具有相隔离结构的聚苯乙烯/氮化硼绝缘导热复合材料的制备及研究
发布时间：2021-02-21 18:29
以通用级聚苯乙烯（GPPS）树脂为基底,苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS）-环己烷溶液为胶黏剂,六方氮化硼（BN）为导热填料,首先利用胶黏剂均匀包裹基底树脂,然后让六方氮化硼紧密地包覆在上面,通过这种新型的胶黏剂法制备具有相隔离结构的GPPS/BN绝缘导热复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）观察样品的形貌,广角X射线衍射仪器（WAXD）分析导热填料的取向,以及热分析仪对样品进行导热系数的测定。结果表明,随着导热填料的不断添加,导热复合材料的导热系数先是平稳升高,达到一定阈值后,逾渗效应显现,导热系数急速上升;当BN质量分数为40%时,导热系数可提升1 129%。相比传统加工方法,胶黏剂法可让导热网络更加清晰、填料取向更明显,对导热性能的提升更加高效。
【文章来源】：塑料工业. 2017,45(08)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
GPPS/BN导热颗粒SEM
/BN复合材料，由于氮化硼是在无水乙醇蒸发后沉积在GPPS表面的，BN与树脂连接不牢固且分布不均，因而导热通道构建的并不完善，BN的取向程度也不如胶黏剂法明显。熔融法制备的GPPS/BN复合材料由于BN是分布在树脂之中的，必需很高的含量才能彼此连接起来构成导热通道。如图4c，当BN质量分数为40%时BN在GPPS树脂中呈孤立分布，且分布极不均匀。由于熔融法中BN经过转矩流变仪的混合后经压板操作时，BN处于树脂之中，没有树脂颗粒边界的阻隔作用，因此更容易在热压成型中取向分布。a－胶黏剂法b－溶剂干燥法c－熔融法图4GPPS/BN(40%)样品截面脆断SEMFig4SEMsofthefracturedGPPS/BN(40wt%)surface2.5GPPS/BN复合材料中BN取向的分析通过比较分析样品不同测试面的WAXD测试图谱是可以定性地判断样品中填料的取向程度［4，12－13］。如图5所示，由GPPS/BN聚合物复合材料表面的WAXD测试图谱来看，在2θ=26.5°、54.5°，出现两个符合布拉格公式2dsinθ=nλ的衍射峰，分别为BN表面代表的衍射峰，分别对应(002)和(004)晶面。截面(见图5)同样出现多个较为明显的衍射峰。2θ=26.5°、41.5°、44.5°、54.5°、77.5°、83.6°分别对应BN的(002)、(100)、(101)、(004)、(110)、(112)晶面。但很明显的是，BN表面的(002)、(004)晶面的衍射峰强度远低于表面的晶面，且BN截面的代表晶面(100)、(101)、(110)、(112)的衍射峰在样品的表面衍射图谱中是未明显出现的。样品表面与截面衍射峰的不同说明了BN在样品中是各向异性，即呈取向分布的，取向方向平行于BN的(002)晶面。对比三种加工方法的截面WAXD测试图谱，从溶剂干燥法、胶黏剂法到熔融法，(002)与(004)晶面对应的衍射峰依次降低，而(100)、(101)、(110)、(112)晶面对应的衍射峰不断?
01)、(110)、(112)的衍射峰在样品的表面衍射图谱中是未明显出现的。样品表面与截面衍射峰的不同说明了BN在样品中是各向异性，即呈取向分布的，取向方向平行于BN的(002)晶面。对比三种加工方法的截面WAXD测试图谱，从溶剂干燥法、胶黏剂法到熔融法，(002)与(004)晶面对应的衍射峰依次降低，而(100)、(101)、(110)、(112)晶面对应的衍射峰不断上升，由此说明BN的取向程度是依次增加的。但由于熔融法制备的样品中BN难以构建完整的导热通道，虽然其BN取向最明显，但是样品的导热系数依然低于溶剂干燥法、胶黏剂法。图5GPPS/BN(40%)样品WAXD衍射图Fig5GPPS/BN(40wt%)sampleWAXDdiffractionpattern3结论1)BN作为导热填料能显著提高树脂的导热性能，质量分数为40%时，胶黏剂法制得的GPPS/BN导热复合材料的导热系数为2.0W/(m·K)。胶黏剂法、溶剂干燥法、熔融法的导热系数较纯GPPS分别提高1129%、976%、570%，胶黏剂法对导热性能的提升最为显著。2)导热复合材料通过不同的加工方法，导热通道构建的完善程度会有较大区别。胶黏剂法更容易让BN均匀分布，形成紧密完善的导热通道，20%BN可构建基本完整的导热通道，随BN含量继续增加，导热通道逐渐变宽。此法所制导热复合材料的导热性能最佳。溶剂干燥法效果次之，熔融法最差。3)胶黏剂法制备的GPPS/BN导热复合材料时由于SEBS对BN优异的吸附能力，使得BN的取向程度较高，明显高于溶剂干燥法，但低于熔融法。控制BN填料的取向是值得研究的一个方向。·145·
【参考文献】：
期刊论文
[1]BN填充PA6基导热绝缘复合材料导热性能研究[J]. 王鹏,黄伟,陈历波,常明强,付晓蓉. 中国塑料. 2015(03)
[2]填充型树脂基导热绝缘复合材料的研究及应用进展[J]. 张新娜,刘成莉,李娟,谢瑚. 绝缘材料. 2015(03)
[3]绝缘导热高分子复合材料研究现状[J]. 董金虎. 广州化工. 2012(06)
[4]导热绝缘高分子复合材料的研究进展[J]. 任芳,任鹏刚,狄莹莹. 包装工程. 2009(02)
本文编号：3044747
【文章来源】：塑料工业. 2017,45(08)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
GPPS/BN导热颗粒SEM
/BN复合材料，由于氮化硼是在无水乙醇蒸发后沉积在GPPS表面的，BN与树脂连接不牢固且分布不均，因而导热通道构建的并不完善，BN的取向程度也不如胶黏剂法明显。熔融法制备的GPPS/BN复合材料由于BN是分布在树脂之中的，必需很高的含量才能彼此连接起来构成导热通道。如图4c，当BN质量分数为40%时BN在GPPS树脂中呈孤立分布，且分布极不均匀。由于熔融法中BN经过转矩流变仪的混合后经压板操作时，BN处于树脂之中，没有树脂颗粒边界的阻隔作用，因此更容易在热压成型中取向分布。a－胶黏剂法b－溶剂干燥法c－熔融法图4GPPS/BN(40%)样品截面脆断SEMFig4SEMsofthefracturedGPPS/BN(40wt%)surface2.5GPPS/BN复合材料中BN取向的分析通过比较分析样品不同测试面的WAXD测试图谱是可以定性地判断样品中填料的取向程度［4，12－13］。如图5所示，由GPPS/BN聚合物复合材料表面的WAXD测试图谱来看，在2θ=26.5°、54.5°，出现两个符合布拉格公式2dsinθ=nλ的衍射峰，分别为BN表面代表的衍射峰，分别对应(002)和(004)晶面。截面(见图5)同样出现多个较为明显的衍射峰。2θ=26.5°、41.5°、44.5°、54.5°、77.5°、83.6°分别对应BN的(002)、(100)、(101)、(004)、(110)、(112)晶面。但很明显的是，BN表面的(002)、(004)晶面的衍射峰强度远低于表面的晶面，且BN截面的代表晶面(100)、(101)、(110)、(112)的衍射峰在样品的表面衍射图谱中是未明显出现的。样品表面与截面衍射峰的不同说明了BN在样品中是各向异性，即呈取向分布的，取向方向平行于BN的(002)晶面。对比三种加工方法的截面WAXD测试图谱，从溶剂干燥法、胶黏剂法到熔融法，(002)与(004)晶面对应的衍射峰依次降低，而(100)、(101)、(110)、(112)晶面对应的衍射峰不断?
01)、(110)、(112)的衍射峰在样品的表面衍射图谱中是未明显出现的。样品表面与截面衍射峰的不同说明了BN在样品中是各向异性，即呈取向分布的，取向方向平行于BN的(002)晶面。对比三种加工方法的截面WAXD测试图谱，从溶剂干燥法、胶黏剂法到熔融法，(002)与(004)晶面对应的衍射峰依次降低，而(100)、(101)、(110)、(112)晶面对应的衍射峰不断上升，由此说明BN的取向程度是依次增加的。但由于熔融法制备的样品中BN难以构建完整的导热通道，虽然其BN取向最明显，但是样品的导热系数依然低于溶剂干燥法、胶黏剂法。图5GPPS/BN(40%)样品WAXD衍射图Fig5GPPS/BN(40wt%)sampleWAXDdiffractionpattern3结论1)BN作为导热填料能显著提高树脂的导热性能，质量分数为40%时，胶黏剂法制得的GPPS/BN导热复合材料的导热系数为2.0W/(m·K)。胶黏剂法、溶剂干燥法、熔融法的导热系数较纯GPPS分别提高1129%、976%、570%，胶黏剂法对导热性能的提升最为显著。2)导热复合材料通过不同的加工方法，导热通道构建的完善程度会有较大区别。胶黏剂法更容易让BN均匀分布，形成紧密完善的导热通道，20%BN可构建基本完整的导热通道，随BN含量继续增加，导热通道逐渐变宽。此法所制导热复合材料的导热性能最佳。溶剂干燥法效果次之，熔融法最差。3)胶黏剂法制备的GPPS/BN导热复合材料时由于SEBS对BN优异的吸附能力，使得BN的取向程度较高，明显高于溶剂干燥法，但低于熔融法。控制BN填料的取向是值得研究的一个方向。·145·
【参考文献】：
期刊论文
[1]BN填充PA6基导热绝缘复合材料导热性能研究[J]. 王鹏,黄伟,陈历波,常明强,付晓蓉. 中国塑料. 2015(03)
[2]填充型树脂基导热绝缘复合材料的研究及应用进展[J]. 张新娜,刘成莉,李娟,谢瑚. 绝缘材料. 2015(03)
[3]绝缘导热高分子复合材料研究现状[J]. 董金虎. 广州化工. 2012(06)
[4]导热绝缘高分子复合材料的研究进展[J]. 任芳,任鹏刚,狄莹莹. 包装工程. 2009(02)
本文编号：3044747
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