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。     

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.     

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。      

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。     

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)。     

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。     

BN表面改性对BN/环氧树脂复合材料导热性能的影响

采用十八烷基三甲基溴化铵（OTAB）阳离子表面活性剂对BN微米片进行有机化改性,研究了BN表面改性对BN/环氧树脂复合材料导热性能的影响。当OTAB浓度为0.6 g · L^-1时,BN表面的OTAB吸附量接近饱和。BN表面改性提高了环氧树脂对BN的浸润性,降低了BN的导热系数。SEM观察及黏度测试结果表明：BN表面改性改善了BN/环氧树脂复合材料的界面性能及体系相容性。由于界面热阻的降低,改性BN/环氧树脂复合材料的导热系数高于未改性BN/环氧树脂复合材料,当BN填充量为30%（填料与树脂基体的质量比）时,改性BN/环氧树脂复合材料的导热系数为1.03 W （m · K）^-1,是未改性BN/环氧树脂导热系数（0.48 W （m · K）^-1）的2.15倍。     

KH550改性氮化硼/氰酸酯树脂导热复合材料的研究

采用硅烷偶联剂KH550对氮化硼粉末(BN)进行了表面改性,并制备了氰酸酯树脂/氮化硼导热复合材料。研究了BN含量对复合材料的导热性能、电绝缘性能的影响,并运用扫描电子显微镜对材料的断面形貌进行了观察。结果表明:少量BN的加入能有效改善氰酸酯复合材料的导热性能,且复合材料仍保持良好的电绝缘性能。当BN的体积分数达到23.6%时,复合材料的导热系数为1.33W·m-1·K-1,为纯树脂材料的4.6倍。     

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。     

BN/GS填充EP导热绝缘复合材料的制备

采用化学还原法,利用氮化硼(BN)和氧化石墨烯(GO)制备了一种新型的具有三维网络结构的氮化硼/石墨烯(BN/GS)复合填料,并通过共混的方式制备了环氧树脂(EP)复合材料。运用包括高阻计及四探针测试系统等多种技术手段表征复合材料的结构和性能。研究结果表明,实验成功制备了具有三维网络结构的BN/GS复合填料,复合材料的热导率和热稳定性随着填料含量的增大而获得明显提升。由于GS在这种预制复合填料中的桥接作用,显著降低了界面热阻,BN/GS复合填料相比单一填料BN对复合材料热导率增加的效果更加突出,填料量达30wt%时,BN/GS/EP的热导率达到EP的热导率的5.38倍;由于GS含量低以及BN隔断GS之间的电子传输,复合材料仍保持良好的电绝缘性能。     

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。     

BN&AlN&SiC/环氧树脂复合材料线膨胀系数对LED寿命的影响

在全球大规模推广使用LED照明的今天,使用寿命是制约LED发展的瓶颈,其中,封装材料的线膨胀系数对大功率LED的使用寿命具有重要的影响。由于大功率LED粘接层材料比其相邻材料的线膨胀系数大,在循环工作时各层之间的膨胀收缩不一致,导致层与层之间产生翘曲裂纹现象,从而影响LED的使用寿命。文中采用向环氧树脂(EP)中分别加入氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)微粉颗粒制备出3种——BN/EP、AlN/EP、SiC/EP复合材料,并对其进行对比分析。研究结果表明,BN/EP复合材料性能最佳,线膨胀系数可降至3.86×10-5 K-1。且当BN质量分数为55%时,导热系数达到1.598 W/(m·K),粘接强度为53.83 MPa。与纯环氧树脂相比,可使1 W LED芯片结温降低约29.6℃,寿命提高约2.2×104 h。     

Improvement of thermal conductivities and simulation model for glass fabrics reinforced epoxy laminated composites via introducing hetero-structured BNN-30@BNNS fillers

Hetero-structured thermally conductive spherical boron nitride and boron nitride nanosheets(BNN-30@BNNS)fillers were prepared via electrostatic self-assembly method.And the corresponding thermally conductive&electrically insulating BNN-30@BNNS/Si-GFs/E-44 laminated composites were then fabri-cated via hot compression.BNN-30@BNNS-Ⅲ(fBNN-30/fBNNS,1/2,wt/wt)fillers presented the optimal synergistic improvement effects on the thermal conductivities of epoxy composites.When the mass fraction of BNN-30@BNNS-Ⅲ was 15 wt％,λ value of the BNN-30@BNNS-Ⅲ/E-44 composites was up to 0.61 Wm-1K-1,increased by 2.8 times compared with pure E-44(λ=0.22Wm-1K-1),also higher than that of the 15 wt％BNN-30/E-44(0.56Wm-1K-1),15wt％BNNS/E-44(0.42 Wm-1K-1),and 15 wt％(BNN-30/BNNS)/E-44(direct blending BNN-30/BNNS hybrid fillers,1/2,wt/wt,0.49 Wm-1K-1)composites.The λ in-plane(λ∥)and λ cross-plane(λ⊥)of 15 wt％BNN-30@BNNS-Ⅲ/Si-GFs/E-44 laminated compos-ites significantly reached 2.75 Wm-1K-1 and 1.32 Wm-1K-1,186.5％and 187.0％higher than those of Si-GFs/E-44 laminated composites(λ∥=0.96Wm-1K-1 and λ⊥=0.46Wm-1K-1).Established models can well simulate heat transfer efficiency in the BNN-30@BNNS-Ⅲ/Si-GFs/E-44 laminated composites.Under the condition of point heat source,the introduction of BNN-30@BNNS-Ⅲ fillers were conducive to accelerating heat flow transfer.BNN-30@BNNS-Ⅲ/Si-GFs/E-44 laminated composites also demonstrated outstanding electrical insulating properties(cross-plane withstanding voltage,breakdown strength,sur-face&volume resistivity of 51.3 kV,23.8 kVmm-1,3.7×1014 Ω&3.4×1014 Ω.cm,favorable mechanical properties(flexural strength of 401.0 MPa and ILSS of 22.3 MPa),excellent dielectric properties(ε of 4.92 and tanδ of 0.008)and terrific thermal properties(Tg of 167.3℃and THRI of 199.2℃).     

原位聚合法制备SiC@SiO2/BN/PI复合材料及其表征

聚酰亚胺复合材料以其优异的性能以及在航空航天、轨道交通、微电子等领域广泛的应用前景引起越来越多的关注。在750 ℃条件下对SiC晶须进行表面氧化处理, 形成SiC@SiO₂包覆结构晶须, 与BN颗粒构成复合填料, 分别采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行表面改性, 用原位聚合法制备了SiC@SiO₂/BN/PI(PI:聚酰亚胺)复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等进行结构和性能表征。结果表明: 晶须与颗粒质量比为4 : 1时, 复合填料在PI基体内形成了有效的导热网络, 且当填料含量为45wt%时, SiC@SiO₂/BN/PI复合材料导热系数达到0.95 W/(m·K)。SiC@SiO₂/BN/PI复合材料的力学性能随着复合填料的种类和数量的变化呈现规律性变化。SiO₂氧化层阻断复合填料间自由电子的移动, SiC@SiO₂/BN/PI复合材料的电气绝缘性能下降幅度减小。     

混杂功能化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

对多壁碳纳米管(MWCNTs)分别进行共价、非共价和混杂功能化改性, 然后采用溶液共混法, 将三种功能化类型的MWCNTs按不同质量分数分别加入环氧树脂(EP)制备MWCNTs/EP复合材料。通过拉伸试验和热重分析, 研究MWCNTs的功能化类型及含量对复合材料力学性能和热学性能的影响, 并对复合材料拉伸试件断面进行SEM观察分析。结果表明: 与共价功能化复合材料(MWCNTs-Epon828/EP)和非共价功能化复合材料(MWCNTs-PPA/EP)相比, 混杂功能化复合材料(MWCNTs-Epon828-PPA/EP)的力学性能和热学性能最佳。当MWCNTs质量分数为0.3%时, 其拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率较纯EP分别提高30%, 62%和26%。      

碳纳米管的偶联剂修饰及其在环氧树脂复合材料中的应用

为了在环氧树脂( EP) 复合材料中改善碳纳米管(CNTs) 的分散性和获得优良的界面特性, 利用Fenton 试剂对CNTs 进行了羟基化处理, 然后分别利用硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570 和钛酸酯偶联剂NDZ201对羟基化CNTs 进行表面修饰, 通过SEM、TGA、DSC 和阻抗分析仪研究偶联剂修饰对CNTs/ EP 复合材料性能的影响。实验结果表明: Fenton 试剂和4 种偶联剂修饰都能显著改善CNTs 在复合材料中的分散性, 提高EP的玻璃化温度(T_g) 和热稳定性, 其中偶联剂修饰比Fenton 试剂处理更有效; 然而这些改性却大幅度降低了复合材料的导电性能、介电常数以及介电损耗。4 种偶联剂中, KH560 对应的复合材料的T_g最高, 热稳定性和导电性能最好, 同时具有较高的介电常数和较低的介电损耗。      

疏水性气相SiO2改性环氧树脂的耐电晕性能

采用砂磨机将疏水性气相SiO₂纳米粒子分散到无溶剂环氧树脂（Epoxy,EP）中,经加热固化后制备了不同掺杂量的疏水性气相SiO₂/EP复合材料,通过XRD检测和SEM表征,证实疏水性气相SiO₂纳米粒子以无定形态均匀分散在EP中。疏水性气相SiO₂/EP复合材料的理化性能测试结果表明:其热稳定性、介电常数、介电损耗和电导率均随纳米SiO₂粒子掺杂量的增加而有所升高;纳米SiO₂粒子掺杂量为2wt%时,击穿场强达到最大值为24.66 kV/mm,较纯EP材料提高了21.35%;疏水性气相SiO₂/EP复合材料耐电晕寿命随纳米SiO₂粒子掺杂量增加而增加。在室温、80 kV/mm电场强度下,纳米SiO₂粒子掺杂量为8wt%时,疏水性气相SiO₂/EP耐电晕寿命可达42.7 h,是纯EP的18.9倍。      

氮化铝/氮化硼/碳纳米管/硅橡胶复合材料的力致填料取向对导热性能的影响

随着科学技术的发展,电子元器件发热量大幅度增加,因此开发兼具高导热和高绝缘性能材料日益迫切。以甲基乙烯基硅橡胶（SR）为基体,碳纳米管（CNTs）、六方氮化硼（BN）以及氮化铝（AlN）为导热填料,通过机械共混法制备导热复合材料。研究3种导热填料复配对复合材料的导热性能、绝缘性能和力学性能的影响,研究填料取向对复合材料导热性能的影响,研究材料表面温升与加热时间的关系。采用Agari模型预测复合材料的理论热导率。通过热红成像、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、热重分析等对复合材料进行表征。结果表明：随着复配导热填料中AlN用量的减少,BN和CNT_S用量的增加,复合材料的热导率逐渐升高;当AlN为80 phr,BN为68 phr,CNTs为2 phr时,复合材料的垂直热导率为1.857 W·m^-1·K^-1,平行热导率为2.853 W·m^-1·K^-1,体积电阻率为2.18×10¹² Ω·cm,拉伸强度达4.3 MPa,复合材料的综合性能较好。