Page 35 - 《精细化工》2021年第10期
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第 10 期 徐淑艳，等: 氮化硼纳米片制备及其改性复合材料导热性能研究进展 ·1965·
与共价功能化相比具有不改变 BNNSs 晶体结构 的聚（4-乙烯吡啶）（P4VP-Py）对 BNNSs 进行了双
和固有属性的优点，但改性效果不如共价功能化 重非共价功能化处理。P4VP-Py 上的嘧啶环中带负
稳定。 电的 N 和 BNNSs 中带正电的 B 通过弱的 Lewis 酸
MORISHITA 等 [39] 用氯磺酸（CSA）吸附在 BNNSs 碱作用相结合，芘分子和 BNNSs 之间存在 π-π 相互
表面实现非共价修饰，制备了功能化的 NF-BNNSs 作用，制备了功能化的 PPy-f-BNNSs（图 1d）。双重
（图 1c），制备的 NF-BNNSs 结晶度高，产率为 25%， 非共价改性在不改变 BNNSs 的本征导热性能的情
在有机溶剂中分散性良好。将其加入聚对苯二甲酸 况下，提高了 PPy-f-BNNSs 在聚合物中的分散性，
丁二醇（PET）中，制备的 NF-BNNSs/PET 导热率 最高可达 80% 。复合材料的 导热率随着
可以达到 11.0 W/(m·K)。LEE 等 [40] 用与芘分子相连 PPy-f-BNNSs 质量分数的增加而提高。
a—APTES-BNNSs [35] ；b—sucrose-g-BNNSs [37] ；c—NF-BNNSs [39] ；d—PPy-f-BNNSs [40]
图 1 改性 BNNSs 的原理图
Fig. 1 Schematic diagrams of modified BNNSs
中的排布。当 BNNSs 的质量分数为 40%时，复合材
3 BNNSs 改性聚合物基复合材料的制备 料导热率为 3.57 W/(m·K)。
方法 原位聚合法是将 BNNSs 和单体混合，在热、辐
射、引入有机溶剂的条件下引发聚合。该方法相较
聚合物材料具有质量轻、耐腐蚀、阻隔性好、
于前两种方法具有两方面优势：（1）填料和聚合物之
易加工、成本低的优点，但在导热性能方面存在不 间存在共价键，有较强的相互作用，可提高复合材
足 [41-42] 。将二维的 BNNSs 加入到聚合物基体中可以
料的性能；（2）通过控制基体中聚合物链的分布，防
改善复合材料的导热性能。制备 BNNSs 聚合物基复 止 BNNSs 发生团聚。OH 等 [45] 制备了 VTES-BNNSs
合材料的方法主要为溶液共混法、熔融共混法、原 （VTES 为乙烯基三乙氧基硅烷），将其与聚甲基丙
位聚合法 [43] 。 烯酸甲酯（PMMA）在溶液状态下聚合，制备 VTES-
溶液共混法是制备复合材料简单常用的方法， BNNSs/PMMA 复合材料。通过 SEM 观察到 PMMA
将 BNNSs 溶液与聚合物溶液混合，通过搅拌和超声 较好地覆盖在 VTES-BNNSs 表面，表明在聚合过程中
处理使其混合均匀，经热烘或干燥制备复合材料。 两者的亲和度较好。将其与熔融共混法对比，两种方法
熔融共混法是制备热塑性聚合物基复合材料的 制备的复合材料导热率提升程度不同，当 VTES-BNNSs
常用方法，将基体高温加热，加入 BNNSs，在高温 的质量分数为 70%时，原位聚合法和熔融共混法制
条件下利用剪切力将其均匀分散。通常基体的流动 备的复合材料导热率分别为 3.73 和 2.15 W/(m·K)。产
性较差，因此该方法相较于溶液共混法具有填料分 生差异的主要原因是，熔融共混过程中填料和基体
布不均匀和质量分数低的不足。ZHANG 等 [44] 为了 之间的空隙率较高，引起更多的声子在界面处散射；
解决这两个问题，采用多级拉伸挤压的方式，通过 原位聚合过程中 PMMA 和 VTES-BNNSs 通过共价
连续的高剪切力调整 BNNSs 在高密度聚乙烯（HDPE） 键紧密相连，孔隙率低，声子在界面处失配情况减
