基于多巴胺修饰的氮化硼/环氧树脂导热复合材料研究

发布时间：2023-04-22 11:38

　　高效的散热对于现代电子元器件设备的性能、寿命和可靠性等至关重要。近年来,氮化硼(BN)因其具有优异的高热导率、耐高温、抗氧化性等优异的物理化学性能,在绝缘导热复合材料领域备受青睐。通常,未改性的BN难以均匀分散到聚合物基质中,从而直接影响复合材料的性能,因此对BN进行表面改性至关重要。首先,本文利用多巴胺优异的表面包覆改性能力,在溶液中同时实现对二维BN和一维碳纳米管(CNT)的表面改性,在改性的同时CNT黏附在BN表面,形成导热网络。与纯环氧树脂(EP)相比,添加20 vol%m(BN/CNT)(10:1)可使环氧复合材料的导热率提高231%,同时体积电阻率仍保持在10¹⁴Ω·cm以上。动态力学分析(DMA)和扫描电子显微镜(SEM)显示,聚多巴胺(PDA)功能化改善了BN和CNT与基体之间的界面相互作用,从而提高了复合材料的的热学和机械性能。其次,研究了不同比例的BN与二维石墨烯微片(GNP)同时改性后做为导热填料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能较为均匀的分散于环氧树脂体系中;当m(BN/GNP)=1:1时(填料...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 导热聚合物材料
    1.3 聚合物复合材料导热机理和导热模型
        1.3.1 聚合物复合导热机理
        1.3.2 聚合物导热模型
    1.4 氮化硼简介
    1.5 BN/聚合物复合材料研究进展
        1.5.1 BN的形态对复合材料导热性能的影响
        1.5.2 BN在聚合物中的取向对复合材料导热性能的影响
        1.5.3 BN的表面改性对复合材料导热性能的影响
        1.5.4 BN与其它填料的杂化对复合材料导热性能的影响
    1.6 论文研究的意义与内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究内容
2 改性BN/CNT填充环氧树脂复合材料的制备及性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器与设备
        2.2.3 多巴胺改性BN的制备
        2.2.4 多巴胺改性的BN和 CNT
        2.2.5 环氧树脂复合材料的制备
        2.2.6 材料测试与表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 改性BN和 CNT表面分析
            2.3.1.1 改性填料的 FTIR 分析
            2.3.1.2 改性填料的XPS分析
            2.3.1.3 改性填料的热重分析
        2.3.2 改性BN和 CNT形貌分析
        2.3.3 EP/m(BN/CNT)复合材料的微观形貌分析
        2.3.4 EP/m(BN/CNT)复合材料的热稳定性及动态力学性能分析
        2.3.5 EP/m(BN/CNT)复合材料的导热性能及拟合数据分析
        2.3.6 EP/m(BN/CNT)复合材料的绝缘性能分析
    2.4 本章小结
3 改性BN/GNPs填充环氧树脂复合材料的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验仪器与设备
        3.2.3 多巴胺改性BN和 GNPs的制备
        3.2.4 环氧复合材料的制备
        3.2.5 材料测试与表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 改性BN和 GNPs拉曼分析
        3.3.2 改性BN和 GNPs热失重分析
        3.3.3 EP/m(BN/GNP)复合材料体系的绝缘性能分析
        3.3.4 EP/m(BN/GNP)复合材料的体系黏度分析
        3.3.5 EP/m(BN/GNP)复合材料的微观形貌分析
        3.3.6 EP/m(BN/GNP)复合材料的热稳定性能及动态力学性能分析
        3.3.7 EP/m(BN/GNP)复合材料的导热性能分析
    3.4 本章小结
4 磁取向BN环氧复合材料的制备与表征
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器与设备
        4.2.3 表面改性BN
        4.2.4 制备氧化铁修饰m BN
        4.2.5 制备EP/Fe₃O₄@BN复合材料
        4.2.6 材料测试与表征
    4.3 结果讨论
        4.3.1 Fe₃O₄@BN填料的表面分析
        4.3.2 Fe₃O₄@BN填料的形貌及粒径分析
        4.3.3 EP/Fe₃O₄@BN复合填料的XRD分析
        4.3.4 EP/Fe₃O₄@BN复合填料的热稳定性能及其动态力学性能分析
        4.3.5 EP/Fe₃O₄@BN复合填料的导热性能分析
        4.3.6 EP/Fe₃O₄@BN复合填料的绝缘性能分析
    4.4 本章小结
5 结论与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果



本文编号：3797566