聚碳酸酯_氮化硼导热复合材料的制备与性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文聚碳酸酯/氮化硼导热复合材料的制备与性能研究论文作者：王进炜学生类别：全日制学科门类：理学学科专业：高分子化学与物理指导教师：瞿雄伟职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemistryandPhysicsofPolymersPREPARATIONANDPROPERTIESOFTHERMALLYCONDUCTIVEPOLYCARBONATE/BORO

2、NNITRIDECOMPOSITESbyWangJinweiSupervisor:Prof.QuXiongweiMay2017摘要电子信息技术的飞速发展，使得电子电气在使用过程中产生的热量越来越多，热量耗散成为其亟待解决的难题。聚合物基导热材料兼具良好的导热与绝缘性能，加之其成本低廉、易于加工，克服了传统导热材料的缺陷，是解决散热问题的新视角。通过向聚合物基体中添加高导热填料是制备聚合物基导热材料的常用方法。六方氮化硼（h-BN）具有优异的导热性能、绝缘性能及耐热性能，是制备导热绝缘复合材料的理想填料。本文以BN

3、为填料填充聚碳酸酯（PC）制备了一系列导热绝缘复合材料，大幅提高了PC的导热与耐热性能，并系统探究了BN表面修饰及含量对复合材料性能的影响。填料在基体中的分布行为对复合材料性能影响显著，本文首先利用“超声水解”作用降低了BN表面的zeta电位，然后借助静电作用在BN表面吸附了高分子量的阳离子聚丙烯酰胺（CPAM），制备了CPAM修饰的BN（CBN），最后通过熔融共混法制备了PC/CBN复合材料。SEM及XRD分析表明在CPAM的限制作用下，CBN粒子在PC中定向排列。得益于CBN的定向排列，复合材料的热导率、耐热

4、性能随CBN含量的增加而增加，在CBN填充量为20wt%时，复合材料热导率达到0.7341W/(m·K)，为纯PC的3.1倍；复合材料热失重5%的温度达到498.6℃，较纯PC提高了77℃。同时，复合材料的绝缘性能并未受到影响，仍保持在1016数量级。填料与基体间的界面相容性对复合材料性能有直接影响，本文采用无皂乳液聚合法制备了一种表面带正电的聚苯乙烯微球（c-PS），c-PS与超声后的BN间存在强静电吸引，利用这一性质，制备了c-PS包覆的BN（s-BN）。SEM分析表明c-PS有效增强了BN与PC间的作用力，

5、s-BN与PC结合紧密。复合材料的热导率随填料含量的增加而增加，在s-BN填充量为20wt%时，复合材料热导率达到0.7003W/(m·K)，是纯PC的2.96倍。在热导率提高的同时，复合材料保持了良好的电绝缘性能，是一种理想的热管理和电气外壳用材料。关键词：热导率、复合材料、氮化硼、聚碳酸酯、静电作用IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofelectronicinformationtechnology,moreandmoreheatwasgenerated.Theheatdisper

6、sionhasalreadybecomeanoticeableissue.Owingtothepoorcorrosionresistanceorbadprocessability,traditionalconductivematerialsarebeingreplacedbypolymer-basedmaterials.Polymer-matrixthermalconductivematerial,withexcellentinsulation,thermalconductivity,lowcostandeasy

7、processing,wasanidealmaterialforheatdispersion.Fillingwithhighthermalconductivityfillersisafamiliarwaytopreparepolymer-basedthermallyconductivecomposites.Hexagonalboronnitride(h-BN),withexcellentthermalconductivity,superiorelectricalinsulationandhighthermalst

8、ability,wastheidealfillerforpreparingthermallyconductiveandelectricallyinsulatingcomposite.Inthispaper,thermalconductiveandelectricallyinsulatingpolycarbonate(PC)compositeswerepreparedbyf