氮化硼/硅橡胶复合膜的制备及其导热绝缘性能的研究

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硅橡胶材料是我们生活中不可缺少的一部分,许多器具和电子材料都会用到硅橡胶。硅橡胶有质轻、流动性好、全体绝缘等优点。但是,大部分的硅橡胶导热性较小,高温使用容易影响电子材料的寿命。因此,本论文选用高导热绝缘的氮化硼(h-BN)作为导热填料,旨在不破坏其流变性能的情况下,探究硅橡胶的导热绝缘性。主要的研究内容和结果如下:(1)小尺寸的填料由于自身独特的性质更能很好地提高基体导热性。因此,本章选用氮化硼纳米片(h-BNNS)作为填料来增强硅橡胶基体导热性。实验选用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,利用溶剂剥离法将h-BN剥离为h-BNNS。通过导热性能和绝缘性能的测试表明,该方法制备的复合材料导热性绝缘性都增加,30 wt.%填料填充下,复合材料的导热性增加至0.79 W m-1K-1。通过力学性能测试,结果表明,拉伸强度呈现略微上升又持续下降的趋势,硬度持续增大。经过流变性能的测试,显示材料的黏度持续上升。而黏度的增加极大地影响了复合材料的灌封性能。(2)为了在提高复合材料导热性的同时能提高填料分散性来改善其流变性能,本章利用多巴胺(DA)表面处理的h-BNNS为填料制备h-BNNS@PDA/硅橡胶复合材料。通过SEM发现,填料在硅橡胶中的分散性较好。通过导热和绝缘性能的测试发现,该材料的热导率持续上升。填料含量为30 wt.%时,热导率增加至1.20 W m-1K-1,绝缘性能略微下降,仍远超绝缘材料适用范围。通过力学性能和流变性能的测试,结果表明,材料的黏度持续上升,拉伸强度略微上升然后下降,硬度增大。与上一章相比,相同黏度下,该复合材料的导热性更好。相同填料含量下,材料的拉伸性能更好,硬度减少。由此可得,该方法使得高填料使用下的复合材料的灌封性能有所改善,但仍有很大影响。(3)无机纳米粒子类流体作为填料能很好地在增加材料的导热性的同时改善材料的流变性能。因此,本章通过离子置换等方法制备出高分散性的h-BNNS类流体为填料,与硅橡胶复合制备出h-BNNS类流体/硅橡胶复合材料。通过导热性和绝缘性能的测试表明,30 wt.%填料下的复合材料的热导率增加至0.62 W m-1K-1,绝缘性略微下降。通过力学和流变性能测试表明,材料的拉伸性能持续提高,硬度下降,黏度略微上升。与前两章相比,在相同黏度下,h-BNNS类流体/硅橡胶复合材料的导热性更高。相同填料含量下,该复合材料的拉伸性能增加,强度减少。因此,从灌封性能出发,氮化硼纳米类流体更适合作为高填充填料制备高导热硅橡胶复合材料。
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