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Modifiziertes Bornitrid für Polyimid-Verbundwerkstoffe

Jun 05, 2019

Bornitrid weist eine gute Wärmeleitfähigkeit, mechanische Eigenschaften und chemische Stabilität auf. Daher wird es häufig als wärmeleitender Füllstoff zum Füllen von Polymeren verwendet, um die Wärmeleitfähigkeit von Materialien zu verbessern. Aufgrund der schwachen Wechselwirkung und der geringen Dispersion zwischen anorganischen und organischen Gemischen wirkt sich die Oberflächenheterogenität der hergestellten Verbundwerkstoffe jedoch häufig auf ihre thermischen und mechanischen Eigenschaften aus.   Der aktuelle Forschungstrend besteht darin, die Oberfläche von Bornitrid zu modifizieren, um es besser in Polymeren dispergieren zu können.

Silankupplungsmittel modifizieren als übliches anorganisches Materialmodifizierungsmittel anorganische Füllstoffe durch Koordinationsreaktionsoberfläche und wirken auf organischen Harzkautschuk durch Wasserstoffbindung. Silanhaftvermittler wirken als chemische Brücke zwischen anorganischen Füllstoffen und organischen Polymeren, um die Dispersion anorganischer Ionen zwischen organischen Polymeren zu verbessern. Daher wird Silankupplungsmittel auch als Modifizierungsmittel bei der Modifizierung von Bornitrid verwendet. Bor in Bornitrid hat ein leeres Orbital, während Sauerstoff und Stickstoff zwei Arten von redundanten Elektronenpaaren sind, die zu einer Koordinationsreaktion führen und die Koordinationsbindung zwischen ONB bilden. Mit Bornitrid gefülltes Polyimid, das mit einem Silankupplungsmittel modifiziert ist, kann die Eigenschaften von Polyimid wirksam verbessern.

Mechanismus des Silankupplungsmittels

Polyimide werden in großem Umfang zur Herstellung von Filmen, Farben, Schaumstoffen usw. verwendet und weisen in technischen Kunststoffen, in der Luft- und Raumfahrt, in der Elektronik und in der Medizin gute thermische, mechanische, elektrische und strahlungsbeständige Eigenschaften auf. Polyimid / anorganische Partikel-Verbundwerkstoffe können anorganische Materialien mit hoher Wärmestabilität, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und ausgezeichneter Flexibilität, Duktilität und Bearbeitbarkeit von organischen Polymeren in hohem Maße integrieren, um die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien zu verbessern.

Gemäß der einschlägigen Literatur zeigt die thermogravimetrische Analyse der hergestellten Bornitrid / Polyimid-Verbundstoffe, dass die Bruchenergie von Polymermolekülketten durch die enge Bindung von Bornitrid und Polyimid durch Wasserstoffbindung und chemische Bindung verstärkt wird. Daher kann festgestellt werden, dass die ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit von Bornitrid die Wärmebeständigkeit von Polyimidfilmen signifikant verbessern kann.

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Analyse der thermischen Stabilität von Bornitrid / Polyimid-Verbundwerkstoffen

Die Dielektrizitätskonstante des reinen Polyimidfilms beträgt etwa 3,8, und die dielektrischen Eigenschaften der Verbundstoffe sind verbessert. Dies liegt daran, dass sich nach der Einführung von Bornitrid in das Polymer eine große Anzahl anorganisch-organischer Grenzflächen bilden wird, die verbessert werden sollen. Durch den Oberflächeneffekt von Bornitrid wird die Grenzfläche zwischen dem Verbundwerkstoff und dem Testgrenzflächenplan hergestellt, wodurch die Dielektrizitätskonstante zunimmt. Der dielektrische Verlust nimmt mit der Zunahme des Frequenzmessers im Niederfrequenzbereich ab, nimmt jedoch im Hochfrequenzbereich zu, was hauptsächlich mit dem Relaxationsverlust der polaren Gruppen und dem Leitfähigkeitsverlust zusammenhängt. Im Allgemeinen ist Bornitrid in Polyimidmaterialien gleichmäßig verteilt, was die dielektrischen Eigenschaften organischer Verbundwerkstoffe wirksam verbessern und den dielektrischen Verlust verringern kann.

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Dielektrizitätskonstanten von Bornitrid / Polyimid-Kompositen bei verschiedenen Frequenzen

Darüber hinaus kann Bornitrid auch als Füllstoff in einer Reihe von Polymermaterialien wie Epoxidharz, Silikonkautschuk, Polybenzoxazin usw. verwendet werden. Eine Modifizierung mit einem Silankupplungsmittel kann die Dispersion von Bornitrid in der Polymergruppe in gewissem Maße verbessern und die thermischen Eigenschaften des Verbundstoffs verbessern.