【摘 要】
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高性能热固性树脂广泛应用于众多前沿领域,如航空航天、电子信息、新能源等。但是随着现代科技的高速发展,各领域所需要的高性能热固性树脂应具有更多的性能,特别是电子材料封装密度和计算功能的指数增加,导致功耗显著增加,要求热界面树脂材料应具有更好的导热性和尺寸稳定性;而产热的增加也要求树脂还应具有更高的耐热性和阻燃性。因此寻求一种简单有效的方式同时提高导热性、热稳定性和阻燃性等多项性能,具有十分重要的需求
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高性能热固性树脂广泛应用于众多前沿领域,如航空航天、电子信息、新能源等。但是随着现代科技的高速发展,各领域所需要的高性能热固性树脂应具有更多的性能,特别是电子材料封装密度和计算功能的指数增加,导致功耗显著增加,要求热界面树脂材料应具有更好的导热性和尺寸稳定性;而产热的增加也要求树脂还应具有更高的耐热性和阻燃性。因此寻求一种简单有效的方式同时提高导热性、热稳定性和阻燃性等多项性能,具有十分重要的需求和应用价值。本文正是基于提高高性能热固性树脂的导热性能和阻燃性能展开研究。首先,我们制备了一种氮化硼三维网络框架(sBN),利用扫描电子显微镜和电子计算机断层扫描技术,确定了骨架结构的连续性和孔径的大小。我们以烯丙基双酚改性双马来酰亚胺树脂(BD)为树脂基体,通过真空浇铸的工艺制备了sBN/BD复合材料;讨论了氮化硼(BN)三维网络框架结构对复合材料热稳定性、导热性和阻燃性的影响。研究发现,sBN不仅可以显著提升材料的热导率,降低热膨胀系数,提高材料800℃下的残炭率,而且在持续加热下延长材料的点燃时间,降低材料的峰值热释放速率和烟释放量,起到了抑烟成炭的作用。sBN/BD复合材料较高的热导率可以提高材料的热惰性而使其不易被点燃,燃烧后可以使产生的热量快速释放避免局部燃烧过于剧烈,而三维骨架为炭层提供了结构性支撑。但同时也发现在试验性小火情况下,sBN/BD复合材料相较于同等BN含量的BN/BD复合材料更难自熄,极限氧指数更高,这归结于低辐射热量下高热导率会导致有限的热量传递到材料内部,引起材料内部持续分解和重复燃烧。其次,为了进一步提升BD树脂基体本身的阻燃性能,基于含硅化合物具有环保阻燃的特点,设计合成了含炔基的超支化聚硅氧烷(THSi),并制备了一系列不同含量THSi改性BD树脂(TBD),并将TBD真空浇铸到sBN中得到sBN/TBD复合材料。讨论了 TBD树脂及sBN/TBD复合材料的阻燃性能及其机理。研究结果表明,sBN/TBD复合材料表现出优异的阻燃性能,尤其是具有更好的成炭性,这是因为硅氧链的引入促进了体系在高温下的成炭,同时有助于形成连续的、抗氧化的硅酸盐保护层,起到了隔热隔氧的作用。
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