六方氮化硼納米片的制備、功能化及其在導熱聚合物中的應用.pdf

1、隨著高分子工業(yè)的發(fā)展，聚合物材料已經(jīng)應用到生產(chǎn)生活的各個方面。但是聚合物的導熱性質(zhì)一直是限制其應用的主要因素，導熱聚合物也成為了聚合物研究的一個重要研究領域。由于大部分聚合物是熱的不良導體，通常要通過在聚合物中加入導熱性好的填料，才能實現(xiàn)聚合物的優(yōu)良導熱性。因此導熱填料的選擇對于導熱聚合物至關重要。隨著納米材料的興起，納米填料也逐漸被應用于聚合物中，其中六方氮化硼納米片(h-BNNSs)具有非常好的熱穩(wěn)定性、抗氧化性、抗腐蝕性、低的介電

2、常數(shù)等性質(zhì)，特別是其面內(nèi)超高的導熱性，若能充分利用，可以非常有效提高聚合物的熱導率。
　　本論文主要研究了h-BNNSs的制備，并對其進行功能化后添加到導熱聚合物中，制備了導熱硅橡膠。分析了剝離得到的h-BNNSs及其功能化后的結構與性質(zhì)，并研究了利用h-BNNSs制備的硅橡膠的導熱性質(zhì)和介電性質(zhì)。論文主要開展了以下幾個方面的工作:
　　1.開發(fā)了一種新的制備h-BNNSs的方法—凍融剝離法，利用水在4℃時密度最大，結冰后體

3、積膨脹的性質(zhì)，來克服六方氮化硼層間的范德華力，實現(xiàn)h-BNNSs的剝離制備。分析了凍融的時間、次數(shù)及超聲作用對剝離效果的影響，根據(jù)在剝離中間階段六方氮化硼表面會產(chǎn)生鼓包的現(xiàn)象，提出了凍融剝離的機理。研究了凍融法制備的h-BNNSs的形貌、結構和光學性質(zhì)，通過紫外—可見吸收測試，證實了六方氮化硼的帶隙會隨著片層的減少而變大。此方法具有簡單易操作、對環(huán)境友好、普適性等優(yōu)點，可適用于多種二維材料的制備，用此方法對石墨、WS2、MoS2進行剝離

4、，均取得了非常理想的效果。
　　2.利用剝離后的h-BNNSs表面及周圍的羥基懸掛鍵的作用對h-BNNSs進行功能化。采用乙烯基三甲氧基硅烷對h-BNNSs進行功能化，以甲苯做溶劑，通過甲氧基水解，進而與h-BNNSs上的羥基發(fā)生脫水反應，二者通過共價鍵相連。通過EDS、FTIR、XRD等表征，可以確定乙烯基三甲氧基硅烷與h-BNNSs共價相連。通過這種功能化作用，可以使h-BNNSs與多種聚合物通過化學鍵連接。
　　3.通

5、過化學鍵連接將h-BNNSs添加到硅橡膠中，制備了一系列不同h-BNNSs添加量的硅橡膠，提高了其熱導性，熱穩(wěn)定性，改善了其介電性質(zhì)。在該體系中，乙烯基三甲氧基硅烷起到橋連作用，其甲氧基水解后與h-BNNSs的羥基反應，乙烯基又可以與硅氫鍵發(fā)生加成反應，參與到硅橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡中。這種添加h-BNNSs的方法保證了h-BNNSs在聚合物中均勻分散。因此有效提高了硅橡膠的熱導率和熱穩(wěn)定性。在一定范圍內(nèi)降低了硅橡膠的介電常數(shù)，降低了硅橡膠的介