纳米氮化硼/氧化石墨烯/聚氨酯基复合材料的制备及其导热和力学性能

摘要：

采用一种高能量密度的介质搅拌磨在添加高分子分散剂情形下将硅烷偶联剂改性后的六方氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯均匀预分散在高黏度聚氨酯预聚体中,而后加入扩链剂交联,制备了纳米氮化硼/氧化石墨烯聚氨酯基复合材料.分别探究了硅烷偶联剂改性氮化硼颗粒和氧化石墨烯的改性效果、分散剂对氧化石墨烯的分散效果以及单一和混合掺入氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯的含量对其聚氨酯基复合材料导热和力学性能的影响.另外,通过等效介质模拟计算和分析了氮化硼纳米颗粒或氧化石墨烯与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率.采用激光导热仪、耐磨试验机、Shore硬度计、扫描电子显微镜、红外光谱仪及红外成像仪对样品的改性分散效果、导热及力学性能进行表征.结果表明,通过改性后的纳米无机颗粒与聚氨酯基体相容耦合性好;当改性纳米氮化硼和氧化石墨烯的掺入量分别为10％和2％(质量分数)并有效分散在聚氨酯基体中时,其聚氨酯基复合材料的热导率为(0.671?0.033)W/(m?k),相对于未掺入纳米颗粒的聚氨酯材料(0.233 W?m-1?K-1),提高了188％.这主要归因于在有效分散的条件下掺入改性纳米氮化硼或氧化石墨烯可使其与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率降低.另外,经力学性能测试表明,改性纳米氮化硼/氧化石墨烯聚氨酯基复合材料的Shore硬度和磨损率分别为91和2.03％,相对于未掺入纳米无机颗粒的聚氨酯材料,分别提高了4.12％和降低了26.63％.

关键词：氧化石墨烯、氮化硼、聚氨酯、介质搅拌磨、力学性能、导热性能、Kapitza热阻率

所属期刊栏目：48

分类号：TQ317.3

资助基金：广东扬帆创新创业研究团队计划;佛山市重大科技项目

在线出版日期：2020-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1062-1073