Page 109 - 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

2. 2 h-BN增强环氧树脂复合材料电学性能 升复合涂层的耐磨性能 [43-44] ，例如，羟基化BNNSs环氧

环氧树脂在电子领域的应用除要满足导热性要 复合涂层摩擦系数和磨损率分别降低了27%和58%。
求外，另一方面，材料的介电常数、介电损耗、击穿强 2. 4 h-BN增强环氧树脂复合材料防腐性能
度和能量密度等介电性能对其在电子领域中的实际 环氧树脂在涂料领域作为一种最常用的成膜物
应用也具有重要的意义 。然而，环氧树脂基复合材 质被广泛使用，但是在重腐蚀环境的条件下其涂层
[33]
料的介电性能不稳定和工作温度较低使其在实际应 的保护效果不佳，这是因为环氧树脂在成膜过程中，
用上受到限制。 溶剂的挥发会导致其涂层内部产生微孔和缺陷，使
h-BN 作为一种优异的电气绝缘材料，可以作为 腐蚀介质会更容易渗透涂层 。在环氧树脂中添加
[45]
一种理想填料来增强环氧树脂的电学性能。龚瑾 适量 h-BN 后，分散的 h-BN 片层在树脂中会形成复
等 研究发现 h-BN 质量分数、h-BN 粒径和偶联剂表 杂的网络结构，填补树脂中的空隙，从而可以阻止腐
[34]
面处理对环氧树脂复合材料介电特性都有着显著影 蚀介质的渗入。
响。律方成等 通过对 h-BN进行氟化剥离处理得到 2. 4. 1 h-BN表面改性改善分散性 健
[35]
改性 h-BN，制备了不同含量改性 h-BN 的环氧树脂 通过聚多巴胺改性 h-BN 可改善其在环氧树脂 康
科
应
工
复合材料。填料含量在 1%、2%、4% 和 8% 范围内，闪 中的分散性，从而提高复合材料的防腐性能。Chen 探
·
络电压整体获得提升，分别对应提升了 13. 94%、 等 通过在 h-BN 表面接枝多巴胺，成功将壳聚糖负 索
艺
用
学
[46]
安
16. 40%、18. 88% 和 13. 05%。Awais 等 将表面处理 载在改性 h-BN 表面得到一种新型复合材料。由于 全
[36]
开
技
视
的微米 h-BN 与核壳型二氧化钛/二氧化硅掺杂在环 改性 h-BN 优异的物理阻隔性能和复合材料在环氧 研
氧树脂中，发现其击穿强度大幅提升、介电损耗进一 树脂中的优异分散性能，使得复合涂层具有优异的 ·
点
发
究
术
步降低，证实了绝缘性能的增强。Yang 等 采用 防腐性能。在浸泡 30 d 后，涂层的电化学阻抗模值 环
[37]
BNNSs/碳纳米管涂覆在商用聚氨酯的泡沫骨架上， 仍达到 8. 44 × 10 Ω·cm 。Wang 等 通过在聚多巴 境
[47]
8
2
构建三维网络结构，合成的三维 BNNSs/碳纳米管/环 胺改性碳纤维表面化学接枝功能化BNNSs，将其用于
氧复合材料具有优异的电绝缘性能，填料添加量为 增强 BNNSs 与环氧树脂之间的界面黏附强度，独特
15% 时，可保持高于 10 Ω·m 的高电阻率。可见， 的杂化结构使环氧复合涂层具有优异的耐腐蚀性，
10
h-BN可以通过各种手段进一步增强环氧树脂复合材 电化学阻抗比纯环氧涂层高出 2 个数量级。Mirzaee
料的电绝缘性能。 等 利用廉价的三聚氰胺和硼酸前体并采用聚多巴
[48]
2. 3 h-BN 增强环氧树脂复合材料力学和摩 胺、KH550 偶联剂成功合成功能化 h-BN 纳米纤维
擦学性能 （Fh-BN），均匀分散的 h-BN 纳米纤维增加了腐蚀剂
纯环氧树脂固化后会呈现出韧性较低、脆性大 在环氧涂层中的扩散路径，延缓了电化学腐蚀反应。
和耐磨性较差的现象，而 h-BN 具有较高的拉伸模量 除了常见的聚多巴胺改性之外，一些其他途径
和拉伸强度，同时具备润滑性，将其适量添加进环氧 如酸碱功能化、表面生长聚合物等改性方法也能改
树脂中能极大地增强环氧树脂的力学性能以及耐磨 善 h-BN 分散性。Shi 等 以路易斯酸碱相互作用同
[49]
性 。例如将 h-BN 与碳纳米管、二硫化钼和氧化锌 时去角质和功能化 BNNSs，将制备的 BNNSs 作为水
[38]
等材料杂化后加入环氧树脂中获得纳米复合材料， 性环氧树脂防腐纳米填料，发现其能有效提高涂层
可以使得复合涂层在恶劣的滑动条件下仍能保持良 的阻隔性能和耐腐蚀性，涂层的保护效率值高达
好的摩擦学性能 [39-41] 。 Yu 等 [42] 利用立方氮化硼 99. 99%。Wu 等 将 h-BN 粉末经超声处理得到部分
[50]
（c-BN）与普通二维 h-BN 增强环氧树脂复合涂层，发 羟基化的 BN，并用水溶性支化聚乙亚胺通过路易斯
现当两者添加量都为 0. 5% 时，环氧树脂复合涂层的 酸碱相互作用对产物进行改性，发现聚乙亚胺提高
摩擦学性能最佳。其磨损率相比于纯环氧树脂，在 了 h-BN 在环氧树脂中的分散性和相容性，玻璃化转
干燥条件下，分别降低了 74. 86%、73. 61%；在海水条 变温度从 55. 22 ℃提升至 61. 55 ℃，这可能是聚乙亚
件下，分别降低了 69. 17%、68. 36%。而通过表面改 胺增加了环氧树脂的交联密度的原因。Sun等 在贻
[51]
性如羟基化 BNNSs、聚多巴胺改性接枝的 h-BN 极大 贝的启发下利用天然化合物漆酚的邻苯二酚基团与
增加了其在环氧树脂中的分散性和相容性，能大幅提 BNNSs 表面相互作用，合成 h-BN/漆酚复合材料，其

83