[电缆]AFPDAhBN二元纸复合材料的隔热性能研究

　　芳族聚酰胺纤条体（AF）被用作基质，而多巴胺盐酸盐（DA）六方氮化硼（h-BN）被用作导热填料。AF-PDA @ h-BN通过真空辅助真空过滤制备。元纸制成的复合材料。PDA @ h-BN的结构通过X射线能谱（EDS），微拉曼激光成像光谱仪和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）进行了分析。过扫描电子显微镜（SEM）观察PDA @ h-BN在纸基复合材料中的分布。体积电阻率测试仪和热导率测试仪对纸基复合材料的绝缘性能和热导率进行了表征。果表明，AD成功地修饰了h-BN：当PDA @ h-BN测定值为15％时，原纸的导热系数从0.12 W /（m·K）增加到0， 33 W /（m·K），增幅为175％。时，纸基复合材料的体积电阻率随PDA @ h-BN含量的增加而逐渐增加，从原纸的4.63×1013Ω·m增加到5.60×1014 Ω·m，电缆表明所制备的二元纸复合材料具有优异的隔热性能。
　　族聚酰胺纤维（AF）是一种高性能合成纤维，由于其高强度，高模量，重量轻和出色的绝缘性能而广泛用于电子和其他行业[1-3] 。是，AF是一种聚合材料，网络限制了电子的自由流动，导致导热性差[4]，这限制了芳纶纤维产品在以下领域的后续应用。子和电器。此，为了扩大芳纶纤维及其制品的应用，有必要提高其导热系数。前有两种方法来制备基于聚合物的导热材料：一种是合成固有的导热材料，例如聚乙炔，聚苯胺等，另一种是制备基于聚合物的导热材料。[5-7]。者由于其合成成本高，周期长和技术要求高而尚未广泛普及。者由于易于制备且制备周期短而被广泛使用。[8]提高了材料的导热性。方氮化硼（h-BN）由于其类似于石墨的分层结构而被称为白色石墨。h-BN具有出色的导热性，其宽带隙和低电子离域性使h-BN表现出高电阻率，低介电常数和介电损耗。色的隔热性能[9-10]。h-BN可用作聚合物，橡胶，塑料等的导热绝缘填料。备导热绝缘界面材料，包装材料以及轻巧，易于形成的耐腐蚀隔热粘合剂。电子学，电子信息等领域得到了极大的应用。果，它受到了研究人员的广泛关注[11-12]。于复合材料，研究集中在电荷的分散以及与基质的界面上。酸多巴胺（DA）具有3，4-二酚羟基结构，该结构在温和的，潮湿的，好氧的碱性条件下进行氧化自聚合反应，从而形成一系列不同分子量的低聚物。反应产生较高分子量的聚合物。
　　时，各种共价和非共价键的协同作用，多巴胺和多巴胺的氧化产物以及它们的低聚物和聚合物在溶液中自发组装，形成不同的形态结构，称为聚多巴胺（ PDA）[13-16]。PDA具有非常强的粘合性能，可以在潮湿环境中牢固地粘附到自然界中大多数物体的表面。时，PDA还富含邻苯二酚反应性氨基和羟基，可以与含有氨基（-NH2）和羟基（-OH）的有机聚合物反应或产生氢键。此，它经常用于功能化非活性表面功能电荷，以改善复合材料中电荷与基质之间的界面[17]。该实验中，使用X能量光谱仪，激光显微拉曼成像光谱仪和傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR），将DA用于修饰h-BN的表面功能。）。功改性后，将改性的h-BN和AF制备成真空辅助的基于真空过滤的纸二元复合材料，并在待沉积材料内部观察到PDA @ h-BN。基通过扫描电子显微镜（SEM）。布：通过体积电阻率测试仪和热导率测试仪表征和分析二元纸复合材料的绝缘性能和热导率。方氮化硼粉末（h-BN）（1〜2μm，纯度> 99.5％），上海麦克林生化公司;盐酸多巴胺（以下称为多巴胺），Tris-碱，用于分析纯度，阿拉丁试剂有限公司；无水乙醇，分析纯，天津大姚试剂有限公司；纤维芳族聚酰胺（AF），平均长度为0.644至0.869毫米，美国杜邦。备去离子水和无水乙醇的体积比为3：1的400 ml混合溶剂，并将1.21 g三羟甲基氨基甲烷溶解在混合溶剂中。tris缓冲溶液的浓度为0.01 mol / L，pH值保持在8.5，有利于DA的氧化自聚合。后将2g BN-h添加到缓冲溶液中，并将溶液以恒定速率分散在溶液中。后，向其中添加0.8 g多巴胺，并将反应混合物在室温下搅拌6小时，电缆然后用去离子水洗涤几次，并在60°C下干燥。DA @ h-BN储备中。过超声将改性的h-BN粉末均匀地分散在水中，并与去污的AF充分混合。过真空辅助真空过滤制备的PDA @ h-BN测定分别为0.5％和10％。15％的复合纸基材料经抽滤后压制并干燥形成的纸基复合材料，其制备方法如图1所示。位面积重量为63.7 g / m 2，直径为10 cm。克X射线能量光谱仪TESCAN JSM-6360LV（德国USX的US13激光显微拉曼成像光谱仪）检测到改性前后h-BN表面的表面分布通过捷克TESCAN JSM-6360LV扫描电子显微镜检测了改性前后h-BN表面官能团的变化以及PDA @ h-BN在纸基材料中的分布，被北京北光精益公司采用。溪夏溪TC3000E电阻率测试仪和热导率测试仪分析并表征了纸基复合材料的绝缘和热导率。2是h-BN和PDA @ h-BN的物理照片。图2中可以看出，变化前的h-BN为纯白色，而改性后为灰黑色。3是h-BN的修饰的示意图。图3中可以看出，h-BN微结构是类似于石墨的六边形片状结构。性后，h-BN从原来的白色变为灰黑色，因为DA是通过氧化自聚合作用生成的，形成了粘合到h-BN表面的PDA。4显示了PDA的分子结构[18]。5是h-BN和PDA @ h-BN的EDS光谱。图5中可以看出，由PDA修饰的h-BN的表面元素的分布已经改变。先，硼含量从改性前的48.87％降至46.63％，氮含量变化不大，碳和氧含量从7.00％降低至0，分别为72％至8.77％和1.30％。素分析的结果表明，DA已经通过氧化自聚合成功地粘附到h-BN的表面上，并且获得了h-BN表面的官能化改性。6是h-BN和PDA @ h-BN的拉曼光谱。图6中可以看出，h-BN和PDA @ h-BN具有接近1363cm -1的特征峰，这归因于h-BN平面中的高频振动Eg 2。PDA @ h-BN的特征峰在这里明显减弱，PDA @ h-BN在1590 cm-1有一个新的吸收峰，属于PDA结构中邻苯二酚变形的特征峰[18]。-19。7是h-BN和PDA @ h-BN的FT-IR图。图7中可以看出，h-BN和PDA @ h-BN在804、1368和2517cm-1处均表现出特征吸收，这三个吸收峰均归因于h的特征吸收。-BN。中，1368 cm-1和804 cm-1分别对应于-BN的拉伸和弯曲振动的特征吸收，而2517 cm-1属于BN的最原始特征吸收[ 20。h-BN相比，PDA @ h-BN在3410 cm-1处显示一个特征峰，这归因于PDA结构中的酚羟基结构[21]。曼光谱和红外光谱的结果表明，h-BN已被DA成功修饰。有添加PDA @ h-BN，仅由AF生产的纸张称为芳纶原纸。8是芳纶纸和二元纸复合物的SEM图像。图8可以看出，芳纶基纸的纸张内有大量的孔。过添加PDA @ h-BN，纸张内部的孔中充满了PDA @ h-BN颗粒，使纸张表面更光滑，纸张结构更紧密。图8中还可以看出，由于PDA @ h-BN表面上的酚羟基和羰基形成的氢键，PDA @ h-BN与AF颗粒之间的键很窄。AF结构中的氨基。并[22-23]。9示出了芳族聚酰胺纸和二元纸复合材料的体积电阻率。图9可以看出，基于芳族聚酰胺的纸和基于复合纸的材料具有优异的绝缘性能，并且体积电阻率大于指定的绝缘体的体积电阻率为2至3个等级。

　　寸，表明它是基于芳纶的纸还是两种。异纸复合材料具有用作绝缘纸的潜力。着PDA @ h-BN的增加，纸基复合材料的体积电阻率逐渐增加。方面，由于h-BN具有高电阻率，因此通常可以达到1015Ω·m。BN增强了纸基复合材料的体积电阻率，而AF和PDA @ h-BN之间的相界面阻止了二元纸基复合材料中的电荷传输[24]。10显示了芳纶纸和纸基复合材料的热导率。图10所示，芳纶纸的热导率仅为0.12 W /（m·K），低于塑料和树脂等普通聚合物的热导率[ 25]。主要是由于芳族聚酰胺基纸中的大量孔和空气的热导率仅为0.02 W /（m·K）。着PDA @ h-BN含量的增加，纸基复合材料的热导率正在上升。PDA @ h-BN的含量为15％时，纸基复合材料的导热系数为0.33 W /（m·K），增长率为175％。热性能的显着改善主要归因于以下事实：纸张内部的孔被PDA @ h-BN填充，这使得用PDA @ h-BN代替低热导率的空气成为可能。
　　BN，称为PDA。h-BN可以提高纸张的热导率。一方面，由于PDA @ h-BN颗粒的粒径仅为1-2μm，所以几乎所有的纸孔都可以被填充，从而形成PDA @ h-BN颗粒。张内部有大量导热链。一步提高了复合纸基材料的导热性。用氧化多巴胺自聚合（DA）改性具有出色的导热性和隔离性能的六方氮化硼（h-BN），以生产具有芳族聚酰胺纤溶体的PDA @ h-BN（ AF）作为矩阵。过真空辅助真空过滤制备了基于AF-PDA @ h-BN二元纸的复合材料。X射线能谱分析，拉曼光谱和红外光谱分析表明，h-BN已被DA成功修饰，酚羟基已被引入到表面光滑。h-BN，改善了h-BN与AF之间的界面。元纸复合材料的扫描电子显微镜（SEM）图像显示PDA @ h-BN与FA密切相关。复合材料具有优良的绝缘性能，这主要是由于h-BN的优良绝缘性能。基复合材料的导热系数也从0.12 W /（m·K）显着提高到0.33 W /（m·K），增加了175％。
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