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综述与专论 周成飞·氮化硼 / 聚合物复合材料的制备及应用研究进展

功能化处理，然后，再将它与聚酰亚胺混合制备了
BN/PI 复合材料。结果表明，功能化处理增强了纳米
氮化硼在聚酰亚胺基质中的均匀分散性，并且，这种
BN/PI 复合材料的最终热分解温度高达 600℃。另外，
Joshi 等 [9] 还将纳米氮化硼粉体与聚芳醚酮（PAEK）
机械混合，用热压法制备了高性能的 BN/ PAEK 纳米
复合材料。

2 应用领域
2.1 导热材料
由于氮化硼具有高导热性 , 并且在空气中的热稳
图 1 儿茶素分子在 BNNTs 和 PVF 或 PVA 之间的连接
定性也较高，因此，以氮化硼 (BN) 为导热填料的聚合
作用
物基复合材料作为一类重要导热绝缘材料而颇受人们
重视。如 Wang 等 [10] 曾采用阳离子聚丙烯酰胺（CPAM） 料，以聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、丁醛或乙烯 -
乙烯醇为基质制备了它们的复合材料。结果表明，含
对六方氮化硼（H-BN）微粒进行功能化处理，然后，
BNNT 聚合物的导热系数提高了 20 倍以上，并保持
将其加入到聚碳酸酯（PC）基质中，以提高材料的
了良好的电绝缘性能。Zhang 等 [14] 还在 BN 表面共价
热导率。研究发现，改性后的氮化硼（CBN）颗粒在
PC 基质中取向而形成了导热通道。大面积取向 CBN 接枝端胺基丁二烯 - 丙烯腈（ATBN），并与羧基丁苯
橡胶（XSBR）复合，制备了具有良好热物理性能的
的形成显著提高了复合材料的热导率和热稳定性。就
热 界面 材 料。ATBN 官 能化 BN（ABN） 上的 氨 基与
含 20%（质量分数） CBN 的复合材料而言，其热导
−1
−1
率为 0.734 1 Wm K ，5% 热失重温度为 498.6 ℃， XSBR 链上的羧基之间具有较强的相互作用力，进一
步增强了填料与聚合物基质之间的界面结合。研究发
这分别比纯 PC 的要高 3.1 倍和 77℃。并且，在复合
现，在整个填料添加量的范围内，XSBR/ABN 纳米复
材料中依然还保留了 PC 基体的优异电绝缘性能。而
Terao 等 [11] 则用儿茶素对氮化硼纳米管进行表面改性， 合材料，与 XSBR/BN 纳米复合材料相比，表现出更
好的力学和热物理性能，表现出由于功能化而增强的
然后用改性的氮化硼纳米管 (BNNTs) 与聚乙烯醇缩甲
界面相互作用。并且，与 XSBR/BN 纳米复合材料相
醛（PVF）复合，制备了高 BNNT 含量（高达 10%）
比，XSBR/ABN 纳米复合材料的热导率更高（图 2）。
的 BNNTs / PVF 复合膜。结果表明，儿茶素改性可有
另外，Li 等 [15] 还用 3- 巯基丙酸为表面活性剂对
效地改善 BNNTs / PVF 复合材料的热导率。这是因为
氮化硼纳米片表面进行改性，再将它加入到光敏性聚
具有许多芳香环的儿茶素分子通过 π−π 键与纳米管表
酰亚胺（PSPI）前驱体中，研制了一种新型导热光
面有效地相互作用，即儿茶素类物质在 BNNT 和聚合
刻胶。结果表明，复合薄膜的热导率随氮化硼含量的
物之间发挥了重要的介导作用，从而改善了基质和填
增加而增加。当聚酰亚胺基质中含有 30%（质量分数）
料之间的热传递 ( 图 1)。另外，他们还采用类似的儿
的纳米级 BN 填料时，这种纳米复合材料的热导率高
茶素改性路线制备了高热导率的聚乙烯醇（PVA）/ 氮
−1
−1
达 0.47 Wm K 。并且，具有优异的热性能，玻璃化
化硼复合材料。
Jiang 等 [12] 采用简单的自由基聚合方法，将甲基 转变温度高于 360℃，热分解温度高于 460℃。
2.2 屏蔽材料
丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）链接枝到 BN 表面，再
而有关氮化硼 / 聚合物复合材料在屏蔽材料方面
将制备的 PGMA 接枝 BN 加入到到环氧树脂（EP）中，
以提高 EP 复合材料的热导率。添加体积份数为 3%、 9% 的应用，首先是可作紫外光屏蔽材料来使用。如 Fu 等 [16]
曾以氮化硼纳米球为填料制备了高韧性紫外光屏蔽聚
或 15% 的接枝改性 BN 到 EP 中，热导率可分别提高
合物复合材料。氮化硼材料具有约为 6.0eV 的宽带隙，
60%、203% 或 505%。同时，BN 的表面改性有利于
用作填料可显著改进聚合物基质的紫外光屏蔽性能。
增强填料与 EP 基质的相容性，降低了复合材料的表
观粘度。Zhi 等 [13] 则以氮化硼纳米管（BNNT）为填 另还发现，球状氮化硼作为填料可保持复合材料良好

年
2019 第 45 卷 ·17·