BN/PA66导热复合材料制备与研究

采用熔融挤出法制备了BN/PA66导热复合材料,通过导热性能测试、力学性能测试、耐热性能测试和DSC等方法研究了BN含量对BN/PA66复合材料的导热性能、力学性能、耐热性能和结晶性能等的影响。结果表明:在实验范围内,当BN体积分数达到24.8%时,BN/PA66复合材料导热系数λ为0.751W/(m.K),约为纯PA66的2.2倍。随BN含量增加,BN/PA66复合材料刚性增加,其热形变温度大幅度提高。     

添加纳米碳酸钙对木粉/PVC复合材料的影响

在聚氯乙烯木塑(PVC/WF)体系中加入纳米碳酸钙(NCC),采用双螺杆挤出机熔融共混造粒制备了系列NCC/WF/PVC复合材料。测试力学性能和锥形量热计燃烧性能表明,在木粉未经表面偶联剂处理时添加NCC对复合材料力学性能改善效果不明显;而木粉经偶联处理后,木塑力学性能得到有效提高,因为木粉与PVC界面粘接性能得到明显改善;在木粉经表面处理的基础上添加适量纳米碳酸钙可进一步提高复合材料的力学性能,并且阻燃性能也得以有效提高。     

四种预处理方法的稻壳/聚氯乙烯复合材料抗老化及热学行为

为探讨稻壳预处理（水热、微波、碱处理和苯甲酰化处理）对制备稻壳/聚氯乙烯（PVC）复合材料在模拟土壤老化条件下抗老化及热学行为的影响,采用综合热分析仪测试了稻壳/PVC复合材料的TG曲线,并测试了其线性热膨胀系数、力学性能和吸水性能,利用SEM观察其微观结构。结果表明:四种预处理均能提高稻壳/PVC复合材料抗老化及热学性能;处理后稻壳纤维表面更粗糙,纤维与基体界面结合更好,微裂隙较少。模拟土壤老化21天后,苯甲酰化处理稻壳/PVC复合材料初始热分解温度比未处理稻壳/PVC复合材料提高了3.9%,其线性热膨胀系数下降了6.72%。24 h吸水率降低了55.6%,拉伸强度和硬度分别提高了103%和119%。苯甲酰化处理稻壳/PVC复合材料中稻壳分布均匀,界面结合较好。四种预处理方法优劣顺序为:苯甲酰化处理>碱处理>水热处理>微波处理。      

碳纤维对聚碳酸酯/氮化硼复合材料导热性能和力学性能的影响

首先制备了聚碳酸酯/氮化硼(PC/BN)复合材料,考察了BN含量对复合材料导热性能和力学性能的影响,实验结果表明BN可以提高PC的导热性能,当BN含量为30%时,PC/BN复合材料的导热系数为1.38 W/(m·K),比纯PC的导热系数提高了约7倍,但PC的力学性能损坏严重。在PC/BN复合材料中填充少量碳纤维(CF),结果表明少量CF的加入,不仅可以进一步提高PC/BN复合材料的导热性能,而且还可以较显著地改善其力学性能。当CF含量为7%时,PC/BN/CF的导热系数、拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比PC/BN复合材料的分别提高了14.5%,113%,64%和157%。     

氨基化多壁碳纳米管/PA56复合材料的制备及性能

为探究碳纳米管对聚酰胺56(PA56)性能的影响,采用氧等离子体对多壁碳纳米管(MWNTs)进行活化,然后与己二胺反应得到氨基化碳纳米管(AMWNTs),再将AMWNTs与PA56进行熔融共混,制备AMWNTs/PA56复合材料。运用FT-IR、Raman分析碳纳米管表面官能团的变化;借助SEM、XRD、DSC、TG和半导体参数测试系统对复合材料的微观形貌、结晶结构、热学及电学性能进行表征,并使用转矩流变仪、过滤性能测试仪对复合材料流变性和可纺性进行测试。结果表明,在MWNTs表面成功接枝了氨基,AMWNTs分散性较好;随着AMWNTs含量的提高,复合材料的热学性能和结晶结构发生变化,同时提高了复合材料的导电性;AMWNTs含量在1.0%以内时对复合材料的流变性影响不大,复合材料的可纺性较好。     

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/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。     

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。     

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。     

加热非燃烧卷烟降温材料用聚乳酸及其复合物的性能

高强度聚乳酸和熔融共混的无机纳米粒子氮化硼(BN)/聚乳酸(PLA)复合物通过溶剂流延法制备成薄膜材料,并与现有新型卷烟降温段材料进行对比。X射线衍射结果表明,BN粒子添加后结晶度提升4%～11%;热重分析、差示扫描量热分析的结果显示,复合材料的熔融温度提升16～18℃,热分解温度提升1～20℃;从力学性能测试与动态力学热分析的结果中得出,复合材料的力学性能显著提升,韧性增大130%;降温测试结果显示,复合材料的降温性能提升1%～30%。当BN添加量为2%时,复合材料作为新型卷烟降温材料的综合性能最佳。     

混合溶剂分散法制备耐高温、高导热六方氮化硼/半芳香聚酰胺12T复合材料及其性能

制备兼具优异耐高温性能和导热性能的聚合物基复合材料对于电子元器件的封装保护、高效散热和稳定成型至关重要。本文通过混合溶剂分散法(MSD)制备了六方氮化硼(BN)/半芳香聚酰胺12T (PA12T)复合材料,并对复合材料的微观结构、导热、耐高温、介电和力学性能进行了表征。结果表明:混合溶剂分散法可以有效实现BN和PA12T粉末的均匀悬浮,并可协同真空辅助自组装法与真空热压法构筑具有均一分散和取向结构的复合材料。研究表明,当BN/PA12T复合材料中的BN含量为40wt%时,混合溶剂分散法制备的样品的平面导热率可以达到2.73 W/(m·K),是机械混合法(MM)制备的样品(1.59 W/(m·K))的1.72倍,同时其具有优异的力学性能、低介电常数(3.6)、介电损耗(0.016)和显著的耐高温性能(维卡软化点超过250℃且初始分解温度可达446℃)。综上所述,混合溶剂分散法制备的BN/PA12T复合材料在电子封装及热管理领域中具有广阔的应用前景。      

改性石墨烯/聚氯乙烯复合材料的制备及性能

采用不同含量的硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）对石墨烯（GE）进行改性,将改性GE（KH-GE）与聚氯乙烯（PVC）进行熔融混炼制备KH-GE/PVC复合材料。通过FTIR、Raman、XRD、TEM和SEM表征改性前后GE结构变化,并考察了KH-GE/PVC复合材料的力学性能、导电性能及稳定性能。结果表明,GE∶KH570质量比为1∶2时,KH-GE的层间距较大,改善了GE的团聚,使GE在PVC基体中的分散得到了改善。随着KH-GE含量的增加,KH-GE/PVC复合材料的力学性能显著提高,当KH-GE质量分数为1.5wt%时,KH-GE/PVC复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为23.98 MPa和226.78%,比未添加KH-GE的PVC复合材料分别提高了51.1%和65.73%;相对于纯PVC,当KH-GE质量分数为1.5wt%时,对应的50%热失重（T_50%）及90%热失重（T_90%）分别从289.81℃和486.01℃提高到298.51℃和596.53℃,提高了KH-GE/PVC复合材料的热稳定性,导电性也显著提高。     

基于CO_2连续激光器模拟的氮化物填充聚四氟乙烯复合材料耐烧蚀性能

通过在聚四氟乙烯(PTFE)基体中添加不同比例微米、纳米尺度氮化硼(BN)或氮化铝(AlN),以提高高压断路器PTFE喷口复合材料的耐电弧烧蚀性能。利用CO2连续激光器烧蚀PTFE喷口材料来模拟电弧烧蚀过程,分析了光反射率、热导率以及相对介电常数对烧蚀量的影响。通过比较复合材料烧蚀量大小和数值分析结果可知,材料热学参数(热导率和热扩散系数)对烧蚀量起主要作用,BN/PTFE复合材料的耐烧蚀能力优于AlN/PTFE复合材料,10.0%BN/PTFE复合材料的热导率可以达到0.46W/(m·K),比纯PTFE的提高了92%,相应烧蚀过程中的质量损失为21.8mg,比3.0%AlN/PTFE复合材料的质量损失降低了47%,有效提高了喷口复合材料的耐烧蚀能力。     

Microstructures and mechanical behaviors of CVI-based C/C composites containing h-BN powdered additives

Hexagonal boron nitride(h-BN) powders were introduced into carbon fiber preform by powder addition and subsequent combined with chemical vapor infiltration(CVI) for densification to prepare carbon fiber reinforced/carbon and boron nitride dual matrix composites(C/C-BN). Microstructures and mechanical properties of C/C composites with three different volume contents of h-BN powders were investigated in comparison to pure C/C composites. Results indicated that the introduction of h-BN powders into C/C composites significantly reduced the size of Py C and the anisotropy of thermal contraction in matrix,leading to a gradual disappearance of ring defects as the h-BN content increased. In addition, an enhanced interfacial bonding between fiber and matrix obtained due to higher-textured Py C and rougher fiber surface. Thereby, the flexural strengths and modulus of as-prepared composites decreased firstly and then increased, while the impact toughness presented a decreasing tendency as the content of BN powders increased. Furthermore, with the increasing of h-BN content, anisotropies of compressive properties were weakened, and the compressive strength of C/C-BN composites were always higher than that of pure C/C composit. However, when C/C composites modified by 13.5 vol% content of h-BN, excessive loose BN aggregates appeared in C/C-BN composites, leading to a relatively slight reduction of compressive strength.     

氮化硼及其在导热复合材料中的研究进展

目的 从氮化硼的表面改性、取向结构、形态含量以及杂化填料等4个方面介绍氮化硼填充导热复合材料的基础研究进展,为导热聚合物在电子封装领域的应用提供一定的研究思路。方法 通过对近年来国内外的相关文献进行分析和总结,归纳出微/纳氮化硼的产业化制备方法以及产品性能,并介绍微/纳氮化硼填料对聚合物基复合材料导热性能影响的研究情况。结论 氮化硼各方面均具有优异的性能,可用于制备填充型高导热复合材料。     

Novel thermal interface materials: boron nitride nanofiber and indium composites for electronics heat dissipation applications

With increased power density and continued miniaturization, effective thermal dissipation is of significant importance for operational lifetime and reliability of electronic system. Advanced thermal interface materials (TIMs) with excellent thermal performance need to be designed and developed. Here we report novel TIMs consisted of boron nitride (BN) nanofibers and pure indium (In) solder for heat dissipation applications. The BN nanofibers are fabricated by electrospinning process and nitridation treatment. After surface metallization by sputtering, the porous BN film is infiltrated with liquid indium by squeeze casting to form the final solid composites. The new composites show the in-plane and through-plane thermal conductivity respectively of 60 and 20 W/m K. The direction dependence thermal properties of the TIM are due to the anisotropic thermal performance of BN nanofibers in the composite. A low thermal contact resistance of 0.2 K mm²/W is also achieved at the interface between this new composite and copper substrate. These competent thermal properties demonstrate the great potential of the BN–In TIMs in thermal management for electronic system.     

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。     

Thermal conductivity of boron nitride reinforced polyethylene composites

The thermal conductivity of boron nitride (BN) particulates reinforced high density polyethylene (HDPE) composites was investigated under a special dispersion state of BN particles in HDPE, i.e., BN particles surrounding HDPE particles. The effects of BN content, particle size of HDPE and temperature on the thermal conductivity of the composites were discussed. The results indicate that the special dispersion of BN in matrix provides the composites with high thermal conductivity; moreover, the thermal conductivity of composites is higher for the larger size HDPE than for the smaller size one. The thermal conductivity increases with increasing filler content, and significantly deviates the predictions from the theoretic models. It is found also that the combined use of BN particles and alumina short fiber obtains higher thermal conductivity of composites compared to the BN particles used alone.     

TiO2增强桉木/聚氯乙烯复合材料耐腐蚀性能

为改善桉木/聚氯乙烯（PVC）复合材料耐霉菌（黑曲霉）腐蚀性能,添加TiO₂制备TiO₂-桉木/PVC复合材料,并对复合材料进行霉菌加速腐蚀试验（加速腐蚀条件:温度为28℃,湿度为85%）。对比研究了腐蚀前后TiO₂-桉木/PVC复合材料的色差、力学和吸水性能及官能团、微观形貌和热稳定性变化。结果表明:TiO₂可提高桉木/PVC复合材料的耐霉菌腐蚀性能,TiO₂添加量为2wt%时,TiO₂-桉木/PVC复合材料腐蚀后表观霉菌相对较少,色差值和吸水率较未添加TiO₂的桉木/PVC复合材料分别降低了69.32%和13.33%;拉伸、冲击及弯曲强度、弯曲模量分别提高了31.17%、39.44%、40.75%、10.99%;2wt% TiO₂-桉木/PVC复合材料热分解各阶段失重温度较高,热稳定性较好;TiO₂添加量较高时会影响桉木纤维与PVC的界面结合,致使TiO₂-桉木/PVC复合材料更易受到霉菌的腐蚀。      

氮化硼/脂肪酸复合相变材料的形状稳定性和导热性分析

目的 探究氮化硼(BN)对月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)等4种脂肪酸(FA)的形状稳定性和导热性的影响。方法 将FA融化后,添加BN,在熔融状态下共混,制备出4种不同的成型复合相变材料,并分析BN的添加量、光?热转换、储热时间和温度对复合相变材料的密度和形状稳定性的影响,以及BN添加量对FA相变材料热导率的影响。结果 复合相变材料的密度随着BN添加量的增加呈线性增大趋势,稳定性也随之增强,在4种FA中添加BN的最佳质量分数分别为68%、69%、69%、68%;复合相变材料的泄漏率随着储热时间的增加呈线性增大趋势,在储热12 h时其泄漏率小于0.6%,泄漏率随着储热温度的升高而增大,在高于熔点25 ℃左右条件下加热3 h,泄漏率低于0.1%;材料经过4次光?热转换后,其泄漏率小于0.4 %;复合材料的热导率分别比纯FA的热导率提高了401.91%、597.92%、353.74%、304.95%。结论 制备的成型复合相变材料具有不同的储能温度、导热性能和稳定性,可以作为运输过程中的保温材料。