Page 107 - 涂料工业2024年第02期电子刊

陈 鑫等：六方氮化硼增强环氧树脂基复合材料的研究进展

环氧树脂具有加工性好、耐化学性较强、绝缘性
能好和粘接性能高等优点，广泛应用于金属保护涂
层、电器封装、功能涂层等领域 [1-3] 。然而，一方面由
于环氧树脂固化后的高交联密度，导致其脆性大且
断裂韧性低，另一方面，对于溶剂型高温固化环氧涂
层，溶剂挥发时会造成大量的孔洞和缺陷，从而降低
涂层的耐腐蚀性 ，这些问题极大地限制了环氧树脂
[4]
的实际应用。
为解决上述问题，目前最可行的方法之一是通
过添加纳米填料来提高环氧树脂的各项性能。石墨
烯是一种新型的具有二维层状结构的纳米材料，具
（a）—石墨
备良好的机械性能、热力学性能、电学性能，因其优
健
异的物理化学性质，可以通过物理阻隔与电化学反
康
工
科
探
应阻断显著提升有机涂料的防腐性能 [5-6] 。但是石墨 应
·
烯的共轭结构导致其与水、有机溶剂以及聚合物的
用
艺
学
索
相容性较差，因而增加了它在涂料领域实际应用过 安
视
研
开
技
程中的难度，并且石墨烯具有高导电性，在腐蚀中后 全
期可能会加速腐蚀的进行。 ·
术
点
发
究
近年来，类石墨烯的二维层状材料成为研究热 环
点，其中六方氮化硼（h-BN）具有与石墨类似的结构， 境
常被称为“白色石墨”，其纳米片（BNNSs）被称为“白
色石墨烯”。同时 BNNSs 也具备石墨烯类似的优
[7]
点，例如较高的机械强度、良好的导热性、优良的抗
氧化性和抗渗透性 ；此外，BNNSs 还有独特的绝缘
[8]
（b）—h-BN
性，这些特性使得其在绝缘导热填料、深紫外光源、
? ? ?
[9]
介电层等方面得到应用 。因此，本文将在介绍 h-BN
图1 石墨和 h-BN的晶体结构
的结构特点的基础上，总结一些改性与分散方法，阐 Fig. 1 Crystal structures of graphite and hexagonal boron nitride
述其增强环氧树脂各种性能的研究进展，最后展望
的方式也是一致的，形成紧密闭合的六方闭合环，在硼
h-BN/环氧树脂复合材料的发展前景。
原子的上下方周围都覆盖氮原子。此外，BNNSs也具
1 h-BN概述 有独特的结构特点，例如由于 π键离域电子减少所导
致的宽带隙，使其具有电绝缘性并呈现出无色外观 。
[9]
1. 1 h-BN的结构与性能特点
h-BN 的结构晶体与石墨相类似，是一种六方晶
格中 B 原子和 N 原子交替形成、由 sp 键合组成的层
2
状结构材料（图 1） [10-11] 。然而 h-BN 的原子平面堆积
方式与石墨有所区别，在石墨中，交替的 C 原子是位
于相邻平面六边形中心的正上方或正下方（即
图2 BNNSs的晶体空间结构示意图
ABAB）；而在 h-BN 中，B 原子位于相邻平面 N 原子的
Fig. 2 Schematic diagram of the crystal structure of BNNSs
正上方或正下方（即 AA′AA″），层间距约为 0. 33 nm，
B—N 键长约为 0. 144 nm，其中层间吸引力主要为弱 1. 2 h-BN的制备
范德华力 [11-12] 。 目前，h-BN 的制备方法大致可以分为“自上而
BNNSs与石墨烯的层状结构相类似（图2） ，杂化 下”和“自下而上”两大类，“自上而下”是指将大颗粒
[13]

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