液晶环氧纤维/纳米氮化硼复合绝缘薄膜的制备及导热性能研究

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液晶环氧树脂具有高交联度、高结晶度等优点,同时具备良好的绝缘和化学腐蚀耐受性,可以弥补传统环氧树脂的韧性较低、耐热性较差等缺点。但液晶环氧树脂仍存在导热性能亟待提高的问题。本文研究了具有良好导热和绝缘性能的液晶环氧纤维/纳米氮化硼复合绝缘薄膜的制备方法,深入研究了复合纤维薄膜的力学、导热和绝缘性能,论文的主要内容包括:(1)研究了液晶环氧纤维/纳米氮化硼复合绝缘薄膜的制备方法。开发了制备高取向度液晶环氧纤维薄膜的静电纺丝方法和工艺,结合真空抽滤方法向纤维薄膜中填充纳米氮化硼,进一步制备了填充取向型液晶环氧纤维/纳米氮化硼复合导热薄膜。结果表明,较低的液晶环氧预聚物溶液浓度会减小液晶环氧纤维薄膜的纤维直径,增加纤维取向度。纳米氮化硼在液晶环氧纤维薄膜中附着于液晶环氧纤维表面、分散良好,填补了液晶环氧纤维薄膜的中的孔隙,提升了复合薄膜的机械拉伸强度。(2)研究了液晶环氧纤维直径和纳米氮化硼填充浓度对液晶环氧纤维/纳米氮化硼复合绝缘薄膜的电气性能的影响规律。结果表明,液晶环氧纤维薄膜的纤维直径越细,介质损耗因数越低、体积电阻率越高。提高纳米氮化硼的填充量会增加复合纤维薄膜的相对介电常数和介质损耗因数,但对薄膜的体积电阻率影响不大。液晶环氧纤维薄膜的纤维直径越细,交流击穿强度较高。纳米氮化硼在液晶环氧纤维薄膜中填充可以进一步提高薄膜的交流击穿强度,抑制薄膜热击穿行为。(3)研究了液晶环氧纤维直径和纳米氮化硼含量对液晶环氧纤维/纳米氮化硼复合绝缘薄膜的热导率、热稳定性及动态力学性能的影响规律。结果表明,纤维直径较细的薄膜取向度高、交联密度大、面内热导率高,而薄膜法向热导率无明显差距。随着纳米氮化硼填料含量的增加,液晶环氧纤维/纳米氮化硼复合绝缘薄膜的面内热导率显著提高,法向热导率也小幅提高。液晶环氧纤维/纳米氮化硼复合绝缘薄膜的热稳定性增强,玻璃化转变温度显著提高。上述研究结果表明,本文制备的液晶环氧纤维/纳米氮化硼复合绝缘薄膜具备优异的导热性能,同时保持了良好的力学和电气绝缘性能。
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