二维导热填料多尺度协同增强环氧树脂导热性能的影响研究
二维导热填料如石墨烯(Graphene)、六方氮化硼(h-BN)可以为声子的传输提供丰富的通道，但其与基体复合后存在界面结合性、分散性差等问题。另外，填料含量的增加往往会引起整体力学和加工性能的劣化，制约了二维导热填料在实际中的应用。因此如何平衡填料添加量与导热网络构建的关系就成为有效提高复合材料导热性能的关键。本论文基于溶剂辅助剥离法制备氧化石墨烯(GO)、h-BN和氮化碳(GCN)，通过h-BN和GCN的静电吸附自组装以及GO与h-BN的水热还原反应合成了复合导热填料结构，与环氧树脂复合后实现整体导热性能的增强。本课题所做的主要工作如下: (1)分别采用三种合成路线制备GCN并选择一种作为导热填料;选择一种溶剂辅助剥离GCN制备分散液，与基体液相混合探究不同填料含量下GCN对导热及其他性能的影响。通过表征和测试手段表明:550～600℃合成的GCN粉末结构更规整，GCN可以在异丙醇(IPA)中剥离至厚度为4～5nm，10wt％的GCN/epoxy热导率达到0.318W/m·K，GCN/epoxy介电损耗也有所降低，但是弯曲强度会比纯树脂更低。 (2)BNNS和GCN片层可以通过静电吸附作用组装为BNNS@GCN混合填料，由于BNNS表面残存的含氧基团，当加入10wt％的BNNS@GCN后分散性和界面作用依然良好，并且热导率能够达到0.54W/m·K，BNNS与GCN之间的协同作用优化了BNNS@GCN/epoxy的热稳定性、弯曲性能、介电性能。 (3)利用水热还原、冷冻干燥的工序制备DDM-BNNS@RGO的气凝胶结构并真空浸润环氧树脂制备DGBA/epoxy，研究了DGBA气凝胶结构对导热性能的影响。BNNS通过静电吸附作用搭接到RGO的气凝胶网络中，在气凝胶质量分数为2.5wt％，BNNS∶RGO=4∶1时复合材料的热导率为0.252W/m·K，相比于纯RGO气凝胶和纯树脂分别提高了76.2％和108％。
复合材料;环氧树脂;石墨相氮化碳;六方氮化硼;氧化石墨烯;制备工艺;导热性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
兰金叻;隋刚
2020
中文
TQ323.5;TQ320.6
2020-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）