聚酰亚胺/氮化硼导热绝缘复合材料的研究进展

聚酰亚胺以其优异的电气、力学及热性能被广泛应用于电子封装等领域。由于其本征热导率较低,提升聚酰亚胺的导热性能以满足现代电气系统的散热需求显得更加重要。本文综述了以氮化硼为导热填料,聚酰亚胺为基体制备导热绝缘复合材料的研究进展,详细介绍了填料尺寸、填料处理和复合填料对聚酰亚胺/氮化硼复合材料性能的影响,展望了复合填料多样化以及填料网络化在聚酰亚胺复合材料中的发展趋势。     

高导热环氧树脂复合绝缘材料的制备与性能研究

环氧树脂等高分子聚合物材料热导率低,长期使用时,存在热导致的故障和绝缘失效等隐患.通过向环氧树脂中填充具有高导热性和高绝缘性的微米氮化硼和纳米氧化铝填料制备高导热复合绝缘材料,研究填料填充量及配比对复合材料导热性能和绝缘性能的影响.结果表明:当总填充量为30％,微米h-BN与纳米A12O3的质量比为3∶1时,复合材料的热导率、击穿时间和复介电常数虚部ε"分别为1.182 0W/(m·K)、31.9 s和0.034,比环氧树脂分别提升了697％、21.4％和406％,且复合材料在高频高压电场下具有良好的耐受性能.     

高导热绝缘BN/聚合物复合材料研究进展

相比其他无机导热绝缘填料,氮化硼(BN)具有极高的面内热导率、高绝缘电阻和高击穿强度等,此外,还具有和树脂最为接近的低介电常数和介质损耗等优势。本文综述了近年来微、纳米BN粒子填充的导热聚合物的研究进展,重点探讨了不同成型加工方式及混杂BN对在基体内构筑三维BN导热粒子通路的影响,以及不同表面改性对复合材料体系热导率的影响。相比微米BN粒子,BN纳米管及纳米片在相对较低用量下可同时有效改善聚合物的热导率、绝缘电阻及击穿强度,为解决当前导热绝缘聚合物面临的高导热与高电气强度之间的矛盾提供了最佳解决方案。制备和发展具有高绝缘电阻及良好力学、加工性能的导热纳米BN/聚合物是导热绝缘复合材料未来的重点研究和发展方向。     

氮化硼纳米片/氢氧化镁/聚乙烯复合材料导热性能研究

以低密度聚乙烯（LDPE）为基体材料,选用氮化硼纳米片（BNNs）作为第一掺杂填料,选取氢氧化镁（Mg(OH)2）作为第二填料,基于熔融共混法制备多填料结构绝缘复合材料,研究了常温常压下两种填料掺杂量对不同厚度的复合材料热导率的影响。结果表明：在多填料复合体系中,Mg(OH)2会改变BNNs在基体中的取向度、连接度从而...     

环氧树脂/改性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(CTAB)改性氮化硼(BN),以此微粒为导热填料制备了环氧树脂(EP)/改性BN导热绝缘复合材料。研究了改性BN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:改性BN能够均匀分散于环氧树脂复合材料中;随着改性BN的加入,复合材料的热导率逐渐上升,体积电阻率略有下降,当改性BN的含量为14.6%时,复合材料的热导率达到0.62 W/(m·K),较纯环氧树脂的热导率提高了169.6%,且复合材料仍保持优异的绝缘性能;随着BN含量的增加,复合材料的热分解温度呈现先升高后降低的变化趋势,当BN的含量为10.2%时,复合材料失重10%时的热分解温度(T10)上升到最高值376.4℃,较纯环氧树脂提高了18℃。     

偶联剂在树脂浇注中的应用

前言随着复合材料的不断发展,偶联剂和偶联技术迅速发展。偶联剂在复合材料中显示出许多优越性,所以广泛地被应用于塑料,橡胶、涂料、粘合剂等材料中,尤其在玻璃纤维增强热固性及热塑性复合材料中应用更为广泛。在树脂浇注中,使用无机填料是人们所熟知的。加入无机填料可减少浇注料固化过程中的发热和收缩,降低浇注绝缘的线膨胀系数,提高导热性,降低成本。采用偶联剂处理过的无机填料可进一步提高浇注料的物理机械性能和电性能;又提高填料在     

导热绝缘高分子复合材料的研究进展

近年来,随着微电子行业的快速发展,通过添加导热绝缘填料制备导热绝缘高分子复合材料受到广泛关注。本文综述了导热绝缘复合材料的导热绝缘机理,详细介绍了导热绝缘高分子复合材料的影响因素,主要涉及导热绝缘填料及其几何尺寸、填料在基体中的分散状态以及填料表面改性等,并概述了导热绝缘高分子复合材料的应用现状,最后对未来导热绝缘高分子复合材料的研究方向提出了建议与展望。     

微秒脉冲电场强度对BNNSs取向程度和环氧树脂复合材料热导率的影响

脉冲电场可以诱导绝缘高导热填料在基体中取向排列,使其在热流方向上形成高效热传导网络,可以有效地提高复合材料的热导率,但电场强度的影响规律尚不清晰.因此,该文使用微秒脉冲电场诱导氮化硼纳米片(BNNSs)取向排列,研究不同脉冲电场强度对BNNSs取向程度及复合材料热导率的影响,同时基于固化过程中BNNSs的受力情况,分析...     

可应用于带电作业装备防护的高导热绝缘复合材料的制备

高分子基体与高导热填料复合的导热绝缘复合材料是解决带电作业机器人等机械设备绝缘防护、电子电气设备散热问题的良好解决方案.本研究采用硅烷偶联剂KH550对微米级氧化铝(A12O3)表面进行修饰,混合高导热的碳纳米管(CNT)作为导热填料,选用耐受温度范围广和耐腐蚀的硅橡胶(SR)作为高分子基体,制备了硅橡胶复合材料,并对其性能进行测试.结果表明:A1203/CNT混合填料总含量在10％,CNT占比为0.3％时,SR复合材料的热导率高达0.268 W/(m·K),相比SR提升了103.1％,体积电阻率为10.5x1012 Ω·cm,相对介电常数几乎不变,邵氏A硬度和杨氏模量略微增大.     

聚全氟乙丙烯/氮化铝高导热绝缘复合材料的研究

采用聚全氟乙丙烯(FEP)为基体,偶联处理的氮化铝(AlN)为填料,通过共混、模压等方法制备了高导热、高绝缘的FEP/AlN复合材料。结合材料导热计算模型,分析了AlN含量对材料热导率、体积电阻率、力学以及流变性能的影响。结果表明:随AlN填充量的增加,复合材料的热导率呈近线性增加,当填加AlN的质量百分率为30%时,材料的热导率可达2.22 W/(m.K),体积电阻率可达1.5×1013Ω.m,并具有较好的力学性能和流变性能。     

特种导电碳黑对环氧树脂导电性的影响

大多数塑料是绝缘材料,其电阻率为10~(12)～10~(17)欧姆。厘米。因此,塑料在输配电技术及设备以及通信工程等方面已成为不可缺少的材料。但另一方面,良好的绝缘性能常常导致产生静电场,使得在某些应用中引起故障。通过添加填料制成的导电塑料在计算机的屏蔽以及阻燃、防爆电气设备等方面有很多用途。通过添加金属粉末、石墨粉末、碳纤维和碳黑等导电填料,可使塑料产生一定的导电能力,但在大多数场合下必须添加20～30%重量份的导电物质,这就影响了塑料     

具有双连续结构的BN/PP/SEBS复合材料导热与绝缘性能的研究

通过将聚丙烯(polypropylene,PP)与弹性体(styrene-ethylene-butylene-styrene,SEBS)材料共混并掺杂高导热填料可提高PP绝缘材料的使用性能。为了研究导热填料在聚合物基体中的分散规律,有效调控导热网络的形成,该文将不同含量SEBS与PP共混作为基体,以氮化硼纳米片(boron nitride nanosheets,BNNSs)为导热填料,改变2种基体树脂的比例、BNNSs含量,通过熔融共混,制备出复合材料,分别探究SEBS与BNNSs含量对复合材料的微观结构、热导率、变温电导特性、本体击穿特性和力学性能的影响。结果显示：随着SEBS比例的增加,有机相逐渐由“海岛”结构转变为“双连续”结构,相同BNNSs含量下,调控有机相结构,可显著提升复合材料热导率。复合材料不仅具有良好的导热性能(0.425 4 W/(m·K)),且保证了自身在高温下的绝缘性能以及机械性能,拓展了绝缘材料的实用性。     

微米氮化硼-纳米氧化铝复合环氧材料的导热与绝缘特性

环氧树脂(epoxy resin, EP)以其粘附力强、绝缘性能好等优点,在电气领域中得到广泛应用。但环氧树脂的低热导率限制其在器件中的使用,尤其在高频条件下。文中通过多巴胺改性微米氮化硼和纳米氧化铝,将制备的微纳米二元填料填充环氧树脂,研究环氧树脂复合材料的导热性能和电气绝缘性能。结果表明,质量分数22.5%BN和7.5%Al2O3环氧树脂复合材料的导热系数可以达到1.35 W/(m·K),相比于纯EP增加了812.5%,而介电损耗维持在较低水平。高频击穿实验结果展示出复合材料击穿时间明显提高,比纯环氧树脂提高了387%。该种方法制备所得的环氧树脂复合材料,具有热导率高、介电损耗低、高频击穿强度大等优点,为开发适用于高频电力电子器件的导热绝缘材料提供参考。     

高导热硅橡胶材料研究进展

导热硅橡胶因具有优异的热稳定性、良好的导热性能等优点,在航天航空、电气绝缘、微电子以及汽车机械等领域得到了广泛的应用。本文从介绍硅橡胶种类入手,通过概述不同优化导热性能的手段,发现填料的纳微尺度组合以及维度组合等方式可以在硅橡胶材料中形成导热微结构,促使导热性能提高几倍甚至几十倍,最后提出构建有效的纳米填料阵列结构是提高复合材料热导率的一个有效途径。     

微纳掺杂对环氧/氮化硼复合绝缘热导率和击穿特性的影响

采用微米和纳米氮化硼(BN)为填料,制备了微纳掺杂环氧/BN复合绝缘材料,并对BN掺杂总量一定时,环氧/BN复合绝缘热导率和击穿特性随纳米BN掺杂量的变化进行研究.结果表明:当控制BN掺杂总质量分数为20％时,随着纳米BN含量的增加,复合绝缘的热导率略有下降,工频电气强度先上升后下降,厚度为0.2 mm的试样在8 kV、25 kHz高频双极性方波电压下的耐压时间缩短.纯微米BN掺杂的环氧复合材料热导率最大(0.83 W/(m·K)),且在高频双极性方波电压下的耐压时间最长(193 s),分别比纯环氧树脂提高了277％和408％;当纳米BN的质量分数为1％时,环氧复合绝缘的工频电气强度最高,为131 kV/mm,比纯环氧树脂提高了27％.因此,对于微/纳米共掺杂环氧复合体系而言,纳米颗粒的加入主要有助于提高复合材料的工频电气强度,但会使复合材料的热导率下降,缩短其在高频双极性方波电压下的耐压时间.     

基于扫描热显微技术的氮化硼/低密度聚乙烯复合材料界面导热性能研究

导热高分子复合材料基体和填料形成的界面会影响复合材料整体的导热性能.然而受到传统测试技术的限制,很难从微观角度更深入地研究界面导热机理.本文利用扫描热显微镜(SThM)研究了氮化硼(BN)/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的界面导热机制,对BN/LDPE复合材料的界面热学性质进行了定量分析,并通过有限元仿真模拟了SThM的测试过程,揭示了无机-有机界面处的界面热传导过程.结果表明:随着BN颗粒含量的增加,复合材料的热导率也随之提高.当BN的质量分数达到20％时,复合材料的热导率提高了约22％.采用SThM得到了微纳尺度样品形貌和反映热学性质的电压分布图像,发现BN/LDPE复合材料的热导界面宽度为150～200 nm.在两个BN颗粒相互接触的地方,显示高导热区间增大,热导界面宽度变化较小.通过测试标样获得了热导率与输出电压平方的拟合关系曲线,并计算得到BN/LDPE复合材料的界面热导率为0.33～39.81 W/(m·K).仿真结果表明探针针尖能够区分填料、界面以及基体,复合材料的导热性能随着界面宽度和热导率的增大而提高.     

耐酸性气体不饱和聚酯预混合塑料的研制

本研究采用不饱和聚酯树脂加入粉状填料、玻璃纤维得到电气、电子机械用绝缘塑料,其填料的主要成份是粗粒径为4～10μm的准高岭土(Al2O3·2SiO2),不饱和聚酯树脂∶填料∶玻璃纤维的配比范围为30～35∶45～55∶15～25,所得塑料具有良好的耐酸性气体性能,制品具有较高的弯曲强度和绝缘电阻,可应用于在高浓度酸性气体环境中使用的高压开关、断路器等电气设备用绝缘塑料体或电子部件     

聚乙烯/氮化硼高导热复合材料的耐电弧性和介电性能

聚乙烯是一种重要的绝缘材料,但较低的热导率限制了其进一步应用。向聚乙烯基体中添加高导热无机颗粒可有效提高复合材料整体的热导率,同时会对其耐电弧性和介电性能产生影响。鉴于此,分别以微米氮化硼和微纳米混合氮化硼颗粒作为填料,制备了不同填料质量分数的两类聚乙烯/氮化硼复合材料。除了对各复合试样的热导率进行测量,还通过高压电弧起痕实验分析了各试样热导率对其耐电弧性的影响,最后对各试样的相对介电常数和交流击穿强度进行了评估。结果表明:当氮化硼填料的质量分数由0增加至40%,复合试样的热导率不断增大,耐电弧性随之增强。但是基体中填料质量分数较高时(20%),复合试样的相对介电常数明显增大、交流击穿强度显著下降。此外,基体中填料的质量分数相同时,微纳米混合氮化硼颗粒填充的复合试样具有更优异的导热性能、耐电弧性和介电性能。     

环氧树脂复合材料的制备及其导热性能研究

分别采用氮化硼(BN)、多巴胺改性BN(BN@PDA)、氮化硼与碳纳米管(CNTs)复配作为导热填料填充环氧树脂,制备了一系列导热复合材料。研究了填料种类、含量对复合材料导热性能、介电性能等的影响。结果表明:经多巴胺改性的BN微粒能均匀分散在环氧树脂体系中,当BN@PDA的质量分数为50%时,BN@PDA/EP复合材料的热导率达到1.232 W/(m·K),较纯环氧树脂的热导率提高了250%。在相同的BN@PDA含量下,采用BN@PDA/CNTs复配填料时可以制备得到高导热高介电的复合材料,热导率提高至2.147 W/(m·K),同时1 kHz下的介电常数提高至51.881,介质损耗因数仅为0.043。     

塑料绝缘材料

目前用于绝缘的绝缘塑料主要是热固性塑料。热固性塑料是由合成树脂、填料和其他添加剂组成的粉状或颗粒状的混合料在一定的温度和压力下成型,加工固化成各种形状和规格的电气绝缘零部件。第一个获得工业应用的塑料绝缘材料是酚醛塑料。其通俗名称为胶木,以后相继出现了氨基、聚酯、环氧、有机硅和酰亚胺塑料等。目前工业上用量大的仍然是酚醛塑料,其次是不饱和聚酯塑料和氨基塑料。