氮化硼表面改性基团对氮化硼/聚酰亚胺复合材料导热特性的影响

以端基为氨基、羧基和羟基的表面改性氮化硼(BN)和未经表面修饰的BN纳米片为填料,通过原位聚合法制备了改性BN/聚酰亚胺(PI)复合材料,研究了氨基改性BN(BN-NH2)、羧基改性BN(BN-COOH)、羟基改性BN(BNOH)和BN对不同温度下复合材料导热特性的影响。结果表明:复合材料的热扩散系数随着BN-NH2质量分数的增加而增大,随BN-COOH和BN-OH质量分数的增加先增大后减小,且均在质量分数为2%时达到最大值。在200℃时,BN-NH2/PI的热扩散系数在填料质量分数为5%时达到最大值,BN-COOH/PI和BN-OH/PI则都在填料质量分数为2%时热扩散系数达到最大值,其中BN-COOH/PI获得最高的热扩散系数。因此,氨基表面改性BN有利于BN/PI复合材料在高填充量下获得更高的热扩散系数,而要获得最高的热扩散系数,羧基改性BN则是最佳选择。

氮化硼填充聚酰亚胺复合材料的制备及其亚胺化的研究

采用原位聚合法制备聚酰亚胺/氮化硼(PI/BN)复合材料,并对其进行表征分析。通过一系列不同偶联剂、催化剂含量等合成参数的优化,得到最佳性能的薄膜。采用称重法对薄膜的亚胺化及固化程度进行测定,黏度法对聚合物分子量的测定,使用FTIR,DSC和TG对单体、制备过程及最终复合材料的结构和热性能进行表征分析。结果表明,聚酰亚胺复合薄膜中无机组分的加入不仅能使薄膜的强度提高,热性能也明显提高。

氮化硼和纳米金刚石混杂填充聚酰亚胺导热复合材料的制备与表征

以二维六方氮化硼和三维纳米金刚石为导热填料通过原位聚合方式杂化填充到聚酰亚胺(PI)基体中制备导热绝缘复合材料。采用聚芳酰胺和4,4-二氨基二苯醚分别对氮化硼和纳米金刚石进行表面接枝改性,以提高有机-无机两相界面的相容性。通过扫描电子显微镜、导热仪、热重分析等方法对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,不同粒径的导热填料混杂填充聚合物,利用协同效应可以提高堆砌密度,降低界面热阻,形成导热网络。当填料总质量分数为30%,改性氮化硼和纳米金刚石的质量比为9∶1时,复合材料的热导率达0.596 W/(m·K),是纯PI的3.5倍,同时复合材料仍具有较好的热稳定性和电绝缘性,满足微电子领域的应用需求。

可用于油气管道防护的火安全聚酰亚胺复合涂层研究

研究了一种可用于油气管道防护的聚酰亚胺基防护涂层,在合成聚酰亚胺涂层的基础上,通过引入聚磷腈功能化氮化硼来增强涂层的力学强度、热稳定性、耐磨性以及防火性能。实验结果表明:引入功能填料的聚酰亚胺防护涂层的拉伸强度高达114.9 MPa,其初始分解温度超过500℃,残炭产率高达65 wt%,相比于固有涂层,复合涂层的热释放速率峰值大幅降低,摩擦表征测试证实了涂层表面的耐磨损性明显提升。该综合性能优异的多功能聚酰亚胺复合涂层可应用在油气管道安全防护工程领域。

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。

高导热聚酰亚胺/氮化硼复合材料的制备与表征

聚酰亚胺(PI)是综合性能优良的一类聚合物。本文利用钛酸酯偶联剂对六方氮化硼(h-BN)进行改性,制备了改性前后不同h-BN含量的复合薄膜,并对其性能进行研究。结果表明:随着h-BN含量的增加,复合材料热导率、热稳定性提高,吸水率下降;相同填料含量下,改性后的h-BN制备的复合薄膜性能皆优于未改性h-BN制备的复合薄膜。

聚酰亚胺/改性六方氮化硼复合薄膜的耐电晕性能研究

采用硅烷偶联剂Z6020对六方氮化硼(h-BN)进行改性,通过原位聚合法制备聚酰亚胺/改性氮化硼(PI/f-BN)复合薄膜。利用红外光谱仪、自制调频耐电晕装置和宽频介电谱测试仪对复合薄膜进行测试,采用光学显微镜对薄膜耐电晕老化后的击穿孔形貌进行表征。结果表明:在棒板空气间隙为1 mm,脉冲电场强度为50 k V/mm,占空比为50%,频率为20 k Hz的测试条件下,随着f-BN含量的提高,薄膜的耐电晕寿命呈先增加后缩短的趋势。当f-BN含量为15%时,复合薄膜的介电常数最大,耐电晕寿命最长。

不同偶联剂对聚酰亚胺/六方氮化硼复合薄膜的性能影响

采用两种偶联剂对六方氮化硼(h-BN)进行表面改性,并采用原位聚合法制备了一系列聚酰亚胺/六方氮化硼(PI/h-BN)复合薄膜。利用红外光谱仪和激光粒度仪对改性氮化硼(f-BN)的结构和粒度进行测定,使用X-射线衍射仪、扫描电镜、热重分析仪、耐压测试仪及宽频介电谱测试仪等对复合薄膜的结构、热性能及电性能进行了表征。结果表明:加入偶联剂后可改善h-BN在聚合物基体中的分散性,h-BN的加入可以提高复合薄膜的耐热性能和介电常数,但一定程度地降低了复合薄膜的电气强度,从总体改性效果看,硅烷偶联剂的改性效果优于钛酸酯偶联剂。

钛酸钡/氮化硼/聚酰亚胺三元复合薄膜的制备及其性能研究

采用超声剥离得到少层氮化硼,并以钛酸钡(BaTiO_3)和少层氮化硼为填料,按照一定的比例添加到聚酰胺酸(PAA)中,采用流延法经热亚酰胺后制备出高储能密度的钛酸钡/氮化硼/聚酰亚胺(BaTiO_3/BNNS/PI)三元复合薄膜。对复合薄膜的显微结构及性能进行了分析。结果表明,无机填料在复合薄膜中具有较好的分散性,并且在BNNS的添加量为12%,BaTiO_3的填充量为15%时,纳米薄膜的储能密度比纯PI提高了近4倍,同时复合薄膜的力学性能也得到了改善。

含有氮化硼势垒层的三明治结构聚合物基复合介质储能特性研究

聚合物基高温储能介质因其较高的功率密度及优异的充放电效率被广泛应用在电气和电子等领域。该文选用不同粒径的氮化硼纳米片(BNNSs)作为填料,掺杂到聚醚酰亚胺(PEI)中构建势垒层,添加在纯PEI两侧制备拥有三明治结构的复合薄膜,探究粒径大小在不同温度/填充体积分数下对复合薄膜的介电性能及储能性能的影响。研究发现,构建BNNSs势垒层的三明治结构复合薄膜显著抑制了介质的高温电导,提高了充放电效率,且较小粒径BNNSs填充势垒层能更有效地提高击穿场强和储能密度,其中掺杂200 nm粒径BNNSs体积分数为5%的复合薄膜在常温下的储能密度可达5.65J/cm^(3),充放电效率高达96%,即使在150℃下,储能密度和充放电效率也可分别达到2.52 J/cm^(3)和95%。通过随机击穿模型阐明了粒径大小及三明治势垒层结构对击穿性能的提升机制。该文提出的含有势垒层的三明治复合结构为高温下复合薄膜储能特性优化提供了新的策略。

六方氮化硼/碳化硅晶须填充改性聚酰亚胺导热绝缘复合材料的制备及表征

采用固相共混方法将六方氮化硼(h-BN)和碳化硅晶须(SiCw)作为导热填料对单醚酐型聚酰亚胺(PI)模塑粉进行改性,然后通过热模压工艺制备PI导热绝缘复合模压材料,并对其性能进行表征。测试结果表明:h-BN可以有效提高模塑料导热性能、热性能和电绝缘性能,但会降低材料力学性能;SiCw可以有效提高复合材料导热性能、热性能和力学性能,但会显著降低电绝缘性能。将h-BN/SiCw复配使用,在显著提高复合材料导热性能和热性能的同时又可保持其良好的力学性能和电绝缘性能。添加30%(质量分数)h-BN/SiCw(3/1),复合材料导热系数提高至1.21 W/(m·K),是未改性PI材料的4.84倍,弯曲强度为142MPa,体积电阻率为1.27×10^14Ω·cm,线性热膨胀系数(CTE)显著降低为55.6μm/(m·℃)。

氮化硅晶须/氮化铝颗粒/聚酰亚胺复合材料的制备及性能

高导热聚酰亚胺复合材料因具有良好的综合性能,在集成电子电路、航空航天等领域具有较好的发展前景。采用导热系数较高的氮化硅晶须和氮化铝颗粒作为无机填料,用钛酸酯偶联剂进行表面改性,原位合成氮化硅晶须/氮化铝颗粒聚酰亚胺(AlN/Si_(3)N_(4)/PI)复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、Hot Disk试验仪和拉伸试验机对复合材料进行结构和性能表征。结果表明:当AlN/Si_(3)N_(4)体积比为4:2时,复合填料在基体中可形成较好的导热网络,当填料的体积分数达到30%时,复合材料的导热系数最大,为0.84 W/(m·K)。复合材料的力学性能随填料含量的增加而降低,耐热性能随填料含量的增加而提高。

聚酰亚胺PI／SiC复合薄膜材料的制备及特性

用化学合成法制备用于电子封装中的聚酰亚胺基复合介电材料,并通过透射电镜、红外光谱仪对复合薄膜材料组织观察、结构表征。结果表明,聚酰亚胺基复合材料实际是一种共聚物,属于分子杂化复合材料,是纳米碳化硅小分子均匀分散在大分子聚合物基体中的复合材料体系,介电常数较低,平均值为ε=2．3,最低迭ε=2．0,吸水性也较低。

耐热性聚酰亚胺复合材料的制备

以均苯四甲酸二酐、4,4’-二氨基二苯基醚、N,N’-二甲基乙酰胺为主要原料合成聚酰亚胺树脂,通过对比固化后树脂的吸水性能、耐热性能,表明:复合材料比纯聚酰亚胺具有良好的耐热性能,更低的吸水性能。并研究了溶剂体系、反应温度、时间、投料比和总固含量等因素对所得聚酰胺酸特性黏度的影响。

聚酰胺酸低黏化制备导热BN/PI复合薄膜

为解决填料在高黏度聚酰胺酸(PAA)中易团聚、分散性差的问题,本研究以3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)和对苯二胺(PDA)为原料,采用酸酐水解法在较高固含量下合成了低黏度的聚酰胺酸溶液。在此基础上,通过填料的液相法超声分散预处理和高效球磨混合工艺,制备了氮化硼质量分数为0~40%的氮化硼/聚酰亚胺(BN/PI)复合薄膜,系统考察了填料的分散性以及复合薄膜的力学、耐热、导热等性能。结果表明:聚酰胺酸的低黏化及填料混合分散工艺赋予了填料良好的分散性,并对BN/PI复合薄膜的性能产生重要影响。当填料质量分数为40%时,复合薄膜的力学强度约为140 MPa,玻璃化转变温度为385.2℃,导热系数高达0.741 W/(m·K),相比无填料添加的纯PI膜提高了338%。

介电导热云母/氮化硼纳米杂化聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

首先以六方氮化硼(h-BN)微粉及绢云母微粉(Mica)为原料,通过冻融循环结合超声工艺剥离出氮化硼纳米片(BNNS)及云母纳米片(MNS);之后以BNNS和MNS为绝缘导热填料,采用原位聚合法及二步法的水性聚酰亚胺(PI)工艺,制备了云母/氮化硼纳米杂化聚酰亚胺薄膜(简称为MNS/BNNS纳米杂化PI薄膜)。研究了不同MNS/BNNS填充量对纳米杂化PI薄膜性能的影响,采用XRD、TEM、AFM对BN、BNNS、Mica、MNS的形貌、结构进行了表征,并测定了MNS/BNNS纳米杂化PI薄膜的导热系数、介电常数及电气强度等性能。结果表明:当m(MNS)∶m(BNNS)=1∶2时,纳米杂化PI薄膜具有较好的综合性能,导热性能比纯PI大幅提高,导热系数为0.743 W/(m·K),电气强度可达246 MV/m,介电常数为5.28。

基于h-BN/Al_(2)O_(3)共混涂层改性聚酰亚胺复合隔膜的制备与性能

通过非溶剂诱导相转化法制备高孔隙率的聚酰亚胺(PI)隔膜,并以六方氮化硼(h-BN)与纳米氧化铝(Al_(2)O_(3))为共混涂层对PI隔膜进行涂覆改性。通过调控h-BN与Al_(2)O_(3)质量比得到不同涂层效果的PI复合隔膜,并对其化学结构及微观形貌进行表征,同时探究隔膜的综合电化学性能以及隔膜对锂枝晶的抑制效果。结果表明,PI复合隔膜在h-BN与Al_(2)O_(3)的质量比为8∶2时,综合电化学性能最优,离子电导率与锂离子迁移数分别达0.871 mS/cm和0.54,在5 C高倍率下的放电比容量为118.9 mA·h/g,经过1 C电流密度下300圈循环后的容量保留率为80.2%,且能有效抑制锂枝晶的生长,保证电池长时间循环工作的稳定性。

高导热聚酰亚胺复合材料的性能

采用原位聚合法,以六方氮化硼(h-BN)为填料、均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂制备功能性聚酰亚胺(PI)复合材料。考察填料h-BN质量分数对PI复合材料导热系数、力学性能和摩擦磨损性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X线衍射仪(XRD)、电子万能试验机、导热系数测试仪和摩擦磨损试验机等对PI复合材料进行表征。结果表明:与纯PI相比,h-BN改性后的PI复合材料的拉伸强度和弹性模量均有较大的提高;随着hBN质量分数的提高,PI复合材料的导热系数逐渐增大(最大导热系数为0.289 W/(m·K)),干摩擦因数逐渐降低(最低摩擦因数为0.196),磨擦表面温度显著下降,磨损率呈先减小后增大的趋势(最低磨损率为6.76×10-14 m3/(N·m))。

聚酰亚胺/纳米氧化钛复合薄膜的介电性能研究

采用原位分散聚合法制备了聚酰亚胺/纳米TiO2复合材料。通过透射电镜研究了纳米TiO2粒子在聚酰亚胺基体中的分散状态,并在此基础上研究了纳米TiO2填加量对该复合材料介电性能的影响。结果表明,随着纳米TiO2含量的增加,聚酰亚胺/纳米TiO2复合材料的体积电阻率和电气强度出现不同程度的劣化,并造成了介电常数和介质损耗因数的增加,但是材料的耐电晕性能显著增强,在12MV/m的电场强度下,纳米TiO2含量15%的PI薄膜的耐电晕寿命为纯PI薄膜的40多倍。

聚酰亚胺树脂/立方氮化硼砂轮的制备及其磨削性能

对立方氮化硼(CBN)磨粒和聚酰亚胺(PI)树脂进行热压固化成型和后续热处理,制备了PI树脂/CBN砂轮,用热重-差示扫描量热分析仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜、磨削试验设备及力学性能试验机等研究了PI树脂的固化反应机理、PI树脂/CBN砂轮的制备工艺及磨削性能。结果表明:试验所用PI树脂的固化反应存在线型与体型聚合两个固化反应放热峰,峰值分别在140℃与235℃;PI树脂/CBN砂轮能够精密磨削淬火45钢,磨削后表面粗糙度达到0.19μm,磨削比为775,在相同磨削条件下比酚醛树脂/CBN砂轮的耐用性更佳。