CN106674603B - 导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用 - Google Patents

导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106674603B
CN106674603B CN201611266325.XA CN201611266325A CN106674603B CN 106674603 B CN106674603 B CN 106674603B CN 201611266325 A CN201611266325 A CN 201611266325A CN 106674603 B CN106674603 B CN 106674603B
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
hexagonal boron
silver
polymer
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611266325.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106674603A (zh
Inventor
朱朋莉
高原
李刚
赵涛
孙蓉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201611266325.XA priority Critical patent/CN106674603B/zh
Publication of CN106674603A publication Critical patent/CN106674603A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106674603B publication Critical patent/CN106674603B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/12—Adsorbed ingredients, e.g. ingredients on carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/006—Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06—Treatment with inorganic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/10—Treatment with macromolecular organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/382—Boron-containing compounds and nitrogen
    • C08K2003/385—Binary compounds of nitrogen with boron

Abstract

本发明公开了一种导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用。本发明导热六方氮化硼杂化材料，包括六方氮化硼，其特征在于：在所述六方氮化硼包面包覆有聚合物层，且在所述聚合物层内或/和表面负载有银纳米颗粒。其制备方法包括的步骤有：配制六方氮化硼分散液、配制少层六方氮化硼悬浊液、配制含有聚合物和六方氮化硼及银盐的混合物溶液、将银盐还原在聚合物层上原位生成银纳米颗粒。导热六方氮化硼杂化材料导热性和耐热性高，性能稳定。

Description

导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于导热复合材料技术领域，具体的是涉及一种导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用。
背景技术
随着现代电子工业的高速发展以及各种商用和家用电子产品数量的急剧增加，尤其是电子线路和元件的微型化、集成化、轻量化和数字化，对电子元器件的散热要求也越来越高，因此为实现有效的热控制，对材料的导热性能提出了越来越高的要求。作为传统的导热材料，金属材料由于其导电性在某些领域中的应用受到一定的限制。由于聚合物基复合材料因具有电绝缘、质轻、耐腐蚀、易加工等优点而被认为是可取代金属材料用于热控制领域的理想材料之一，使得导热聚合物复合材料的研究开发成为功能性复合材料的研究开发热点。
聚合物材料的综合性能较好，如具有较高的韧性、抗环境应力开裂能力、较高的抗冲击强度、拉伸强度、优良的成膜性及好的热封性能等，且聚合物材料的价格低廉，也有一定的导热性能。但与新兴的微小电设备、集成电路和电器外壳等对其固定及包装材料的散热性要求相比，聚合物的导热性远远不能满足。因此需要对聚合物材料进行复合改性，以增进其导热性，同时需要充分保持和利用聚合物材料自身的优点。
当前导热聚合物复合材料按制备工艺可以大致分为本征型导热高分子和填充型导热聚合物复合材料。其中，填充型导热聚合物复合材料加工工艺简单，操作容易，成本低廉，因此填充型导热聚合物复合材料仍然是目前研究和工业应用的主流。如在当前公开的一种导热聚合物中，其由聚合物为基体，六方氮化硼和碳纤维为填充材料组成的三维连续结构。在导热聚合物中，氮化硼均匀分散在聚合物基体中以作为良导热材料的基础上，利用碳纤维在材料体系中的架桥作用，进一步改善和强化在复合材料内形成的导热通道，提高材料的导热性。
但是在实际生产和应用过程中，由于是以聚合物为基体，导热填料仅仅是作为导热改性剂，因此，导热填料是分散式的分散在聚合物基体中，而且由于导热填料的特性，其在制备过程中易发生团聚而导致其在聚合物中分散不均，从而导致导热聚合物导热性能不稳定，而且导热性和耐热性也不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法，以解决现有导热聚合物复合材料存在的导热性不稳定，导热性和耐热性不理想的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种导热六方氮化硼杂化材料。所述导热六方氮化硼杂化材料包括六方氮化硼，在所述六方氮化硼包面包覆有高分子聚合物层，且在所述聚合物层上负载有银纳米颗粒。
本发明的另一方面，提供了一种导热六方氮化硼杂化材料的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：
将六方氮化硼分散在溶剂中，配制六方氮化硼分散液；
将所述六方氮化硼分散液进行第一离心处理，收集上层分散液；再对所述上层分散液再次进行第二离心分离处理，收集沉淀并进行干燥处理，然后将干燥处理的沉淀配制成六方氮化硼悬浊液；
向所述六方氮化硼悬浊液中加入聚合物进行混料处理，再加入银盐溶液进行混料处理，形成混合物溶液；
向所述混合物溶液加入还原剂，将银盐还原成银纳米单质颗粒。
又一方面，提供了本发明导热六方氮化硼杂化材料在复合膜或复合材料中的应用。
与现有技术相比，本发明导热六方氮化硼杂化材料以六方氮化硼为核以聚合物为壳形成包覆结构，不但达到提高六方氮化硼分散的目的，并以此为银纳米颗粒的负载平台，使得银纳米颗粒牢固的且均匀的负载在聚合物包覆层上，从而有效保证了导热六方氮化硼杂化材料的导热性稳定，且导热性和耐热性高。
本发明导热六方氮化硼杂化材料制备方法先在六方氮化硼悬浊液中用聚合物包覆六方氮化硼，然后吸附银盐，通过还原处理，实现在聚合物包覆层上原位生成银纳米颗粒，不仅保证了六方氮化硼的分散度，而且使得银纳米颗粒牢固的且均匀的负载在聚合物包覆层上，从而有效保证了导热六方氮化硼杂化材料的导热性稳定，且导热性和耐热性高。另外，该方法条件易控，使得制备的导热六方氮化硼杂化材料性能稳定。
由于本发明导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法具有上述的优点，因此，其可以被用于复合膜或复合材料中，提高相应产品的散热性能，从而提高其工作稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例1中制备的导热六方氮化硼杂化材料制备方法流程图；
图2是本发明实施例1中制备的导热六方氮化硼杂化材料中聚合物包覆六方氮化硼的扫描电子显微镜图片；
图3是本发明实施例1中制备的导热六方氮化硼杂化材料的扫描电子显微镜图片；
图4是本发明实施例2中制备的导热六方氮化硼杂化材料的扫描电子显微镜图片；
图5是本发明实施例3中制备的导热六方氮化硼杂化材料的扫描电子显微镜图片。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供一种了导热六方氮化硼杂化材料。所述导热六方氮化硼杂化材料为核壳结构，具体的是以六方氮化硼为核体，聚合物层为壳体，也即是聚合物层包覆所述六方氮化硼。
其中，上述导热六方氮化硼杂化材料中所含的六方氮化硼呈化学惰性，反应活性低，不易吸附银离子。因此聚合物层将六方氮化硼进行包覆修饰，一方面提高了六方氮化硼的分散性，避免其发生团聚现象，而且聚合物层包覆所述六方氮化硼的核壳结构作为载体平台，使得银纳米颗粒牢固负载在聚合物层上，形成高导热六方氮化硼/银纳米颗粒杂化材料，从而使得上述导热六方氮化硼杂化材料具有高的导热性和耐热性，且导热性稳定。其中，该银纳米颗粒是牢固的负载在聚合物层的结构内，也负载在聚合物层表面上。
在一实施例中，控制上述导热六方氮化硼杂化材料中六方氮化硼与所述聚合物的质量比为5:(1-2)。通过对聚合物包覆层量的控制，提高聚合物对六方氮化硼的修饰效果，从而对银纳米颗粒的吸附力，提高六方氮化硼/银纳米颗粒杂化材料导热性和耐热性。
在另一实施例中，控制上述导热六方氮化硼杂化材料中六方氮化硼与所述银纳米颗粒的质量比为1:(0.1-2)。通过控制银纳米颗粒的量，提高两者的协效作用，从而提高导热六方氮化硼杂化材料导热性和耐热性。
在上述各实施例中，作为本发明的一实施例，所述六方氮化硼的尺寸为0.2-2μm。在另一实施例中，所述六方氮化硼的层数为1-10。在又一实施例中，所述银纳米颗粒的粒径为2-20nm。通过对六方氮化硼和银纳米颗粒的尺寸控制，提高银纳米颗粒在聚合物上的负载力，同时提供六方氮化硼与银纳米颗粒之间的协效作用，从而提高导热六方氮化硼杂化材料导热性和耐热性。
因此，上述导热六方氮化硼杂化材料导热性和耐热性高，而且性能稳定。
相应地，本发明实施例还提供了一种关于上文所述导热六方氮化硼杂化材料的制备方法。该制备方法流程如图1所示，包括如下步骤：
S01.配制六方氮化硼分散液：将六方氮化硼分散在溶剂中，配制六方氮化硼分散液；
S02.配制少层六方氮化硼悬浊液：将所述六方氮化硼分散液进行第一离心处理，收集上层分散液；再对所述上层分散液再次进行第二离心分离处理，收集沉淀并进行干燥处理，然后将干燥处理的沉淀配制成六方氮化硼悬浊液；
S03.配制含有聚合物、六方氮化硼和银盐的混合物溶液：向所述六方氮化硼悬浊液中加入聚合物进行混料处理，再加入银盐溶液进行混料处理，形成混合物溶液；
S04.将银盐还原在聚合物层上原位生成银纳米颗粒：向所述混合物溶液加入还原剂，将银盐还原成银纳米单质颗粒。
具体地，上述步骤S01中在将六方氮化硼分散在溶剂中的过程中或者之后，对所述六方氮化硼分散液还进行超声处理，该超声分散处理的时间应该理解是充分的，具体的如12-48h。通过超声处理，提供六方氮化硼的分散性，同时实现对六方氮化硼进行剥离处理，降低六方氮化硼的层厚度。在一实施例中，控制所述六方氮化硼与所述溶剂的质量比为1:(40-500)，使得配制的六方氮化硼分散液更加稳定。
在具体实施例中，该溶剂的混无机酸、N-N二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、异丙醇、二甲亚砜、N-环己基吡咯烷酮、丙酮中的任一种或两种以上的混合液。该溶剂能够使得六方氮化硼在该溶剂中分散性好，经超声剥离后能得到片层较薄且分散均匀的六方氮化硼溶液。
上述步骤S02中，对六方氮化硼分散液进行第一离心处理使得厚度大的六方氮化硼沉淀，以便收集厚度较薄的六方氮化硼。一实施例中，该第一离心处理的转速为1000-3000rpm。通过控制转速，以实现收集特定厚度范围的六方氮化硼。
第二心处理是为了使得收集上层分散液中的目标六方氮化硼沉淀加以收集。一实施例中，该第二离心处理的转速为6000-10000rpm。
该步骤S02中，在配制六方氮化硼悬浊液中，所使用的溶剂可以为水、混酸(浓硝酸与浓硫酸的混合酸)、N-N二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、异丙醇、二甲亚砜、N-环己基吡咯烷酮、丙酮中的至少一种。一实施例中，该六方氮化硼悬浊液的浓度为1-8mg/ml。另外，在配制六方氮化硼悬浊液之前，优选的对沉淀先进行干燥处理，在配制的过程中，可以采用超声处理，如超声2-4h。
上述步骤S03中，先加入聚合物于六方氮化硼悬浊液中后，该聚合物会由于电荷的吸附作用均匀包覆在所述六方氮化硼表面，形成聚合物包覆层，使得聚合物包覆层对六方氮化硼进行修饰。一实施例中，所述六方氮化硼与所述聚合物按照的质量比为5:(2-3)的比例进行混料处理，使得聚合物充分对六方氮化硼表面进行修饰，从而提高对银的吸附力。其中，混料处理应该理解是充分的，如搅拌2-4h。
当加入银盐后，银离子会通过电荷吸附力被吸附在聚合物表面，一实施例中，所述六方氮化硼与所述银盐的质量比为1:(0.2-3)的比例进行混料处理，使得聚合物充分对银离子吸附。同样，该混料处理应该理解是充分的。一实施例中，所述银盐为硝酸银、醋酸银、高氯酸银、氟化银中的任一种或两种以上的混合物。
该步骤S03中的聚合物和银盐均可以事先将其配制成溶液后再加入。
上述步骤S04中，还原剂加入后，会与阴离子发生氧化还原反应，使得银离子生成单质的银颗粒。也即是将被聚合物层吸附的银离子还原成单质的银颗粒，使得在聚合物层上原位生成银纳米颗粒。该还原剂的加入量应该是相对于银离子是充足的，如在一实施例中，可以是与银盐的质量比为1:1进行添加。该还原剂可以是能够与银离子发生氧化还原反应的还原剂，如为硼氢化钠、柠檬酸钠、抗坏血酸、葡萄糖、水合肼、氨基酸、乙二醇中的任一种或两种以上的混合物。为了保证还原反应和提高还原反应的速率，在一实施例中，该还原反应的温度0-90℃，反应2-12h。
待氧化还原完毕后，除去溶剂，洗涤，得到目标产物，即是上文所述的导热六方氮化硼杂化材料。
因此，本发明导热六方氮化硼杂化材料制备方法实现在聚合物包覆层上原位生成银纳米颗粒，不仅保证了六方氮化硼的分散度，而且使得银纳米颗粒牢固的且均匀的负载在聚合物包覆层上，从而有效保证了导热六方氮化硼杂化材料的导热性稳定，且导热性和耐热性高。另外，该方法条件易控，使得制备的导热六方氮化硼杂化材料性能稳定。
再一方面，在上文导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法的基础上，正式由于导热六方氮化硼杂化材料导热性和耐热性高，且性能稳定，使得本发明实施例导热六方氮化硼杂化材料能够广泛应用于复合膜或复合材料中，提高相应产品的散热性能，从而提高其工作稳定性。
现结合具体实例，对本发明实施例导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法进行进一步详细说明。
实施例1
本发明提供一种导热六方氮化硼杂化材料，其包括六方氮化硼(h-BN)和包覆于所述六方氮化硼的聚合物层，且在所述聚合物层上负载有银纳米颗粒。
其制备方法如下：
S11.六方氮化硼的剥离：
将2g h-BN与300ml N-甲基吡咯烷酮至于500ml广口瓶中混合，在室温下超声分散24h；将超声处理后的混合溶液至于50ml离心管中经过台式高速离心机在3000rpm的转速下离心后，取上层溶液，得到片层较薄的h-BN混合溶液。得到的片层较薄的h-BN混合溶液，在10000rpm的转速下离心，取底部沉淀，洗涤，烘干，得到剥离后片层较薄的h-BN1.2g。
S12.线性高分子聚合物包覆h-BN：
取0.1g片层较薄的h-BN置于150ml烧杯，加入50ml去离子水，然后搅拌超声4h，得到片层较薄的h-BN悬浊液；将0.04g线性高分子聚合物与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的聚苯乙烯磺酸钠水溶液；将10ml线性高分子聚合物水溶液加入h-BN悬浊液中，搅拌4h，得到六方氮化硼/线性高分子聚合物复合材料。该六方氮化硼/线性高分子聚合物复合材料的扫描电子显微镜图片如图2所示。
S13.制备六方氮化硼/银纳米颗粒杂化材料：
将0.06g硝酸银与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的硝酸银水溶液，将银盐水溶液加入h-BN和线性高分子聚合物的混合水溶液中，搅拌30min；将0.06g还原剂与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的还原剂水溶液；在磁力搅拌的情况下，将配置的葡萄糖水溶液缓慢的逐滴加入混合水溶液中，然后在60℃的条件下，反应4h，将反应后的溶液经过真空抽滤、洗涤、干燥，得到六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料，样品记为BN/Ag-1。该BN/Ag-1的扫描电子显微镜图片如图3所示。
本发明实施方式中，采用激光导热仪测量所述六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的热扩散系数，采用差示扫描量热仪测量所述六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的恒压比热容，采用密度天平测量所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的密度。从而所述六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率为热扩散系数、恒压比热容和密度的乘积。实施例1中，所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率为12.5W/mK。
实施例2
本发明提供一种导热六方氮化硼杂化材料，其结构形态如同实施例1中导热六方氮化硼杂化材料。
其制备方法如下：
S21.六方氮化硼的剥离：
将2g h-BN与300ml N-甲基吡咯烷酮至于500ml广口瓶中混合，在室温下超声分散24h。将超声处理后的混合溶液至于50ml离心管中经过台式高速离心机在3000rpm的转速下离心后，取上层溶液，得到片层较薄的h-BN混合溶液。得到的片层较薄的h-BN混合溶液，在10000rpm的转速下离心，取底部沉淀，洗涤，烘干，得到剥离后片层较薄的h-BN 1.2g；
S22.线性高分子聚合物包覆h-BN：
取0.1g片层较薄的h-BN置于150ml烧杯，加入50ml去离子水，然后搅拌超声4h，得到片层较薄的h-BN悬浊液。将0.04g线性聚苯乙烯磺酸钠与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的线性高分子聚合物水溶液。将10ml线性高分子聚合物水溶液加入h-BN悬浊液中，搅拌4h。
S23.制备六方氮化硼/银纳米颗粒杂化材料:
将0.15g硝酸银与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的硝酸银水溶液，将银盐水溶液加入h-BN和线性高分子聚合物的混合水溶液中，搅拌30min。将0.15g硼氢化钠与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的还原剂水溶液；在磁力搅拌的情况下，将配置的还原剂水溶液缓慢的逐滴加入混合水溶液中，然后在60℃的条件下，反应4h，将反应后的溶液经过真空抽滤、洗涤、干燥，得到六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料，样品记为BN/Ag-2。该BN/Ag-2的扫描电子显微镜图片如图4所示。
实施例2中，所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率的测量方法与实施例1相同。实施例2的所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率为18.3W/mK。
实施例3
本发明提供一种导热六方氮化硼杂化材料，其结构形态如同实施例1中导热六方氮化硼杂化材料。
其制备方法如下：
S31.六方氮化硼的剥离：
将2g h-BN与300ml N-甲基吡咯烷酮至于500ml广口瓶中混合，在室温下超声分散24h；将超声处理后的混合溶液至于50ml离心管中经过台式高速离心机在3000rpm的转速下离心后，取上层溶液，得到片层较薄的h-BN混合溶液；得到的片层较薄的h-BN混合溶液，在10000rpm的转速下离心，取底部沉淀，洗涤，烘干，得到剥离后片层较薄的h-BN 1.2g。
S32.线性高分子聚合物包覆h-BN：
取0.1g片层较薄的h-BN置于150ml烧杯，加入50ml去离子水，然后搅拌超声4h，得到片层较薄的h-BN悬浊液。将0.04g线性聚苯乙烯磺酸钠与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的线性高分子聚合物水溶液。将10ml线性高分子聚合物水溶液加入h-BN悬浊液中，搅拌4h。
S33.制备六方氮化硼/银纳米颗粒杂化材料：
将0.24g银盐与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的硝酸银水溶液，将银盐水溶液加入h-BN和线性高分子聚合物的混合水溶液中，搅拌30min；将0.24g葡萄糖与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的还原剂水溶液；在磁力搅拌的情况下，将配置的还原剂水溶液缓慢的逐滴加入混合水溶液中，然后在60℃的条件下，反应4h，将反应后的溶液经过真空抽滤、洗涤、干燥，得到六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料，样品记为BN/Ag-3。该BN/Ag-3的扫描电子显微镜图片如图5所示。
实施例3中，所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率的测量方法与实施例1相同。实施例3的所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率为27.6W/mK。
实施例4
本发明提供一种导热六方氮化硼杂化材料，其结构形态如同实施例1中导热六方氮化硼杂化材料。
其制备方法如下：
S41.六方氮化硼的剥离：
将2g h-BN与300ml N-甲基吡咯烷酮至于500ml广口瓶中混合，在室温下超声分散24h。将超声处理后的混合溶液至于50ml离心管中经过台式高速离心机在1000rpm的转速下离心后，取上层溶液，得到片层较薄的h-BN混合溶液。得到的片层较薄的h-BN混合溶液，在10000rpm的转速下离心，取底部沉淀，洗涤，烘干，得到剥离后片层较薄的h-BN 1.2g；
S42.线性高分子聚合物包覆h-BN：
取0.1g片层较薄的h-BN置于150ml烧杯，加入50ml去离子水，然后搅拌超声4h，得到片层较薄的h-BN悬浊液。将0.04g聚多巴胺与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的线性高分子聚合物水溶液。将10ml线性高分子聚合物水溶液加入h-BN悬浊液中，搅拌4h。
S43.制备六方氮化硼/银纳米颗粒杂化材料:
将0.06g硝酸银与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的硝酸银水溶液，将银盐水溶液加入h-BN和线性高分子聚合物的混合水溶液中，搅拌30min。将0.06g水合肼与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的还原剂水溶液；在磁力搅拌的情况下，将配置的还原剂水溶液缓慢的逐滴加入混合水溶液中，然后在60℃的条件下，反应4h，将反应后的溶液经过真空抽滤、洗涤、干燥，得到六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料，样品记为BN/Ag-4。
实施例4中，所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率的测量方法与实施例1相同。实施例4的所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率为13.2W/mK。
实施例5
本发明提供一种导热六方氮化硼杂化材料，其结构形态如同实施例1中导热六方氮化硼杂化材料。
其制备方法如下：
S51.六方氮化硼的剥离：
将2g h-BN与300ml N-甲基吡咯烷酮至于500ml广口瓶中混合，在室温下超声分散24h。将超声处理后的混合溶液至于50ml离心管中经过台式高速离心机在3000rpm的转速下离心后，取上层溶液，得到片层较薄的h-BN混合溶液。得到的片层较薄的h-BN混合溶液，在6000rpm的转速下离心，取底部沉淀，洗涤，烘干，得到剥离后片层较薄的h-BN 1.2g；
S52.线性高分子聚合物包覆h-BN：
取0.1g片层较薄的h-BN置于150ml烧杯，加入50ml去离子水，然后搅拌超声4h，得到片层较薄的h-BN悬浊液。将0.04g聚乙烯亚胺与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的线性高分子聚合物水溶液。将10ml线性高分子聚合物水溶液加入h-BN悬浊液中，搅拌4h。
S53.制备六方氮化硼/银纳米颗粒杂化材料:
将0.06g高氯酸银与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的硝酸银水溶液，将银盐水溶液加入h-BN和线性高分子聚合物的混合水溶液中，搅拌30min。将0.06g柠檬酸钠与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的还原剂水溶液；在磁力搅拌的情况下，将配置的还原剂水溶液缓慢的逐滴加入混合水溶液中，然后在60℃的条件下，反应4h，将反应后的溶液经过真空抽滤、洗涤、干燥，得到六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料，样品记为BN/Ag-5。
实施例5中，所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率的测量方法与实施例1相同。实施例5的所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率为12.7W/mK。
实施例6
本发明提供一种导热六方氮化硼杂化材料，其结构形态如同实施例1中导热六方氮化硼杂化材料。
其制备方法如下：
S61.六方氮化硼的剥离：
将2g h-BN与300ml N-甲基吡咯烷酮至于500ml广口瓶中混合，在室温下超声分散24h。将超声处理后的混合溶液至于50ml离心管中经过台式高速离心机在2000rpm的转速下离心后，取上层溶液，得到片层较薄的h-BN混合溶液。得到的片层较薄的h-BN混合溶液，在8000rpm的转速下离心，取底部沉淀，洗涤，烘干，得到剥离后片层较薄的h-BN 1.2g；
S62.线性高分子聚合物包覆h-BN：
取0.1g片层较薄的h-BN置于150ml烧杯，加入50ml去离子水，然后搅拌超声4h，得到片层较薄的h-BN悬浊液。将0.04g聚苯胺与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的线性高分子聚合物水溶液。将10ml线性高分子聚合物水溶液加入h-BN悬浊液中，搅拌4h。
S63.制备六方氮化硼/银纳米颗粒杂化材料:
将0.06g氟化银与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的硝酸银水溶液，将银盐水溶液加入h-BN和线性高分子聚合物的混合水溶液中，搅拌30min。将0.06g氨基酸与10ml去离子水至于25ml烧杯中，超声10min，得到均匀分散的还原剂水溶液；在磁力搅拌的情况下，将配置的还原剂水溶液缓慢的逐滴加入混合水溶液中，然后在60℃的条件下，反应4h，将反应后的溶液经过真空抽滤、洗涤、干燥，得到六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料，样品记为BN/Ag-6。
实施例6中，所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率的测量方法与实施例1相同。实施例6的所述以六方氮化硼/银纳米颗粒杂化膜材料的导热率为12.2W/mK。
对比图2可以看出，本发明实施例制备的聚合物包覆六方氮化硼分布均匀且片层较薄。另外图3-5可以看出银纳米颗粒均匀的负载在h-BN薄片上，银纳米颗粒得到直径大多在2-20nm之间，并且随着硝酸银用量的越多，h-BN薄片上负载的银纳米颗粒数量越多。经扫描电子显微镜观察发现，实施例4-6导热六方氮化硼杂化材料与实施例1-3近似。另外，经对实施例1-6导热六方氮化硼杂化材料的导热率测定可知，本发明实施例导热六方氮化硼杂化材料具有优异的导热性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种导热六方氮化硼杂化材料，包括六方氮化硼，其特征在于：在所述六方氮化硼表面包覆有聚合物层，且在所述聚合物层上负载有银纳米颗粒；
所述导热六方氮化硼杂化材料以六方氮化硼为核以聚合物为壳形成包覆结构，且所述银纳米颗粒负载在所述聚合物包覆层上；
所述六方氮化硼与所述聚合物的质量比为5:(1-2)；
所述六方氮化硼与所述银纳米颗粒的质量比为1:(0.1-2)。
2.根据权利要求1所述的导热六方氮化硼杂化材料，其特征在于：所述六方氮化硼的尺寸为0.2-2μm；和/或
所述六方氮化硼的层数为1-10。
3.根据权利要求1所述的导热六方氮化硼杂化材料，其特征在于：所述银纳米颗粒的粒径为2-20nm；和/或
所述聚合物为聚多巴胺、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚苯胺、聚苯乙烯磺酸盐中的任一种或两种以上的混合物。
4.一种导热六方氮化硼杂化材料的制备方法，包括如下步骤：
将六方氮化硼分散在溶剂中，配制六方氮化硼分散液；
将所述六方氮化硼分散液进行第一离心处理，收集上层分散液；再对所述上层分散液再次进行第二离心分离处理，收集沉淀，然后将所述沉淀配制成六方氮化硼悬浊液；
向所述六方氮化硼悬浊液中加入聚合物进行混料处理，再加入银盐溶液进行混料处理，形成混合物溶液；
向所述混合物溶液加入还原剂，将银盐还原成银纳米单质颗粒；
其中，向所述六方氮化硼悬浊液中加入聚合物进行混料处理的步骤中，所述混料处理包括：搅拌2-4h；
所述六方氮化硼与所述聚合物的质量比为5:(2-3)；所述六方氮化硼与所述银盐的质量比为1:(0.2-3)；
将银盐还原成银纳米单质颗粒的步骤中，反应温度为0-90℃，反应2-12小时。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在将六方氮化硼分散在溶剂中的过程中或者之后，对所述六方氮化硼分散液还进行超声处理；和/或
所述六方氮化硼与所述溶剂的质量比为1:(40-500)；和/或
所述溶剂为混无机酸、N-N二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、异丙醇、二甲亚砜、N-环己基吡咯烷酮、丙酮中的任一种或两种以上的混合液。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述聚合物为聚多巴胺、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚苯胺、聚苯乙烯磺酸盐中的任一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求4-6任一所述的制备方法，其特征在于：
所述银盐为硝酸银、醋酸银、高氯酸银、氟化银中的任一种或两种以上的混合物；和/或
所述还原剂为硼氢化钠、柠檬酸钠、抗坏血酸、葡萄糖、水合肼、氨基酸、乙二醇中的任一种或两种以上的混合物。
8.根据权利要求4-6任一所述的制备方法，其特征在于：所述第一离心处理的转速为1000-3000rpm；和/或所述第二离心处理的转速为6000-10000rpm。
9.根据权利要求1-3任一所述的导热六方氮化硼杂化材料或由权利要求4-8任一所述的制备方法制备的导热六方氮化硼杂化材料在复合膜或复合材料中的应用。
CN201611266325.XA 2016-12-29 2016-12-29 导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用 Active CN106674603B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611266325.XA CN106674603B (zh) 2016-12-29 2016-12-29 导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611266325.XA CN106674603B (zh) 2016-12-29 2016-12-29 导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106674603A CN106674603A (zh) 2017-05-17
CN106674603B true CN106674603B (zh) 2022-02-08

Family

ID=58849110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611266325.XA Active CN106674603B (zh) 2016-12-29 2016-12-29 导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106674603B (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107881651B (zh) * 2017-11-03 2021-04-30 上海电力学院 适用于染料分离的高导热静电纺丝薄膜及制备方法和应用
CN107805179A (zh) * 2017-11-22 2018-03-16 中国工程物理研究院化工材料研究所 仿生点面导热增强填料、制备方法及在pbx中的应用
CN108276770A (zh) * 2018-01-05 2018-07-13 广东纳路纳米科技有限公司 一种改性白石墨烯/聚酰胺复合导热材料及其制备方法
CN109161051B (zh) * 2018-08-07 2020-08-28 深圳先进技术研究院 改性六方氮化硼及其制备方法和用途
CN109503889B (zh) * 2018-12-17 2020-11-13 安徽大学 一种银纳米线杂化填料的制备方法及使用该填料的复合材料
CN109645027A (zh) * 2018-12-31 2019-04-19 苏州大学 一种耐变色含银抗菌材料及其制备方法
CN110258170A (zh) * 2019-06-26 2019-09-20 陕西科技大学 一种银纳米粒子修饰六方氮化硼/芳纶纳米纤维导热复合材料的制备方法
CN110845282B (zh) * 2019-11-20 2021-04-02 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种定向修补结构缺陷的导热填料、制备方法及复合含能材料
CN111087836A (zh) * 2019-12-16 2020-05-01 湖南文理学院 一种bn/羟基磷灰石纳米线复合导热绝缘阻燃热界面材料
CN111184024A (zh) * 2020-01-14 2020-05-22 鲁东大学 一种利用百里香叶提取液制备纳米银复合抑菌剂的方法
CN111320967A (zh) * 2020-03-23 2020-06-23 新纳奇材料科技江苏有限公司 一种具有多级结构填料改性的高导热硅酮密封胶及其制备方法
CN113150544B (zh) * 2021-02-08 2023-03-21 华南理工大学 一种定向排列氮化硼@聚多巴胺@银杂化纳米片柔性热界面材料及其制备方法
CN114058894B (zh) * 2021-11-25 2022-08-02 中国科学院兰州化学物理研究所 一种中熵合金自润滑复合材料及其制备方法
CN114516622B (zh) * 2022-01-20 2023-02-28 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 制备纳米氮化硼-银的***及方法
CN117304575A (zh) * 2023-11-29 2023-12-29 瑞金市索梦得新材料科技有限公司 一种Ti3C2Tx-Mxene@聚多巴胺-纳米银复合材料的制备方法与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007082299A2 (en) * 2006-01-12 2007-07-19 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Nanoparticle compositions and methods for making and using the same
CN103910345A (zh) * 2014-03-24 2014-07-09 中国科学院深圳先进技术研究院 氮化硼复合材料的制备方法
CN104857980A (zh) * 2015-04-21 2015-08-26 江苏大学 一种六方氮化硼陶瓷材料稳定碳酸银半导体的制备方法
CN104889382A (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 中国科学院深圳先进技术研究院 六方氮化硼纳米片沉积纳米银颗粒复合材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007082299A2 (en) * 2006-01-12 2007-07-19 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Nanoparticle compositions and methods for making and using the same
CN103910345A (zh) * 2014-03-24 2014-07-09 中国科学院深圳先进技术研究院 氮化硼复合材料的制备方法
CN104857980A (zh) * 2015-04-21 2015-08-26 江苏大学 一种六方氮化硼陶瓷材料稳定碳酸银半导体的制备方法
CN104889382A (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 中国科学院深圳先进技术研究院 六方氮化硼纳米片沉积纳米银颗粒复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
新型BN/Ag二维层状复合材料导热胶的制备及其导热性能的表征;付璇，等;《化工新型材料》;20150430;第43卷(第4期);136-138,142 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106674603A (zh) 2017-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106674603B (zh) 导热六方氮化硼杂化材料及其制备方法与应用
Shen et al. Highly thermally conductive composite films based on nanofibrillated cellulose in situ coated with a small amount of silver nanoparticles
Tu et al. A facile approach for preparation of polystyrene/graphene nanocomposites with ultra-low percolation threshold through an electrostatic assembly process
US11309613B2 (en) Organized nanoparticulate and microparticulate coatings and methods of making and using same
Xia et al. Preparation of conductive polyaniline/nanosilica particle composites through ultrasonic irradiation
Yang et al. Synthesis of novel sunflower-like silica/polypyrrole nanocomposites via self-assembly polymerization
Qin et al. Microstructure‐Controllable Graphene Oxide Hydrogel Film Based on a pH‐Responsive Graphene Oxide Hydrogel
Huang et al. Study on the PMMA/GO nanocomposites with good thermal stability prepared by in situ Pickering emulsion polymerization
JP2012236753A (ja) 微細化黒鉛粒子、それを含有する黒鉛粒子分散液、および微細化黒鉛粒子の製造方法
Lee et al. Supercritical carbon dioxide-assisted process for well-dispersed silicon/graphene composite as a Li ion battery anode
Haldorai et al. Synthesis of polyaniline/Q-CdSe composite via ultrasonically assisted dynamic inverse emulsion polymerization
Wei et al. MoS2 nanosheet initiated smart polymeric hydrogel for NIR-driven Ag (I) enrichment
KR101670260B1 (ko) 그래핀/탄소나노튜브 복합막의 제조방법
Getiren et al. Novel approach in synthesizing ternary GO‐Fe3O4‐PPy nanocomposites for high Photothermal performance
CN111232967A (zh) 一种氨基化氧化石墨烯的制备方法
CN112266611B (zh) 一种功能化聚酰亚胺复合微球及其制备方法
Zhou et al. A novel method for preparing silver/poly (siloxane‐b‐methyl methacrylate) nanocomposites with multiple properties in the DMF‐toluene mixture solvent
Kawamura et al. Design of molecule-responsive organic–inorganic hybrid nanoparticles bearing cyclodextrin as ligands
Tidén et al. Synthesis of graphene oxide coated metal powders with improved flowability and reduced reflectance
Unal et al. Effect of surfactant on electrokinetic properties of polyindole/TiO 2-conducting nanocomposites in aqueous and nonaqueous media
Peng et al. Electrostatic‐Assembly of Carbon Nanotubes (CNTs) and Polymer Particles in Water: a Facile Approach to Improve the Dispersion of CNTs in Thermoplastics
CN100464909C (zh) 电子束辐照制备纳米铜锡合金的方法
Mohammed et al. Uniform Sub‐Micron Polymer Spheres Coated with Ag Nanoparticles
Haldorai et al. Nanostructured materials with conducting and magnetic properties: preparation of magnetite/conducting copolymer hybrid nanocomposites by ultrasonic irradiation
Das et al. Synthesis and characterization of SiO 2/polyaniline/Ag core–shell particles and studies of their electrical and hemolytic properties: multifunctional core–shell particles

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant