强度先提高后降低。当添加22.04%(体积分数)的ZnO@rGO(O_2)填料时,复合材料的热导率达到0.58 W/(m·K),与纯环氧树脂材料相比提高了205.3%,而冲击强度由纯环氧树脂的15.9 kJ/m~2提高到25.0 kJ/m~2且该复合材料仍保持良好绝缘性能。     

三维网状石墨烯/环氧树脂热界面复合材料的制备和热性能

三维网状石墨烯/环氧树脂热界面复合材料由于具有良好的热导性能和力学性能,而被广泛应用于微电子器件领域。但是通过化学剥离-还原法制备石墨烯,在填加石墨烯质量分数相同的条件下,石墨烯/环氧树脂热界面复合材料的热导率差别仍然很大。研究发现这主要是由于石墨烯表面官能团含量不同所导致的,因此很难建立统一的标准评估石墨烯作为导热填料的作用效果。为了避免表面官能团对石墨烯/环氧树脂复合物热导率的影响,本研究小组采用化学气相沉积法制备的三维网状石墨烯作为导热填料,对环氧树脂进行修饰,制备了一系列石墨烯/环氧树脂材料。通过研究三维网状石墨烯含量对石墨烯/环氧树脂材料热导率、力学性能及热导率在高温条件下稳定性的影响,有助于完善石墨烯修饰的环氧树脂热界面复合材料的研究,并建立石墨烯作为导热填料的评价体系。     

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。     

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.     

熔盐法合成高导热磷化硼及其热管理性能研究

随着电力电子器件封装密度提高, 开发导热性能优异的热界面材料受到了广泛关注。绝大多数传统导热填料的热导率较低, 因此合成新型高导热填料是提高热界面材料导热性能的重要途径。本研究通过简单的熔盐法合成了高导热的磷化硼(BP)颗粒, 与氮化硼(h-BN)混合并通过搅拌和浇注的方法填充到环氧树脂(EP)基体中制备得到树脂基复合材料(BP-BN/EP)。实验结果表明：采用三盐法(NaCl : KCl : LiCl)合成的BP产率最高达到74%, 相对于单盐法(41%)和双盐法(39%)分别提高了33%和35%。对于BP-BN/EP复合材料, 复合材料的微结构显示BP和BN颗粒均匀分布在环氧树脂基体。当混合填料体积分数为30%时, 该复合材料的热导率达到1.81 W•m^-1•K^-1, 是纯树脂热导率(0.21 W•m^-1•K^-1)的8.6倍, 这与BP颗粒作为桥梁连接相邻BN颗粒形成导热网络有关。除此以外, 相较于不含BP的复合材料(SBN-BN/EP), BP-BN/EP复合材料展现出更加优异的热导率、热稳定性和较好的热力学性能。因此, 熔盐法合成的BP在热管理领域具有较大的应用前景。     

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。     

溶液沉淀法制备高导热氮化硼/多层石墨烯/聚丙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。     

氮化硼在聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚物中的选择分布及复合材料的导热性能

采用氮化硼(BN)为导热填料、以聚乙烯(PE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂制备了导热复合材料。利用溶剂选择性萃取和扫描电子显微镜研究了PE-EVA共混物的相结构及BN在两相中的分布行为,以热导率为参数评价了复合材料的导热性能。研究结果表明,PE-EVA共混物的相结构与两者的用量比相关,在PE/EVA质量比为1/1时可获得具有共连续结构的共混物;在两相共连续PE-EVA共混物中引入BN后,发现BN选择分布在PE相中,BN/PE相与EVA形成共连续结构。BN的选择分布及共连续结构的形成有助于提高复合材料的热导率,在BN质量分数为30%时,与BN/PE相比,具有选择分布和相连续结构的BN/PE-EVA复合材料的热导率提高了15.4%。     

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。     

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。      

低收缩耐热耐油聚氯乙烯/氮化硼复合材料的制备及其性能研究

首先使用退火处理的方法使六方氮化硼(hBN)带上羟基,并与硅烷偶联剂混合,得到表面处理后的氮化硼(BN)。然后用熔融共混的方式制备出不同浓度的聚氯乙烯/氮化硼(PVC/BN)及聚氯乙烯/氮化硼/聚酰胺(PVC/BN/PA)复合材料。通过维卡软化点温度测定仪,动态力学分析仪和游标卡尺、耐油性能测试对复合材料的性能进行测试和表征,表明添加改性后BN粒子,可以使PVC和BN结合的更加紧密,复合体系的热学和耐油性能得到提高。同时添加BN含量为10%,PA6含量为25%(质量分数)时,复合材料的热学性能和耐油性达到最佳,远好于PVC材料。     

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。     

非共价改性石墨烯的制备及环氧树脂复合材料导热性能

采用非共价键表面修饰制备了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）改性的石墨烯（GR@PVP）,通过共混方式将其作为填料与环氧树脂（EP）复合得到了不同填充量的EP/GR复合材料。红外光谱和热重分析结果表明,聚乙烯吡咯烷酮成功接枝到石墨烯表面。动态力学热分析和热性能测试结果表明,EP/GR@PVP复合材料的储能模量、玻璃化转变温度和损耗因子峰高度均比EP/GR复合材料有所降低,表明聚乙烯吡咯烷酮增强了环氧树脂复合材料的柔韧性。采用扫描电子显微镜观察复合材料断面形貌,GR@PVP在环氧树脂中分散均匀,且与基体相容性好。当填料质量分数为2.0%时,EP/GR@PVP复合材料的热导率比纯EP和EP/GR复合材料分别提高了205.3%和52.6%,25℃EP复合材料的表观黏度为13.29 Pa·s,符合电子封装材料对复合材料加工黏度的需求(<20 Pa·s)。其研究为进一步制备高导热、低黏度的电子封装材料提供了一种简便的方法。     

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。      

基于复合相变散热的锂离子电池热管理实验研究

以纳米氮化硼(BN)为填料,制备不同质量分数的石蜡基纳米复合材料,对其进行热物性表征,并将该材料用于锂离子电池的热管理。实验结果发现,BN与石蜡之间为物理复合作用;复合材料的熔点和相变潜热随着BN含量增加均有所降低,复合材料导热系数发生转折的点对应于熔点;由于BN在石蜡中发生沉降,导致其含量为1%时复合材料热导率最大,为0.3386W/m·K。将1%的复合材料应用于锂离子电池的热管理,发现在3C和5C倍率放电条件下,电池表面最高温度较纯石蜡分别降低1.43℃和3.39℃,具有3.5%和7.6%的降温效果;最大温差分别降低0.24℃和0.35℃,比纯石蜡降低20%以上,电池表面温度更趋于均匀。因此复合相变材料在电池热管理上具有较好的应用前景。     

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%。