CN111334001A - 一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法 - Google Patents

一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法 Download PDF

Info

Publication number
CN111334001A
CN111334001A CN202010338194.1A CN202010338194A CN111334001A CN 111334001 A CN111334001 A CN 111334001A CN 202010338194 A CN202010338194 A CN 202010338194A CN 111334001 A CN111334001 A CN 111334001A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
epoxy resin
nano
modified
solution
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.)
Withdrawn
Application number
CN202010338194.1A
Other languages
English (en)
Inventor
叶笃梁
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN202010338194.1A priority Critical patent/CN111334001A/zh
Publication of CN111334001A publication Critical patent/CN111334001A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

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
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • 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
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • 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
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本发明涉及环氧树脂技术领域，且公开了一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，包括以下配方原料及组分：改性纳米多孔氮化硼、交联剂、催化剂、环氧树脂E44、固化剂。该一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，纳米氮化硼中的六元环结构，与单宁酸中的芳环形成π‑π键，通过物理吸附和化学共价键修饰的方法，使单宁酸牢牢的固定在纳米氮化硼上，单宁酸中的酚羟基与乙二醇二缩水甘油醚中的环氧基团进行开环反应，再与环氧树脂E44交联聚合并固化，通过物理作用力和化学键修饰的协同作用，纳米氮化硼与环氧树脂有机结合，改善了纳米氮化硼与环氧树脂的相容性，赋予了环氧树脂材料优异的导热性能和绝缘性能。

Description

一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法
技术领域
本发明涉及环氧树脂技术领域，具体为一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法。
背景技术
随着电子电气工业的快速发展，电力电气领域对高电压绝缘材料要求的越来越高，随着工作频率不断增加，电子设备产生的热量不断累积，导致电子器件的工作环境温度极速升高，为了保证电子元器件长时间安全地工作，要求电子器件具有优异的耐热性能和高导热绝缘，因此需要开发出高导热的电绝缘性能的聚合物涂料和涂层材料。
环氧树脂具有成本低廉、成型工艺简单、粘结性好、阻燃性良好、耐腐蚀性强等优点，产品主要有通用胶、导电胶、密封胶、和土木建筑胶等，广泛应用于电子电器、土木建筑和汽车机械等领域，但是环氧树脂的导热系数较低，并且目前电力电气领域对于绝缘材料的要求越来越高，普通的环氧树脂的绝缘性能已经不能满足工业需求，氮化硼具有优异的化学稳定性和高强度等机械性能，导热系数和电阻率很高，可以作为无机填料与环氧树脂形成复合材料，改善环氧树脂材料的导热性能和绝缘性能，但是纳米氮化硼与环氧树脂的相容性很差，在环氧树脂材料中很容易团聚和聚集，会严重影响材料的韧性和强度等机械性能。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法，解决普通的环氧树脂材料导热性能较差，以及绝缘性能不高的问题，同时解决了纳米氮化硼与环氧树脂相容性很差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，包括以下配方原料及组分：改性纳米多孔氮化硼、交联剂、催化剂、环氧树脂E44、固化剂，其中改性纳米多孔氮化硼、交联剂、环氧树脂E44和固化剂，四种物质的质量比为0.5-3:25-55:100:5-10。
优选的，所述交联剂为乙二醇二缩水甘油醚、催化剂氢氧化钠、固化剂为三乙烯四胺。
优选的，所述改性纳米多孔氮化硼制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、尿素和硼酸，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至80-100℃，匀速磁力搅拌反应直至有大量白色沉淀析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为2-5℃/min，升温至480-520℃，保温煅烧2-4h，煅烧产物即为纳米多孔氮化硼。
(2)向反应瓶中加入蒸馏水和纳米多孔氮化硼，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，控制溶液pH至8-9，再加入单宁酸，置于恒温水浴锅中加热至40-60℃，匀速搅拌反应4-10h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼。
优选的，所述恒温水浴锅包括水浴锅体、水浴锅体内壁固定连接有保温层、保温层内部固定有加热圈、水浴锅体内部下方与防水箱固定连接、防水箱内部设置搅拌器、搅拌器活动连接有搅拌轴、搅拌轴与搅拌扇片固定连接、搅拌扇片的上表面固定连接有磁铁石，防水箱的上方固定连接有底座、底座两侧设置有插孔、插孔与移动杆活动连接，移动杆与调节器活动连接、移动杆固定连接有载物台、载物台上方设置有反应瓶、反应瓶内盛放有磁力搅拌子。
优选的，所述尿素和硼酸的质量比为8-12:1。
优选的，所述纳米多孔氮化硼和单宁酸的质量比为1:0.2-0.6。
优选的，所述高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入适量的蒸馏水溶剂，加入催化剂氢氧化钠调节溶液pH至10-12，再加入改性纳米多孔氮化硼和交联剂乙二醇二缩水甘油醚，置于恒温水浴锅中加热至120-140℃，匀速搅拌反应6-10h，将溶液冷却至50-80℃，加入环氧树脂E44，匀速搅拌20-40min，再加入固化剂三乙烯四胺，匀速搅拌反应2-5h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空脱泡和干燥成膜过程，制备得到高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，单宁酸具有邻苯二酚和邻苯三酚单体结构，具有很强的表面胶黏性，通过高温固相合成法，制备得到多孔结构的二维纳米氮化硼，具有很高的比表面积，可以提高更多的反应位点，单宁酸可以充分的吸附到纳米氮化硼的巨大的表面和孔隙结构中，同时纳米氮化硼中的B原子和N原子形成六元环结构，可以与单宁酸中的芳环形成π-π键，通过物理吸附和化学共价键修饰的方法，使单宁酸牢牢的固定在纳米氮化硼上。
该一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，乙二醇二缩水甘油醚作为环氧树脂稀释剂的同时，可以作为交联剂，单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼为交联中性，在氢氧化钠的催化下，氮化硼表面的单宁酸中的酚羟基与乙二醇二缩水甘油醚中的环氧基团进行开环反应，最后在固化剂三乙烯四胺的作用下，与环氧树脂E44交联聚合并固化成氮化硼改性环氧树脂材料，纳米氮化硼在单宁酸的作用下，通过物理作用力和化学键修饰的协同作用，与环氧树脂有机结合，大幅改善了纳米氮化硼与环氧树脂的相容性，避免在材料中由于分散不均匀而影响材料的强度和韧性等机械性能，分散均匀的纳米氮化硼赋予了环氧树脂材料优异的导热性能和绝缘性能。
附图说明
图1是水浴锅体体正面示意图；
图2是载物台放大示意图；
图3是移动杆调节示意图。
1、水浴锅体；2、保温层；3、加热圈；4、防水箱；5、搅拌器；6、搅拌轴；7、搅拌扇片；8、磁铁石；9、底座；10、插孔、11、移动杆；12、调节器；13、载物台；14、反应瓶；15、磁力搅拌子。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，包括以下配方原料及组分：改性纳米多孔氮化硼、交联剂乙二醇二缩水甘油醚、催化剂氢氧化钠、环氧树脂E44、固化剂，其中改性纳米多孔氮化硼、交联剂、环氧树脂E44和固化剂三乙烯四胺，四种物质的质量比为0.5-3:25-55:100:5-10。
改性纳米多孔氮化硼制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，质量比为8-12:1的尿素和硼酸，将反应瓶置于恒温水浴锅中，恒温水浴锅包括水浴锅体、水浴锅体内壁固定连接有保温层、保温层内部固定有加热圈、水浴锅体内部下方与防水箱固定连接、防水箱内部设置搅拌器、搅拌器活动连接有搅拌轴、搅拌轴与搅拌扇片固定连接、搅拌扇片的上表面固定连接有磁铁石，防水箱的上方固定连接有底座、底座两侧设置有插孔、插孔与移动杆活动连接，移动杆与调节器活动连接、移动杆固定连接有载物台、载物台上方设置有反应瓶、反应瓶内盛放有磁力搅拌子，加热至80-100℃，匀速磁力搅拌反应直至有大量白色沉淀析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为2-5℃/min，升温至480-520℃，保温煅烧2-4h，煅烧产物即为纳米多孔氮化硼。
(2)向反应瓶中加入蒸馏水和纳米多孔氮化硼，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，控制溶液pH至8-9，再加入单宁酸，其中纳米多孔氮化硼和单宁酸的质量比为1:0.2-0.6，置于恒温水浴锅中加热至40-60℃，匀速搅拌反应4-10h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼。
高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入适量的蒸馏水溶剂，加入催化剂氢氧化钠调节溶液pH至10-12，再加入改性纳米多孔氮化硼和交联剂乙二醇二缩水甘油醚，置于恒温水浴锅中加热至120-140℃，匀速搅拌反应6-10h，将溶液冷却至50-80℃，加入环氧树脂E44，匀速搅拌20-40min，再加入固化剂三乙烯四胺，匀速搅拌反应2-5h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空脱泡和干燥成膜过程，制备得到高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料。
实施例1
(1)制备纳米多孔氮化硼组分1：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，质量比为8:1的尿素和硼酸，将反应瓶置于恒温水浴锅中，恒温水浴锅包括水浴锅体、水浴锅体内壁固定连接有保温层、保温层内部固定有加热圈、水浴锅体内部下方与防水箱固定连接、防水箱内部设置搅拌器、搅拌器活动连接有搅拌轴、搅拌轴与搅拌扇片固定连接、搅拌扇片的上表面固定连接有磁铁石，防水箱的上方固定连接有底座、底座两侧设置有插孔、插孔与移动杆活动连接，移动杆与调节器活动连接、移动杆固定连接有载物台、载物台上方设置有反应瓶、反应瓶内盛放有磁力搅拌子，加热至80℃，匀速磁力搅拌反应直至有大量白色沉淀析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为2℃/min，升温至480℃，保温煅烧2h，煅烧产物即为纳米多孔氮化硼组分1。
(2)制备改性纳米多孔氮化硼组分1：向反应瓶中加入蒸馏水和纳米多孔氮化硼组分1，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，控制溶液pH至8，再加入单宁酸，其中纳米多孔氮化硼和单宁酸的质量比为1:0.2，置于恒温水浴锅中加热至40℃，匀速搅拌反应4h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼组分1。
(3)制备高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料1：向反应瓶中加入适量的蒸馏水溶剂，加入催化剂氢氧化钠调节溶液pH至10，再加入改性纳米多孔氮化硼组分1和交联剂乙二醇二缩水甘油醚，置于恒温水浴锅中加热至120℃，匀速搅拌反应6h，将溶液冷却至50℃，加入环氧树脂E44，匀速搅拌20min，再加入固化剂三乙烯四胺，其中改性纳米多孔氮化硼、乙二醇二缩水甘油醚、环氧树脂E44和三乙烯四胺的质量比为0.5:25:100:5，匀速搅拌反应2h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空脱泡和干燥成膜过程，制备得到高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料1。
实施例2
(1)制备纳米多孔氮化硼组分2：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，质量比为8:1的尿素和硼酸，将反应瓶置于恒温水浴锅中，恒温水浴锅包括水浴锅体、水浴锅体内壁固定连接有保温层、保温层内部固定有加热圈、水浴锅体内部下方与防水箱固定连接、防水箱内部设置搅拌器、搅拌器活动连接有搅拌轴、搅拌轴与搅拌扇片固定连接、搅拌扇片的上表面固定连接有磁铁石，防水箱的上方固定连接有底座、底座两侧设置有插孔、插孔与移动杆活动连接，移动杆与调节器活动连接、移动杆固定连接有载物台、载物台上方设置有反应瓶、反应瓶内盛放有磁力搅拌子，加热至80℃，匀速磁力搅拌反应直至有大量白色沉淀析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为2℃/min，升温至520℃，保温煅烧2h，煅烧产物即为纳米多孔氮化硼组分2。
(2)制备改性纳米多孔氮化硼组分2：向反应瓶中加入蒸馏水和纳米多孔氮化硼组分2，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，控制溶液pH至9，再加入单宁酸，其中纳米多孔氮化硼和单宁酸的质量比为1:0.6，置于恒温水浴锅中加热至60℃，匀速搅拌反应4h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼组分2。
(3)制备高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料2：向反应瓶中加入适量的蒸馏水溶剂，加入催化剂氢氧化钠调节溶液pH至10，再加入改性纳米多孔氮化硼组分2和交联剂乙二醇二缩水甘油醚，置于恒温水浴锅中加热至140℃，匀速搅拌反应10h，将溶液冷却至50℃，加入环氧树脂E44，匀速搅拌40min，再加入固化剂三乙烯四胺，其中改性纳米多孔氮化硼、乙二醇二缩水甘油醚、环氧树脂E44和三乙烯四胺的质量比为1:30:100:6，匀速搅拌反应2-5h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空脱泡和干燥成膜过程，制备得到高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料2。
实施例3
(1)制备纳米多孔氮化硼组分3：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，质量比为8-12:1的尿素和硼酸，将反应瓶置于恒温水浴锅中，恒温水浴锅包括水浴锅体、水浴锅体内壁固定连接有保温层、保温层内部固定有加热圈、水浴锅体内部下方与防水箱固定连接、防水箱内部设置搅拌器、搅拌器活动连接有搅拌轴、搅拌轴与搅拌扇片固定连接、搅拌扇片的上表面固定连接有磁铁石，防水箱的上方固定连接有底座、底座两侧设置有插孔、插孔与移动杆活动连接，移动杆与调节器活动连接、移动杆固定连接有载物台、载物台上方设置有反应瓶、反应瓶内盛放有磁力搅拌子，加热至90℃，匀速磁力搅拌反应直至有大量白色沉淀析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为3℃/min，升温至500℃，保温煅烧3h，煅烧产物即为纳米多孔氮化硼组分3。
(2)制备改性纳米多孔氮化硼组分3：向反应瓶中加入蒸馏水和纳米多孔氮化硼组分3，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，控制溶液pH至9，再加入单宁酸，其中纳米多孔氮化硼和单宁酸的质量比为1:0.4，置于恒温水浴锅中加热至50℃，匀速搅拌反应8h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼组分3。
(3)制备高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料3：向反应瓶中加入适量的蒸馏水溶剂，加入催化剂氢氧化钠调节溶液pH至11，再加入改性纳米多孔氮化硼组分3和交联剂乙二醇二缩水甘油醚，置于恒温水浴锅中加热至130℃，匀速搅拌反应6-10h，将溶液冷却至65℃，加入环氧树脂E44，匀速搅拌30min，再加入固化剂三乙烯四胺，其中改性纳米多孔氮化硼、乙二醇二缩水甘油醚、环氧树脂E44和三乙烯四胺的质量比为0.15:38:100:7，匀速搅拌反应2-5h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空脱泡和干燥成膜过程，制备得到高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料3。
实施例4
(1)制备纳米多孔氮化硼组分4：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，质量比为12:1的尿素和硼酸，将反应瓶置于恒温水浴锅中，恒温水浴锅包括水浴锅体、水浴锅体内壁固定连接有保温层、保温层内部固定有加热圈、水浴锅体内部下方与防水箱固定连接、防水箱内部设置搅拌器、搅拌器活动连接有搅拌轴、搅拌轴与搅拌扇片固定连接、搅拌扇片的上表面固定连接有磁铁石，防水箱的上方固定连接有底座、底座两侧设置有插孔、插孔与移动杆活动连接，移动杆与调节器活动连接、移动杆固定连接有载物台、载物台上方设置有反应瓶、反应瓶内盛放有磁力搅拌子，加热至80℃，匀速磁力搅拌反应直至有大量白色沉淀析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为5℃/min，升温至520℃，保温煅烧4h，煅烧产物即为纳米多孔氮化硼组分4。
(2)制备改性纳米多孔氮化硼组分4：向反应瓶中加入蒸馏水和纳米多孔氮化硼组分4，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，控制溶液pH至8，再加入单宁酸，其中纳米多孔氮化硼和单宁酸的质量比为1:0.6，置于恒温水浴锅中加热至40℃，匀速搅拌反应10h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼组分4。
(3)制备高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料4：向反应瓶中加入适量的蒸馏水溶剂，加入催化剂氢氧化钠调节溶液pH至10，再加入改性纳米多孔氮化硼组分4和交联剂乙二醇二缩水甘油醚，置于恒温水浴锅中加热至120℃，匀速搅拌反应10h，将溶液冷却至80℃，加入环氧树脂E44，匀速搅拌40min，再加入固化剂三乙烯四胺，其中改性纳米多孔氮化硼、乙二醇二缩水甘油醚、环氧树脂E44和三乙烯四胺的质量比为2.3:42:100:8.5，匀速搅拌反应2-5h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空脱泡和干燥成膜过程，制备得到高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料4。
实施例5
(1)制备纳米多孔氮化硼组分5：向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，质量比为12:1的尿素和硼酸，将反应瓶置于恒温水浴锅中，恒温水浴锅包括水浴锅体、水浴锅体内壁固定连接有保温层、保温层内部固定有加热圈、水浴锅体内部下方与防水箱固定连接、防水箱内部设置搅拌器、搅拌器活动连接有搅拌轴、搅拌轴与搅拌扇片固定连接、搅拌扇片的上表面固定连接有磁铁石，防水箱的上方固定连接有底座、底座两侧设置有插孔、插孔与移动杆活动连接，移动杆与调节器活动连接、移动杆固定连接有载物台、载物台上方设置有反应瓶、反应瓶内盛放有磁力搅拌子，加热至100℃，匀速磁力搅拌反应直至有大量白色沉淀析出，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为5℃/min，升温至480-520℃，保温煅烧2-4h，煅烧产物即为纳米多孔氮化硼组分5。
(2)制备改性纳米多孔氮化硼组分5：向反应瓶中加入蒸馏水和纳米多孔氮化硼组分5，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，控制溶液pH至9，再加入单宁酸，其中纳米多孔氮化硼和单宁酸的质量比为1:0.6，置于恒温水浴锅中加热至60℃，匀速搅拌反应10h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼组分5。
(3)制备高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料5：向反应瓶中加入适量的蒸馏水溶剂，加入催化剂氢氧化钠调节溶液pH至12，再加入改性纳米多孔氮化硼组分5和交联剂乙二醇二缩水甘油醚，置于恒温水浴锅中加热至140℃，匀速搅拌反应10h，将溶液冷却至80℃，加入环氧树脂E44，匀速搅拌40min，再加入固化剂三乙烯四胺，其中改性纳米多孔氮化硼、乙二醇二缩水甘油醚、环氧树脂E44和三乙烯四胺的质量比为3:55:100:10，匀速搅拌反应5h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空脱泡和干燥成膜过程，制备得到高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料5。
使用EST120型数字高阻计测试材料的体积电阻率，测试标准GB/T1410-2006。
Figure BDA0002467374810000101
Figure BDA0002467374810000111
使用DTC300导热仪检测实施例1-5的导热系数，测试标准为ASTM C1113标准。
Figure BDA0002467374810000112
综上所述，该一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，单宁酸具有邻苯二酚和邻苯三酚单体结构，具有很强的表面胶黏性，通过高温固相合成法，制备得到多孔结构的二维纳米氮化硼，具有很高的比表面积，可以提高更多的反应位点，单宁酸可以充分的吸附到纳米氮化硼的巨大的表面和孔隙结构中，同时纳米氮化硼中的B原子和N原子形成六元环结构，可以与单宁酸中的芳环形成π-π键，通过物理吸附和化学共价键修饰的方法，使单宁酸牢牢的固定在纳米氮化硼上。
乙二醇二缩水甘油醚作为环氧树脂稀释剂的同时，可以作为交联剂，单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼为交联中性，在氢氧化钠的催化下，氮化硼表面的单宁酸中的酚羟基与乙二醇二缩水甘油醚中的环氧基团进行开环反应，最后在固化剂三乙烯四胺的作用下，与环氧树脂E44交联聚合并固化成氮化硼改性环氧树脂材料，纳米氮化硼在单宁酸的作用下，通过物理作用力和化学键修饰的协同作用，与环氧树脂有机结合，大幅改善了纳米氮化硼与环氧树脂的相容性，避免在材料中由于分散不均匀而影响材料的强度和韧性等机械性能，分散均匀的纳米氮化硼赋予了环氧树脂材料优异的导热性能和绝缘性能，并且随着适量的纳米氮化硼含量的增加，环氧树脂材料的体积电阻率也不断增加，达到0.24×1017-1.93×1017Ω·cm，导热系数与不断增加，达到1.26-2.34W/(m·K)。

Claims (7)

1.一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，包括以下配方原料及组分，其特征在于：改性纳米多孔氮化硼、交联剂、催化剂、环氧树脂E44、固化剂，其中改性纳米多孔氮化硼、交联剂、环氧树脂E44和固化剂，四种物质的质量比为0.5-3:25-55:100:5-10。
2.根据权利要求1所述的一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，其特征在于：所述交联剂为乙二醇二缩水甘油醚、催化剂氢氧化钠、固化剂为三乙烯四胺。
3.根据权利要求1所述的一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，其特征在于：所述改性纳米多孔氮化硼制备方法包括以下步骤：
(1)向蒸馏水溶剂中加入尿素和硼酸，置于恒温水浴锅中，加热至80-100℃，反应直至有大量白色沉淀析出，过滤、洗涤并干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为2-5℃/min，升温至480-520℃，保温煅烧2-4h，煅烧产物即为纳米多孔氮化硼；
(2)向蒸馏水溶剂中加入纳米多孔氮化硼，超声分散均匀后加入Tris-HCl缓冲液，控制溶液pH至8-9，再加入单宁酸，加热至40-60℃，反应4-10h，过滤、洗涤并干燥，制备得到单宁酸修饰的改性纳米多孔氮化硼。
4.根据权利要求3所述的一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，其特征在于：所述恒温水浴锅包括水浴锅体、水浴锅体内壁固定连接有保温层、保温层内部固定有加热圈、水浴锅体内部下方与防水箱固定连接、防水箱内部设置搅拌器、搅拌器活动连接有搅拌轴、搅拌轴与搅拌扇片固定连接、搅拌扇片的上表面固定连接有磁铁石，防水箱的上方固定连接有底座、底座两侧设置有插孔、插孔与移动杆活动连接，移动杆与调节器活动连接、移动杆固定连接有载物台、载物台上方设置有反应瓶、反应瓶内盛放有磁力搅拌子。
5.根据权利要求3所述的一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，其特征在于：所述尿素和硼酸的质量比为8-12:1。
6.根据权利要求3所述的一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，其特征在于：所述纳米多孔氮化硼和单宁酸的质量比为1:0.2-0.6。
7.根据权利要求1所述的一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料，其特征在于：所述高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料制备方法包括以下步骤：
(1)向蒸馏水溶剂中加入催化剂氢氧化钠，调节溶液pH至10-12，再加入改性纳米多孔氮化硼和交联剂乙二醇二缩水甘油醚，加热至120-140℃反应6-10h，冷却至50-80℃，加入环氧树脂E44，搅拌20-40min，再加入固化剂三乙烯四胺，反应2-5h，将溶液倒入成膜模具中，进行真空脱泡和干燥成膜过程，制备得到高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料。
CN202010338194.1A 2020-04-26 2020-04-26 一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法 Withdrawn CN111334001A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010338194.1A CN111334001A (zh) 2020-04-26 2020-04-26 一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010338194.1A CN111334001A (zh) 2020-04-26 2020-04-26 一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111334001A true CN111334001A (zh) 2020-06-26

Family

ID=71179210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010338194.1A Withdrawn CN111334001A (zh) 2020-04-26 2020-04-26 一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111334001A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113306239A (zh) * 2021-04-25 2021-08-27 郑州大学 一种用于中子辐射防护的超高分子量聚乙烯纤维/氮化硼复合材料及其制备方法
CN114561139A (zh) * 2022-02-25 2022-05-31 华南理工大学 利用三种填料协同作用的导热涂料及其制备方法与应用
CN115612317A (zh) * 2022-10-17 2023-01-17 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 一类改性无机粒子及其制备方法与应用

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113306239A (zh) * 2021-04-25 2021-08-27 郑州大学 一种用于中子辐射防护的超高分子量聚乙烯纤维/氮化硼复合材料及其制备方法
CN114561139A (zh) * 2022-02-25 2022-05-31 华南理工大学 利用三种填料协同作用的导热涂料及其制备方法与应用
CN115612317A (zh) * 2022-10-17 2023-01-17 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 一类改性无机粒子及其制备方法与应用
CN115612317B (zh) * 2022-10-17 2024-03-26 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 一类改性无机粒子及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111334001A (zh) 一种高导热的氮化硼改性环氧树脂绝缘材料及其制法
CN104312147B (zh) 一种氧化锌晶须/石墨烯纳米片协同改性氰酸酯树脂导热复合材料及其制备方法
CN106244069B (zh) 一种汽车电容用环氧树脂胶粘剂及其制备方法
CN111500019A (zh) 一种基于BN-Al2O3改性的高导热绝缘环氧树脂材料及其制法
CN103396653B (zh) 一种石墨烯微片/环氧树脂纳米复合材料的制备方法
CN109762436B (zh) 一种适用于超导绝缘材料的耐低温导热绝缘树脂漆及其制备方法和应用
CN102532809A (zh) 有机硅-环氧树脂组合物及其制备方法
CN108046789A (zh) 一种电磁屏蔽复合材料的制备方法
CN111849105A (zh) 一种聚磷腈-氮化硼改性丙烯酸树脂阻燃材料及其制法
CN105061764B (zh) 一种热固性聚酰亚胺树脂及其复合层压板和它们的制备方法及应用
CN111484626A (zh) 一种改性氮化硼接枝水性丙烯酸树脂绝缘材料及其制法
CN112812318A (zh) 一种高介电的纳米氮化硼改性环氧树脂复合材料和制法
CN110498923B (zh) 一种耐超高温易成型聚酰亚胺树脂及其制备方法与应用
CN108948671A (zh) 一种高耐热加温不流淌环氧树脂包封料及其制备方法
CN110903604B (zh) 一种用于功率器件封装的三元树脂组合物
CN106590320A (zh) 一种铝合金压铸件缺陷修补剂及其制备方法
CN108530906B (zh) 一种氮化硅增强加成型导热硅胶
CN111499812A (zh) 一种高强度的SiO2原位改性环氧树脂材料及其制法
CN104277069B (zh) 一种新型纳米杂化物的合成及应用
CN111423684B (zh) 一种氮化硼接枝改性环氧丙烯酸树脂绝缘材料及其制法
CN109337428A (zh) 一种耐高温聚酰亚胺绝缘浸渍漆及其制备方法和应用
CN109627407B (zh) 一种原位还原氧化石墨烯/苯并噁嗪复合材料的制备方法及其产品
CN111440511B (zh) 一种高导热的纳米Al2O3改性环氧树脂超疏水涂层及其制法
CN106747121B (zh) 一种高绝缘性密实聚合物混凝土及其制备方法与应用
CN112898516A (zh) 一种酚醛改性胺及其制备方法

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
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200626

WW01 Invention patent application withdrawn after publication