一种镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种环氧树脂(EP)复合材料及其制备方法，特别涉及一种镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002]环氧树脂是指分子结构中含有环氧基的热固性高分子化合物。大部分环氧树脂固化前为透明粘稠状，不具备力学性能，固化后的环氧树脂具有良好的物理和化学性能，可以和金属或非金属之间产生很强的粘合力，且介电性能优异，热膨胀系数小，制品尺寸稳定性好，力学性能优良。由于上述环氧树脂的各种优点，其受到各行各业的青睐并被广泛的应用于航空、航天、电子信息、汽车及国防科技等领域，同时也是当前研究的热点。但是环氧树脂最大的缺点是交联固化后较脆，将一些微纳米颗粒填充于环氧树脂中可以很好的改善这一缺点，同时也能提高环氧树脂的一些性能(导电、导热等)。其中，氮化硼因其优异的导热性和耐热性而被广泛的应用于环氧树脂的改性，而利用碳系材料诸如碳纳米管、碳纤维等提高环氧树脂的导电性也是当前研究的热点。
【发明内容】
[0003]要解决的技术问题
[0004]为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料及制备方法，该方法制备的镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料可以显著的提高环氧树脂的导电性、导热性和耐热性。
[0005]技术方案
[0006]—种镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料，其特征在于组份的重量份为:环氧树脂100、镀银氮化硼1?20、膨胀石墨1?10、固化剂10?30、促进剂1?10和稀释剂正丁基缩水甘油醚1?20。
[0007]所述环氧树脂为:双酸A型环氧树脂或双酸F环氧树脂。
[0008]所述镀银氮化硼中的氮化硼为粒径为1?5μπι的六方氮化硼。
[0009]所述固化剂为苄基二甲胺BDMA或低分子聚酰胺203#。
[0010]所述促进剂是2，4，6_三(二甲氨基甲基)苯酚DMP-30或苄基二甲胺BDMA。
[0011 ]所述膨胀石墨为200目膨胀石墨。
[0012]—种制备所述镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下:
[0013]步骤1、膨胀石墨填充前的预处理:将膨胀石墨分散于溶剂之中，再加入表面活性剂并高速搅拌的同时升温至60°C，持续30?40min，使膨胀石墨在溶剂中分散均勾；
[0014]步骤2:将环氧树脂与促进剂、固化剂和稀释剂进行混合，然后升温反应体系至60°C，再加入镀银氮化硼和预处理后的膨胀石墨，使其与上述反应体系充分混合，密闭系统；
[0015]步骤3:分散均匀后将反应器抽真空至0.1?0.2MPa以排除环氧树脂基体内的气泡；
[0016]步骤4:后将其浇入模具内进行浇注成型后减压除去溶剂，并保持温度在60°C使其进行热固化，24h后取出便得到镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料。
[0017]所述镀银氮化硼是对氮化硼进行镀银处理得到镀银氮化硼，镀银过程为:
[0018]步骤(1)、镀银前氮化硼的表面处理:采用四氢呋喃和丙酮的混合液对氮化硼进行表面处理，再用氢氟酸和盐酸的混合液进行表面刻蚀处理;再用二水合氯化亚锡与盐酸的混合溶液对氮化硼进行敏化处理，再利用硝酸和硝酸银的混合溶液进行活化处理，最后利用去离子水洗涤使其PH呈中性；
[0019]所述四氢呋喃和丙酮的混合液的质量比为3:2;所述氢氟酸和盐酸的混合液为
0.5mol.L—1 ；
[0020]步骤(2)、氮化硼表面的化学镀银:将表面处理后的氮化硼置于0.2H1O1.L—1水合肼溶液或0.5mol.L—1甲醛溶液中，超声lOmin?20min使其分散均匀，再将银氨溶液倒入，超声并搅拌持续30min，镀银反应结束。
[0021]所述溶剂是N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或者二甲苯(DMB)。
[0022]所述表面活性剂为γ -氨丙基三乙氧基硅烷ΚΗ550或γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烧ΚΗ570。
[0023]有益效果
[0024]本发明提出的一种镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料及制备方法，氮化硼、膨胀石墨、银三者均能增强了环氧树脂的导热性，并且膨胀石墨与银还能大大提高环氧树脂的导电性。其制备方法是先将氮化硼通过化学镀银的方法镀上一层银层，再将其二者与环氧树脂在固化剂和促进剂的作用下进行固化反应，使其二者均均匀的分散于环氧树脂基体中而制得。该方法操作简便，易实现工业化生产。制得的复合材料的导电性，导热性均明显提高，环氧树脂的热导率约为0.2W/m.K，表面电阻率约为1013Ω，当环氧树脂、镀银氮化硼、膨胀石墨的配比为10:2:1时，其热导率为1.8胃/111.1(，表面电阻率为2.1\1030。
【附图说明】
[0025]图1:氮化硼的SEM图像
[0026]图2:镀银氮化硼的SEM图像
[0027]图3:膨胀石墨的SEM图像
[0028]图4:镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料的SEM图像
【具体实施方式】
[0029]现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
[0030]本发明镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料的制备方法步骤如下:
[0031 ] (1).镀银前氮化硼的表面处理
[0032]a.先用四氢呋喃和丙酮的混合液(质量比为3: 2)进行表面处理，除去一些杂质及有机残留物(油等)。再用氢氟酸和盐酸的混合液(0.5H1O1.L—1)进行表面刻蚀处理，增加表面粗糙度，利于银粒子吸附在其表面。
[0033]b.镀银前先利用二水合氯化亚锡与盐酸的混合溶液对氮化硼进行敏化，再利用硝酸和硝酸银的混合溶液进行活化，增加其表面的活化点，提高镀银效果，然后利用去离子水洗涤使其PH呈中性。
[0034](2).氮化硼表面的化学镀银
[0035]将活化后的氮化硼置于水合肼溶液(0.2mo 1.L—1)或甲醛溶液(0.5mo 1.L—1)中，超声lOmin?20min使其分散均匀，再将配置好的银氨溶液缓缓倒入其中，超声并搅拌持续30min，直到镀银反应结束。
[0036](3).膨胀石墨填充前的预处理:
[0037]先将膨胀石墨分散于溶剂之中，在用表面活性剂处理过膨胀石墨后将其置于溶剂中并高速搅拌的同时升温至60°C，持续30?40min，使膨胀石墨在溶剂中分散均勾。
[0038](4).镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料的制备:
[0039]取环氧树脂加入到反应器内，并加入促进剂、固化剂、稀释剂等，高速搅拌的同时将反应器内的温度至60°C，再加入镀银氮化硼、预处理后的膨胀石墨，使其与上述反应体系充分混合，密闭系统，分散均匀后将反应器抽真空至0.1?0.2MPa以排除环氧树脂基体内的气泡，后将其浇入模具内进行浇注成型后减压除去溶剂，并保持温度在60°C使其进行热固化，24h后脱模取出便得到镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料。
[0040]实施案例1:
[0041 ] (1).镀银前氮化硼的表面处理
[0042]a.取2g氮化硼在15ml的THF和丙酮的混合液中超声分散lOmin，然后抽滤后得到已除去表面杂质及有机残留物(油等)的氮化硼。再将其置于20ml氢氟酸和盐酸的混合液(0.5mol.L—0中，静置8h。
[0043]b.将a中得到的氮化硼放入20mlSnCl2.2H20与盐酸的混合溶液中，超声30min后，抽滤得到已经敏化的氮化硼。烘干后将其放入15ml硝酸和硝酸银的混合溶液并超声25min后，将其抽滤，并用去离子水洗涤使其PH呈中性，得到敏化活化的氮化硼。
[0044](2).氮化硼表面的化学镀银
[0045]a.银氨溶液的配置
[0046]称取2.5g硝酸银并将其溶于50ml去离子水，待到硝酸银完全溶解后开始往硝酸银溶液中滴加氨水，溶液变浑浊，继续滴加氨水溶液变澄清，此时银氨溶液制备完成。
[0047]b.将氮化硼分散于还原剂中
[0048]将活化后的2g氮化硼置于100ml甲醛溶液(0.5mol.L—0中，超声15min使其分散均匀，再将a中配置好的银氨溶液缓缓倒入其中，超声并搅拌持续30min，直到镀银反应结束。
[0049](3).膨胀石墨填充前的预处理:
[0050]先将0.lg膨胀石墨分散于20mlDMF之中，再加入15mlKH550后高速搅拌的同时升温至60°C，持续搅拌30min，使膨胀石墨在DMF中分散均匀。
[0051 ] (4).镀银氮化硼/膨胀石墨/环氧树脂复合材料的制备:
[0052]将10g双酚A型环氧树脂加入到反应器内，并加入1克2，4，6_三(二甲氨基甲基)苯酚、2g苄基二甲胺(BDMA)、lg正丁基缩水甘油醚，高速搅拌的同时将反应