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改性氮化硼用于聚酰亚胺复合材料

发布日期:2019-06-01 作者: 点击:

氮化硼具有良好的导热性能、机械性能和化学稳定性,因此常被用作导热填料填充聚合物以提高材料的导热性能。然而,由于无机-有机混合物间的相互作用力较弱、分散性较差常造成制备的复合材料表面不均匀,影响其热性能和力学性能。目前的研究趋势是将氮化硼表面进行修饰改性,使其更好地分散于聚合物中。

硅烷偶联剂作为常见的无机材料改性剂,通过配位反应表面改性无机填料,并通过氢键作用于有机树脂橡胶,作为无机填料与有机聚合物之间的化学桥梁,改善无机离子在有机聚合物间的分散性。因此,硅烷偶联剂也被用作改性剂用于氮化硼改性中,氮化硼中硼元素有空轨道,而氧、氮为两种富余孤对电子的元素,从而发生配位反应,形成O-N-B之间的配位键。通过硅烷偶联剂改性氮化硼填充聚酰亚胺,可有效改善聚酰亚胺的各项性能。

硅烷偶联剂作用机理

聚酰亚胺用途广泛,可以制成薄膜、油漆、泡沫材料等,在工程塑料、航空航天、电子电气、医药等,具有良好的热学、力学、电学性能和抗辐射性能。聚酰亚胺/无机粒子复合材料可以在很大程度上将无机材料的高热稳定性、低热膨胀系数以及有机聚合物优异的柔韧性、延展性和易加工性整合到复合材料中,改善材料的物理与化学特性。

根据相关文献报道,对制备的氮化硼/聚酰亚胺复合材料进行热重分析,氮化硼与聚酰亚胺通过氢键、化学键等紧密键合提高了聚合物分子链的断裂能,因此可发现氮化硼优良的耐高温性可显著提高聚酰亚胺薄膜的耐热性。

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氮化硼/聚酰亚胺复合材料热稳定性能分析

对材料进行介电性能测试,纯聚酰亚胺薄膜的介电常数约为3.8,复合材料的介电性能相比较有所提高。这是因为在聚合物中引入氮化硼后会形成大量的无机-有机界面,计划增强,加入氮化硼的表面效应会使复合材料与测试界面接触发生界面计划,因而介电常数增加。介质损耗在低频区随着频率表的增加而下降,而在高频区均有所上升,这主要与极性基团的松弛损耗和电导损耗有关。一般情况下,氮化硼在聚酰亚胺材料中均匀分布,可有效增强有机复合材料的介电性,降低介电损耗。

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氮化硼/聚酰亚胺复合材料不同频率下的介电常数

此外,氮化硼也可作为填料填充于环氧树脂、硅橡胶、聚苯并噁嗪等一系列高分子材料中,使用硅烷偶联剂改性可在一定程度上改善氮化硼在聚合物集体中的分散性,提升复合材料的热性能。



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