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.     

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。     

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。     

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。     

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/六方氮化硼复合材料的制备及性能

利用双螺杆的强剪切作用,制备了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂/六方氮化硼(h-BN)复合材料(ABS/h-BN),通过测定复合材料的热导率和电阻率,并借助拉伸试验、动态力学分析、热失重分析等手段,研究了h-BN添加量对复合材料导热性能、力学性能、耐热性能和电绝缘性能的影响。结果表明,h-BN在ABS基体中发生了取向,当h-BN质量分数为20%时,复合材料的热导率由0.176 W/(m·K)提高到0.404 W/(m·K),增加了129.6%,且拉伸强度由35.26MPa提高到38.45 MPa。ABS/h-BN复合材料有望应用于家电等的外壳材料。     

利用蔗糖改性氮化硼提高环氧树脂复合材料的导热性能

环氧树脂具有质量较轻、防腐性能和绝缘性能优良等一系列优势,因而被广泛应用于电气装备、高电压绝缘系统和航空航天等诸多领域。但环氧树脂的本征热导率较低,约为0.11～0.19 W/(m·K),如此低的热导率不利于系统及时有效地散热。氮化硼纳米片(BNNS)由于其优良的导热性能和绝缘性能,在高电压绝缘系统中具有广阔的应用前景。然而,BNNS制备流程复杂以及在液体中分散性差是目前限制其广泛应用的主要原因。采用一种简单而有效的蔗糖辅助机械化学剥离(SAMCE)方法来同时实现BNNS的剥离和改性,将蔗糖剥离改性得到的六方氮化硼(h-BN)加入环氧树脂中,添加改性h-BN的质量分数为15%时,复合材料的热导率可以达到0.51 W/(m·K),此时复合材料的热导率是纯环氧树脂材料的3.2倍,导热性能明显提升。为解释改性h-BN提升环氧树脂复合材料导热性能的机理,根据有效介质近似(EMA)理论模型反推计算得到改性前后h-BN/环氧树脂复合材料中填料颗粒与基质之间的界面热阻值,计算得到h-BN/环氧树脂复合材料的界面热阻为2.44×10^-6m²·K/W,改性h-...     

氮化硼和纳米金刚石混杂填充聚酰亚胺导热复合材料的制备与表征

以二维六方氮化硼和三维纳米金刚石为导热填料通过原位聚合方式杂化填充到聚酰亚胺(PI)基体中制备导热绝缘复合材料。采用聚芳酰胺和4,4-二氨基二苯醚分别对氮化硼和纳米金刚石进行表面接枝改性,以提高有机-无机两相界面的相容性。通过扫描电子显微镜、导热仪、热重分析等方法对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,不同粒径的导热填料混杂填充聚合物,利用协同效应可以提高堆砌密度,降低界面热阻,形成导热网络。当填料总质量分数为30%,改性氮化硼和纳米金刚石的质量比为9∶1时,复合材料的热导率达0.596 W/(m·K),是纯PI的3.5倍,同时复合材料仍具有较好的热稳定性和电绝缘性,满足微电子领域的应用需求。     

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。      

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。     

氮化硼导热复合材料的制备与性能

以聚丙烯为基材,六方氮化硼为填料,添加马来酸酐接枝聚丙烯,利用双螺杆挤出机制备导热复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜表征材料的微观结构,对复合材料的结晶性能、力学性能和导热性能进行分析。结果表明,马来酸酐接枝聚丙烯有利于增加聚丙烯与氮化硼的界面粘结,改善复合材料的结晶,增强复合材料拉伸强度和断裂伸长率,显著提高其热导率。氮化硼含量为30%(质量分数)时,添加马来酸酐接枝聚丙烯的复合材料热导率为0.512 W/(m·K),相对于只添加氮化硼的复合材料和聚丙烯,热导率分别提高1.08和2.3倍。     

高导热聚酰亚胺石墨膜/环氧树脂复合材料的制备与性能表征

将环氧树脂(EP)分别涂敷于聚酰亚胺石墨带(GPTs)和聚酰亚胺石墨膜(GPFs),通过真空热压成型与分别采用堆叠和叠层方法制备得到GPTs/EP复合材料和GPFs/EP复合材料。借助XRD、SEM和PLM等手段对GPF及其环氧树脂基复合材料的晶体结构、形貌和光学织构进行表征,并研究GPF的体积分数和尺寸对其复合材料导热性能的影响。结果表明,相比于GPFs/EP复合材料,GPTs/EP复合材料的导热性能在不同方向显示出较大波动,其热导率和热扩散系数总体上随GPF体积分数的增加而增大,GPF体积分数为80%时热导率为453～615 W (m·K)~(-1)。而对应的80%GPFs/EP复合材料热导率稳定可达894 W (m·K)~(-1),并具有高取向的"三明治"结构。但在平行于热压方向上两类复合材料热导率都很低,GPF体积分数为80%时,GPTs/EP复合材料和GPFs/EP复合材料的热导率分别为1.82 W (m·K)~(-1)和1.15 W (m·K)~(-1)。     

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。     

石墨表面镀Si对石墨/Al复合材料热物理性能的影响

研究了石墨粒径及表面镀Si处理对石墨/Al复合材料热物理性能的影响。结果表明:在盐浴过程中石墨表面形成了SiC层,这不仅增强了石墨-Si/Al复合材料的界面结合力,而且抑制了Al4C3相的产生。随着石墨鳞片体积分数从50%增加到70%,复合材料X-Y方向的热导率从492 W/(m·K)增加到654 W/(m·K),而且体积分数为50%的镀Si石墨/Al复合材料抗弯强度达到了81 MPa,相比未镀覆的提高了53%,是理想的定向导热电子封装材料。随着石墨粒径从500μm减小到150μm,石墨-Si/Al复合材料X-Y面方向的热导率由654 W/(m·K)降低到445 W/(m·K),但Z方向的热导率和复合材料抗弯强度变化不明显。     

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%。     

氨基甲基吡啶改性氮化硼/线型低密度聚乙烯复合材料的热性能及力学性能

利用4-氨基甲基吡啶与马来酸酐接枝线型低密度聚乙烯（LLDPE-g-MAH）成功制备了氨基甲基吡啶接枝线型低密度聚乙烯（LLDPE-g-Py），然后采用熔融共混法制备了改性的BN/LLDPE(mBN/LLDPE)复合材料。深入研究了mBN/LLDPE复合材料的热性能和力学性能等。结果表明，LLDPE-g-Py的加入，使mBN/LLDPE复合材料的导热性能得到很大提升，但LLDPE-g-Py过多会导致其耐热性降低。为了改善复合材料的耐热性，将LLDPE-g-Py质量分数固定为10%。当BN质量分数为40%时，mBN/LLDPE复合材料的导热系数达到了0.95 W/(m·K)，为纯LLDPE导热系数（0.32 W/(m·K)）的3倍。同时，mBN/LLDPE复合材料的拉伸强度在小幅度下降的情况下，其断裂伸长率得到明显的改善。     

BN/HDPE导热塑料的热导率

用粉末混合法制备了氮化硼增强高密聚乙烯塑料,研究了材料内部填料分散状态,填料含量,基体粒径和温度对热导率的影响。结果表明,材料中填料粒子围绕在聚乙烯粒子周围,形成了特殊的网状导热通路;增大填料用量和基体粒径,热导率升高;填料体积用量为30%时体系热导率达0.96 W/m.K,是基体热导率的3倍多。用Y.Agari模型分析了基体粒径对形成导热通路的影响。此外,使用氧化铝短纤维和氮化硼混杂填料能获得更高的热导率。     

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℃。     

冰模板法制备取向氮化硼@聚多巴胺/纳米银导热网络及其硅橡胶复合导热垫片

制备具有垂直方向高导热、低压缩应力松弛的柔性导热复合材料,并将其应用于大功率电子元器件的导热垫片,对大幅度提升电子器件垂直散热能力具有重要的意义。本文基于冰模板法设计了自下而上垂直定向排列的导热网络来实现高热导率。首先,利用多巴胺改性的羟基化氮化硼纳米片并负载银纳米颗粒(BNNS@PDA/Ag)作为杂化导热填料,再与纤维素纳米纤维(Cellulose nanofiber,CNF)进行复合,采用半导体制冷台为冷源进行定向冷冻,对冷冻后的样品进行冷冻干燥形成气凝胶,再真空浇筑聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)后制得具有高导热和低应力松弛的BNNS@PDA/Ag-PDMS导热垫片。结果表明,理论松弛时间损失随着银纳米颗粒(Ag NPs)含量的提升先减小后增大,气凝胶质量分数达到19.7wt%时,在20%的形变下,3wt%Ag NPs含量对应的导热垫片的理论松弛时间达到32 204 s,导热垫片的垂直方向热导率达到3.23 W/(m·K)。利用冰模板法可以制备具有高度取向的垂直填料导热网络,在导热垫片领域具有很好的应用前景。     

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。     

压力浸渗制备石墨/铝复合材料及其热学性能

采用压力浸渗法制备了石墨/铝复合材料,研究了不同体积分数鳞片石墨对复合材料热学性能和组织的影响。结果表明,加入石墨片明显提高复合材料水平热导率,同时降低复合材料热膨胀系数和密度。当复合材料中石墨体积分数从23.9%增加到73.4%,复合材料水平热导率从234 W/(m·K)提高到402 W/(m·K),同时热膨胀系数降低至5×10-6/K,兼顾高热导率和低热膨胀系数的特点。