利用蔗糖改性氮化硼提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能

編號(hào)：FTJS09667

篇名：利用蔗糖改性氮化硼提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能

作者：楊薛明 胡宗杰 王煒晨 劉強(qiáng) 王帥

關(guān)鍵詞： 氮化硼 環(huán)氧樹脂 界面熱阻 蔗糖改性 熱物性

機(jī)構(gòu)： 華北電力大學(xué)動(dòng)力工程系 河北省低碳高效發(fā)電技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

摘要： 環(huán)氧樹脂具有質(zhì)量較輕、防腐性能和絕緣性能優(yōu)良等一系列優(yōu)勢(shì),因而被廣泛應(yīng)用于電氣裝備、高電壓絕緣系統(tǒng)和航空航天等諸多領(lǐng)域。但環(huán)氧樹脂的本征熱導(dǎo)率較低,約為0.11~0.19 W/(m·K),如此低的熱導(dǎo)率不利于系統(tǒng)及時(shí)有效地散熱。氮化硼納米片(BNNS)由于其優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和絕緣性能,在高電壓絕緣系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,BNNS制備流程復(fù)雜以及在液體中分散性差是目前限制其廣泛應(yīng)用的主要原因。采用一種簡(jiǎn)單而有效的蔗糖輔助機(jī)械化學(xué)剝離(SAMCE)方法來同時(shí)實(shí)現(xiàn)BNNS的剝離和改性,將蔗糖剝離改性得到的六方氮化硼(h-BN)加入環(huán)氧樹脂中,添加改性h-BN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí),復(fù)合材料的熱導(dǎo)率可以達(dá)到0.51 W/(m·K),此時(shí)復(fù)合材料的熱導(dǎo)率是純環(huán)氧樹脂材料的3.2倍,導(dǎo)熱性能明顯提升。為解釋改性h-BN提升環(huán)氧樹脂復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的機(jī)理,根據(jù)有效介質(zhì)近似(EMA)理論模型反推計(jì)算得到改性前后h-BN/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中填料顆粒與基質(zhì)之間的界面熱阻值,計(jì)算得到h-BN/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的界面熱阻為2.44×10-6m2·K/W,改性h-BN/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的界面熱阻為4.73×10-7m2·K/W,改性后的h-BN/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的界面熱阻值約為改性前的1/5。