环氧树脂/氮化硼高导热复合材料的制备与性能研究
发布时间：2020-12-30 23:34
电气电子设备逐步向高频化、高功率密度化、轻量化发展,特别是5G通信所用到的芯片、设备,迫切需要同时具有低介电常数、低介质损耗、高导热、高绝缘等优异性能的绝缘介质材料。环氧树脂因具备优异的电气性能、耐热性能和力学性能等被广泛用于电气电子设备、器件、基板绝缘和封装。相比其他导热绝缘无机填料,氮化硼(BN)除具有高击穿场强、高导热性能外,其介电常数与介质损耗最低,是理想的导热填料。大量氮化硼填充改性可以大幅度提升环氧树脂的导热性能和耐电老化性能等。但未经改性处理的氮化硼因其表面惰性,在环氧树脂中很难大量填充,而且难以均匀分散,限制了其性能发挥。本文分别用表面化学改性法、物理改性法、机械力化学效应改性法对氮化硼粉体表面进行改性并制备性能优异的复合材料,研究表面改性对复合材料黏度、导热性能与电气性能的影响。化学改性研究表明,利用硅烷偶联剂对氮化硼直接进行表面化学改性,能够降低复合材料的黏度。填充30wt%用KH550、KH560、KH570改性后氮化硼的复合材料黏度分别为682830、151602、245392mPa·s,比填充未改性氮化硼的复合材料的黏度分别降低26.4%、83.7%、73.5...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１冰模法制备环氧树脂复合材料??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ?ｏｆ?ｅｐｏｘｙ?ｒｅｓｉｎ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ?ｂｙ?ｉｃｅ?ｍｏｌｄｉｎｇ??
学者们对氮化硼边缘功能性基团的活化以及枝接亲有机分子入手，研宄了??氮化硼粉体表面改性对复合材料热导率的影响。??Ｚｈｏｕ［２１］等人使用环氧基硅烷偶联剂对氮化硼颗粒进行表面化学改性，如图１－３??所示，并研宄了环氧树脂／氮化硼复合材料的导热、电学以及力学性能。实验结果??表明，使用硅烷偶联剂改性的氮化硼制备的复合材料比使用未处理的氮化硼制备??的复合材料有更好的导热性能，并且稍微提高了复合材料的热稳定性与玻璃化转??化温度。添加５０ｗｔ％的改性后的氮化硼的环氧树脂／氮化硼复合材料在１〇４？１〇７Ｈｚ??范围内介电常数都小于５．４，介电损耗小于０．０２，同时具有高电阻率（６．３ｘｌ〇１４Ｑ?ｃｍ）??与高击穿场强（１６ｋＶ／ｍｍ）以及机械性能降低程度在可接受范围内，这对复合材料应??用与实际场合有重要意义。??ｒ？?＾ＯＣＨ，?Ｈｙｄｍｌｊｓｕ．?Ｏ．?〇Ｈ??、感??°＾°?＼??Ｍｋｉｏｆｉｅｄ?ｈＢＮ?／??Ｋｐｏｘｊ?＼?－??翁??图１－３偶联剂改性氮化硼示意??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ
?】１１１［２５］等人使用异氰酸苯酯与二氨基二苯砜对氮化硼表面进行活化改性，使氮??化硼边缘仅有的羟基和氨基活化成伯胺基，如图１－６所示。添加通过该法改性的氮??化硼制备的环氧树脂／氮化硼复合材料，在氮化硼填充量为１５ｗｔ％时，其热导率是??添加未改性氮化硼制备的复合材料的１．１１倍，介电损耗、热膨胀系数分别是添加??未改性氮化硼制备的复合材料５６％、９２％。??ＯＨ??（ｈＢＮ）??Ｏ－０１－ｓ?＊■??ＯＣＷＢｈ－－＾?＾￣￣ＯＣ?Ｎ??（ＩｈＢＮ）??（ＯｈＢＮ）??图１－６?ｈＢＮ的表面处理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?Ｆｉｇｕｒｅ?１?６?Ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｏｆ?ｈＢＮ??高建［２６］等人利用十八胺对氮化硼纳米片进行改性，使氮化硼纳米片枝接上十??八胺，并用改性后的氮化硼制备环氧树脂／氮化硼复合材料，制备流程如图１－７所??示。在添加该法改性后１０ｗｔ％的氮化硼所制备的环氧树脂复合材料的热导率是纯??环氧树脂的１．６５倍。??／ｍｒ＼?、??獅?１?ｍｐ－．．．ｊ—??ｔｍ－ｍｏｒ??ＢＨ?Ｊ??瘼押?７０－７ＳＴ?ｆｄｍ?ｍｂｈｈｐａ??［Ｘｊ???????…——＾??ｍ?ｍ?？往??样?４１?，ｃ＝＾＝ｓ＞??图１－７?Ｅｐｏｘｙ／ＢＮ－ＯＤＡ的制备流程??Ｆｉｇｕｒｅ?１－７?Ｅｐｏｘｙ?／?ＢＮ－ＯＤ?Ａ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??Ｌｅｅ［２７］采用１－芘丁酸（ＰＢＡ）修饰氮化硼纳米薄片（ＢＮＮＦ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G移动通信支撑下的物联网技术[J]. 孙致南. 电子技术与软件工程. 2019(05)
[2]分散剂对磨制片状银粉性能的影响?[J]. 哈敏,董宁利,钟翔. 粉末冶金技术. 2019(01)
[3]颗粒尺寸及表面处理对氮化硼/环氧树脂复合材料介电特性的影响[J]. 龚瑾,李喆,操卫康,刘兆旭. 绝缘材料. 2019(01)
[4]高导热绝缘材料及其在电动汽车中的应用[J]. 田付强,王志晓,刘雪梅,穆勇,徐丽华,杨春. 绝缘材料. 2018(11)
[5]氮化硼及其在导热复合材料中的研究进展[J]. 杜言莉,王欢,龚伟,陶斐. 包装工程. 2018(21)
[6]氮化硼表面改性及其对氮化硼/硅橡胶复合材料热性能的影响[J]. 马腾飞,王宽,杨洋,王硕,卢咏来. 橡胶工业. 2018(02)
[7]填料形状对聚酰胺6基复合材料导热性能的影响[J]. 郝鲁阳,温变英,张宜鹏. 中国塑料. 2017(11)
[8]高导热低黏度环氧灌封材料的制备[J]. 孙岳,杨李懿,黄永民,蒋强. 绝缘材料. 2017(08)
[9]环氧树脂/酸酐固化剂体系的热性能研究[J]. 段国晨,赵景丽,赵伟超. 中国胶粘剂. 2017(02)
[10]聚酰亚胺基BN微纳米复合材料的电气绝缘性能研究[J]. 刘松,田付强,王毅,李鹏. 绝缘材料. 2017(02)
博士论文
[1]高导热聚合物基复合材料的制备与性能研究[D]. 虞锦洪.上海交通大学 2012
[2]聚酰亚胺/氮化铝复合材料的制备与性能研究[D]. 王家俊.浙江大学 2001
硕士论文
[1]氮化硼/环氧树脂复合材料的制备和性质研究[D]. 徐博.延边大学 2017
[2]Si基热电材料的声子散射增强及其机制[D]. 徐璟.浙江大学 2016
[3]氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究[D]. 侯君.河北工业大学 2015
[4]环氧树脂基复合材料的制备及其导热绝缘性能研究[D]. 杜艳芳.太原理工大学 2012
[5]聚合物基非线性复合电介质极化和退极化特性的实验研究[D]. 熊文强.哈尔滨理工大学 2011
本文编号：2948506
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１冰模法制备环氧树脂复合材料??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ?ｏｆ?ｅｐｏｘｙ?ｒｅｓｉｎ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ?ｂｙ?ｉｃｅ?ｍｏｌｄｉｎｇ??
学者们对氮化硼边缘功能性基团的活化以及枝接亲有机分子入手，研宄了??氮化硼粉体表面改性对复合材料热导率的影响。??Ｚｈｏｕ［２１］等人使用环氧基硅烷偶联剂对氮化硼颗粒进行表面化学改性，如图１－３??所示，并研宄了环氧树脂／氮化硼复合材料的导热、电学以及力学性能。实验结果??表明，使用硅烷偶联剂改性的氮化硼制备的复合材料比使用未处理的氮化硼制备??的复合材料有更好的导热性能，并且稍微提高了复合材料的热稳定性与玻璃化转??化温度。添加５０ｗｔ％的改性后的氮化硼的环氧树脂／氮化硼复合材料在１〇４？１〇７Ｈｚ??范围内介电常数都小于５．４，介电损耗小于０．０２，同时具有高电阻率（６．３ｘｌ〇１４Ｑ?ｃｍ）??与高击穿场强（１６ｋＶ／ｍｍ）以及机械性能降低程度在可接受范围内，这对复合材料应??用与实际场合有重要意义。??ｒ？?＾ＯＣＨ，?Ｈｙｄｍｌｊｓｕ．?Ｏ．?〇Ｈ??、感??°＾°?＼??Ｍｋｉｏｆｉｅｄ?ｈＢＮ?／??Ｋｐｏｘｊ?＼?－??翁??图１－３偶联剂改性氮化硼示意??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ
?】１１１［２５］等人使用异氰酸苯酯与二氨基二苯砜对氮化硼表面进行活化改性，使氮??化硼边缘仅有的羟基和氨基活化成伯胺基，如图１－６所示。添加通过该法改性的氮??化硼制备的环氧树脂／氮化硼复合材料，在氮化硼填充量为１５ｗｔ％时，其热导率是??添加未改性氮化硼制备的复合材料的１．１１倍，介电损耗、热膨胀系数分别是添加??未改性氮化硼制备的复合材料５６％、９２％。??ＯＨ??（ｈＢＮ）??Ｏ－０１－ｓ?＊■??ＯＣＷＢｈ－－＾?＾￣￣ＯＣ?Ｎ??（ＩｈＢＮ）??（ＯｈＢＮ）??图１－６?ｈＢＮ的表面处理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?Ｆｉｇｕｒｅ?１?６?Ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｏｆ?ｈＢＮ??高建［２６］等人利用十八胺对氮化硼纳米片进行改性，使氮化硼纳米片枝接上十??八胺，并用改性后的氮化硼制备环氧树脂／氮化硼复合材料，制备流程如图１－７所??示。在添加该法改性后１０ｗｔ％的氮化硼所制备的环氧树脂复合材料的热导率是纯??环氧树脂的１．６５倍。??／ｍｒ＼?、??獅?１?ｍｐ－．．．ｊ—??ｔｍ－ｍｏｒ??ＢＨ?Ｊ??瘼押?７０－７ＳＴ?ｆｄｍ?ｍｂｈｈｐａ??［Ｘｊ???????…——＾??ｍ?ｍ?？往??样?４１?，ｃ＝＾＝ｓ＞??图１－７?Ｅｐｏｘｙ／ＢＮ－ＯＤＡ的制备流程??Ｆｉｇｕｒｅ?１－７?Ｅｐｏｘｙ?／?ＢＮ－ＯＤ?Ａ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??Ｌｅｅ［２７］采用１－芘丁酸（ＰＢＡ）修饰氮化硼纳米薄片（ＢＮＮＦ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G移动通信支撑下的物联网技术[J]. 孙致南. 电子技术与软件工程. 2019(05)
[2]分散剂对磨制片状银粉性能的影响?[J]. 哈敏,董宁利,钟翔. 粉末冶金技术. 2019(01)
[3]颗粒尺寸及表面处理对氮化硼/环氧树脂复合材料介电特性的影响[J]. 龚瑾,李喆,操卫康,刘兆旭. 绝缘材料. 2019(01)
[4]高导热绝缘材料及其在电动汽车中的应用[J]. 田付强,王志晓,刘雪梅,穆勇,徐丽华,杨春. 绝缘材料. 2018(11)
[5]氮化硼及其在导热复合材料中的研究进展[J]. 杜言莉,王欢,龚伟,陶斐. 包装工程. 2018(21)
[6]氮化硼表面改性及其对氮化硼/硅橡胶复合材料热性能的影响[J]. 马腾飞,王宽,杨洋,王硕,卢咏来. 橡胶工业. 2018(02)
[7]填料形状对聚酰胺6基复合材料导热性能的影响[J]. 郝鲁阳,温变英,张宜鹏. 中国塑料. 2017(11)
[8]高导热低黏度环氧灌封材料的制备[J]. 孙岳,杨李懿,黄永民,蒋强. 绝缘材料. 2017(08)
[9]环氧树脂/酸酐固化剂体系的热性能研究[J]. 段国晨,赵景丽,赵伟超. 中国胶粘剂. 2017(02)
[10]聚酰亚胺基BN微纳米复合材料的电气绝缘性能研究[J]. 刘松,田付强,王毅,李鹏. 绝缘材料. 2017(02)
博士论文
[1]高导热聚合物基复合材料的制备与性能研究[D]. 虞锦洪.上海交通大学 2012
[2]聚酰亚胺/氮化铝复合材料的制备与性能研究[D]. 王家俊.浙江大学 2001
硕士论文
[1]氮化硼/环氧树脂复合材料的制备和性质研究[D]. 徐博.延边大学 2017
[2]Si基热电材料的声子散射增强及其机制[D]. 徐璟.浙江大学 2016
[3]氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究[D]. 侯君.河北工业大学 2015
[4]环氧树脂基复合材料的制备及其导热绝缘性能研究[D]. 杜艳芳.太原理工大学 2012
[5]聚合物基非线性复合电介质极化和退极化特性的实验研究[D]. 熊文强.哈尔滨理工大学 2011
本文编号：2948506
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