新型纳米氮化铝不饱和聚酯导热复合材料...
２００９年第１７卷第５期，６０９—６１１
合成化学
Ｃｌｌｉｎ郫ｅ
Ｖ０１．１７，２００９Ｎｏ．５，６０９—６１１
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙｎｔｈｅｔｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ
・快递论文・
新型纳米氮化铝／不饱和聚酯导热复合材料的制备与表征
乔恒婷ｈ，夏茹ｈ，章于川ｌａ，ｌｂ
（１．安徽大学ａ．化学化工学院；ｂ．安徽省绿色高分子重点实验室，安徽合肥２３００３９）
摘要：用硅烷偶联剂（Ｉ，ＫＨ－５７０）或大分子偶联剂（Ⅱ，马来酸酐．丙烯酸丁酯．苯乙烯三元共聚物）对纳米氮化铝（ＫＩＮ）粉体表面进行改性制得改性纳米氮化铝（Ａ１Ｎ。，ｎ＝ＩｏｒｌＩ）。通过原位聚合法合成了掺杂ＡｌＮ“的纳米氮化铝／不饱和聚酯导热复合材料（１）。对ｌ的形貌、导热系数和力学性能等进行了表征，结果表明，ＫＩＮ“在聚合物基体中分散较均匀，且有效提高了ｌ的导热性能；ＫＩＮ“掺杂量为８％时ｌ的力学性能达到最佳状态。关键词：纳米氮化铝；不饱和聚酯树脂；原位聚合；导热复合材料中图分类号：０６３３．１４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００５－１５１１（２００９）０５－０６０９－０３
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＣｈａｒａｃｔｅｒａｔｉｏｎｏｆ
ＮｏｖｅｌＴｈｅｒｍａｌＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆ
ＡｌｕｍｉｎｕｍＮｉｔｒｉｄｅＮａｎｏ—ｐｏｗｄｅｒ／ＵｎｓａｔｕｒａｔｅｄＰｏｌｙｅｓｔｅｒＲｅｓｉｎ
ＱＩＡＯ
Ｈｅｎｇ．ｔｉｎｇｈ，ＸＩＡＲｕｈ，ＺＨＡＮＧＹｕ．ｃｈｕａｎｌ‘’１“
ｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｂ．ＴｈｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ
（ａ．Ｓｃｈｏｏｌ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ－ｆｒｉｅｎｄｌｙＰｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，１．ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ２３００３９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｎｉｔｒｉｄｅｕｓｉｎｇｓｉｌａｎｅｃｏｕｐｌｉｎｇ
ｎａｎｏ—ｐｏｗｄｅｒ（ＡＩＮ“，ｎ＝Ｉ
ｏｒ
ＩＩ）ｗａｓ
ｐｒｅｐａｒｅｄＭＡｎ—ＢＡ—
ａｇｅｎｔ（Ｉ，ＫＨ－５７０）ｏｒｍａｃｍｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｏｕｐｌｉｎｇａｇｅｎｔ（１Ｉ，ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ
Ｓｔ）ａｓ
ａ
ｍｏｄｉｆｉｅｒ．Ｎｏｖｅｌｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．ａｌｕｍｉｎｕｍｎｉｔｒｉｄｅｎａｎｏ－ｐｏｗｄｅｒ／ｕｎ—
ｓａｔｕｒａｔｅｄｐｏｌｙｅｓｔｅｒｒｅｓｉｎ（１），ｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｉｎ—ｓｉｔｕｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇＡ１Ｎ“ａｓ蚰
ａｄｕｌｔｅｒａｎｔ．Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ１ｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＡＩＮ“ｄｉｓｐｅｒｓｅｄｗｅｌｌｉｎｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｒｉｘａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃ—ｔｉｖｉｔｙｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ１ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆ１ａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅｂｅｓｔｗｉｔｈＡＩＮ“ｄｏｐｉｎｇａｍｏｕｎｔｏｆ８％．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏ－ＡＩＮ；ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｐｏｌｙｅｓｔｅｒｒｅｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｉｎ—ｓｉｔｕｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｔｈｅｒｍａｌｄｕｃｔｉｖｅ
ｃｏｎ—
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
ｍａｔｅｒｉａｌ
氮化铝（Ａ１Ｎ）被广泛应用于高级陶瓷、复合
材料、电子材料等领域，特别是在集成电路基片和
料‘１＿引。文献‘５１报道利用Ａ１Ｎ作为添加材料，可以在保证复合材料绝缘性能的前提下有效地改善高分子材料的导热性能和其它相关性能。纳米
电子封装方面已成为一种极具诱惑力的电子材
收稿日期：２００９－０４－２６
基金项目：国家科技攻关计划资助项目（２００５ＢＡ３１６Ｃ）
作者简介：乔恒婷（１９８５一），女，汉族，安徽蚌埠人，硕士研究生，主要从事高分子基纳米复合材料的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｈｔｔｏｔ＠
ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
通讯联系人：章：Ｉ：Ｊｔｌ，教授，硕士生导师，Ｔｅｌ．０５５１－５１０８６４３。Ｅ－ｍａｌｌ：ｙｕｃｈｕａｎｚｈａｎ９１９４６＠１２６．ｅｏｍ
．・——６１０．－——
合成化学
Ｖ０１．１７，２００９
ＡＩＮ表面有大量的一ＯＨ，．ＮＨ，可与酸酐发生酯化反应，松动纳米粒子间的团聚作用∞’。
本文用硅烷偶联剂（Ｉ，ＫＨ－５７０）或大分子偶联剂（１Ｉ，马来酸酐一丙烯酸丁酯一苯乙烯三元共聚物）对纳米Ａ１Ｎ粉体表面进行改性制得改性纳米氮化铝（ＡＩＮ４，ｎ＝Ｉ
ｏｒ
具，室温固化制得１－０吖埘＝ｍ（ＡｔＮ）／ｍ（单体）×１００％］。
以Ａ１Ｎ１或ＡＩＮ“代替ＡＩＮ，用类似方法制得
Ｉ—Ｉ”和１一ＩＩ。。
ｌＩ）。通过原位聚合法合成２结果与讨论
２．１
了掺杂ＡＩＮ“的纳米Ａ１Ｎ／不饱和聚酯导热复合材料（１）。对１的形貌、导热系数和力学性能等进行了表征，结果表明，ＡＩＮ“在不饱和聚酯基体中分散较均匀，且有效提高了ｌ的导热性能；Ａ１Ｎ“
１的形貌分析
图ｌ为１．ＩＩ５的ＴＥＭ照片。从图１可以看
出，ＡＩＮ经Ⅱ改性后表面自由能降低，提高了
Ａ１Ｎ８与不饱和聚酯的相容性，ＡＩＮ“在高分子基体中呈较均匀分散。
掺杂量为８％时１．Ⅱ的力学性能达到最佳状态。
１实验部分１．１仪器与试剂
ＪＥＭ一１００ＳＸ型透射电子显微镜（ＴＥＭ）；ＹＢＦ－３型导热系数测试仪；Ｉｎｓｔｒｏｎ—１１２型电子拉力机。
Ｉ，上海锦山化工有限公司；Ⅱ参考文献＂Ｊ】方法自制，分子量３
０００一１０
０００；ＡＩＮ，六方晶・
型，平均粒径＜１００ｎｍ，合肥开尔纳米材料有限公司；其余所用试剂均为化学纯。
图１
１．２
Ｉ．ＩＩ５的ＴＥＭ照片
ＴＥＭｉｍａｇｅ
ｌ的合成（１）Ａ１Ｎ“的制备将Ａ１Ｎ
１０．０ｇ，１０．８
Ｆｉｇｕｒｅ１ｏｆｌ．Ⅱ５
ｇ和丙酮１００ｍＬ置高
２．２
１的导热性能
速剪切机上剪切５ｍｉｎ后倒人三口瓶中，高速搅拌下于７０℃反应３．５ｈ。真空干燥制得白色粉末
ＡＩＮ
器
１。用类似方法制得白色粉末ＡＩＮ“。（２）Ｉ的合成
≥
。；
秀
在烧杯中加入Ｉ，２．丙二醇２１．９ｍＬ和适量
ＡｌＮ，超声分散３０
ｍｉｎ。
弓
１．－
８
葡Ｅ
在四口瓶中加人顺丁烯二酸酐１３．３ｇ（１３６
ｒｅｔ００１），按ｎ（顺丁烯二酸酐）：ｎ（苯酐）：Ｆ／，（１，２．丙二醇）＝１．０：１．０：２．２加入苯酐和掺杂ｍＮ的
每
ｔ＇－
Ｉ－－
ｌ，２一丙二醇，Ｎ２保护，３０ｍｉｎ内升温至８０℃，充
分搅拌９０ｒａｉｎ后升温至１６０℃反应３０ｒａｉｎ，取样测酸值；逐渐升温并维持在２００℃左右，每隔３０ｒａｉｎ测一次酸值，酸值达到５０±２
ｍｇＫＯＨ・ｇ。
０５１０１５２０
ｗ／％
图２
Ｆｉｇｕｒｅ２
埘对１的导热率的影响‘
Ｅｆｆｅｃｔｏｆ
ｒ
ｏｎ
ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆ１
‘埘＝ｍ（ＡＩＮ）／ｍ（单体）×１００％
时停止加热，加对苯二酚终止反应。冷却至１００
℃时，迅速加入苯乙烯１７．０ｇ（７１ｍｍ０１），搅拌下自然降至室温。倒人烧杯中，加人过氧化苯甲酰
ｔ‘『对１－０，１一Ｉ和１一ＩＩ的导热率的影响见图
２。由图２可见，埘一定时，热导率依次为１－０＞
ｌ—Ｉ＞１－１１。其原因可能为大分子链段是热的不良
（ＢＰＯ）及Ⅳ，Ⅳ－二甲基苯胺，搅拌均匀后倒人模
第５期乔恒婷等：新型纳米氮化铝／不饱和聚酯导热复合材料的制备与表征
表１
Ｔａｂｌｅ１
一６１１一
导体，包覆在ＡＩＮ“表面的Ⅱ阻碍了粉体颗粒之间的热传导；Ｉ同样不利于纳米颗粒
１的力学性能测试数据
Ｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｄａｔａｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ１
之间的热传导，但由于Ｉ的链段较短，热传
导阻碍小于Ⅱ，因此ｌ—Ｉ的热导率介于１－０和１．Ⅱ之间。从图２还可以看出，随着ｒ的
增加，１的热导率呈现上升趋势。与不掺
杂的样品比较，ｔｔ，＝２０％时１的热导率提高了近３倍。
２．３
１的力学性能
１的力学性能测试结果见表ｌ。从表１可以
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看出，１一Ⅱ的力学性能明显优于１－０，这是由于
Ａ１Ｎ“与不饱和聚酯基体的相容性改善，界面结合力提高，因此１—１１的力学性能显著提高。
以表１中的断裂伸长率和拉伸强度数据作图（图３）。由图３可以看出，添加Ａ１Ｎ４可以使１的力学性能得到明显改善，当埘为８％左右时，ｌ－Ⅱ
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新型纳米氮化铝/不饱和聚酯导热复合材料的制备与表征
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
乔恒婷， 夏茹， 章于川
乔恒婷,夏茹(安徽大学,化学化工学院,安徽,合肥,230039)， 章于川(安徽大学,化学化工学院,安徽,合肥,230039;安徽大学,安徽省绿色高分子重点实验室,安徽,合肥,230039)合成化学
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