[发明专利]一种六方氮化硼/对位芳纶纳米纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明一种六方氮化硼/对位芳纶纳米纤维复合材料及其制备方法，包括以下步骤，步骤1，将六方氮化硼分散液和对位芳纶纳米纤维分散液混合后超声，得到混合体系A，其中六方氮化硼的质量为六方氮化硼和对位芳纶纳米纤维总质量的10％～40％；步骤2，将混合体系A依次真空辅助过滤和热压干燥，得到六方氮化硼/对位芳纶纳米纤维复合材料；通过协同效应提升了复合材料的绝缘性能，使得两个原材料很好的进行结合，在保证提升绝缘性能的同时又尽可能的保留了材料的力学强度；解决了陶瓷材料六方氮化硼难加工的问题，制备出了具有一定柔性且高绝缘、高导热的复合材料，是一种无损的优异性能结合，为其他绝缘材料的研究提供了有益的参考。

技术领域

本发明属于电器绝缘和造纸技术交叉领域，具体为一种六方氮化硼/对位芳纶纳米纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电力设备的高压化、轻量化和集成化发展，电力设备对于绝缘材料的要求逐渐变得苛刻。因此，寻求一种优异的绝缘性能和导热性能结合的先进绝缘用材料成为热点。

对位芳纶纤维基绝缘材料由于具有优良的耐压强度、机械强度和热稳定性，自上世纪70年代起，广泛应用于发电机和变压器等电力设备当中。近年来伴随着纳米制备技术的进步，对位芳纶纳米纤维材料的制备也逐步变成现实可操作的事情。对位芳纶纳米纤维是一种直径在20-100nm之间的微观芳纶纤维，具有大比表面积和大长径比等特点，由其制备的复合材料目前在电器绝缘、海水净化和电池隔膜等领域展现出较好的应用前景。对位芳纶纳米纤维复合材料是一种经湿法成型制备的高性能芳纶纳米纤维基绝缘材料，继承了对位芳纶纤维材料优良的品质如高机械强度、高电绝缘性能、良好的阻燃性，但留有遗憾的是，对位芳纶纳米纤维材料和其他聚合物材料一样，存在导热性能一般，特别是在一些电力设备使用过程中产生的热量无法及时散出，致使绝缘材料热量聚集发生热失效甚至聚合物绝缘层材料分解。六方氮化硼(简写为h-BN)是一种具有类石墨烯层状结构的先进陶瓷材料，被称为“白色石墨”，相比其他导热材料，六方氮化硼化学性质稳定、导热性能优异、绝缘性能突出，被当作优异的导热绝缘填料广泛应用于电子封装及储能材料领域。但六方氮化硼作为陶瓷材料，固有的脆性和不易加工性使得其进一步应用得到了限制。目前，将二者进行结合制备复合材料至今未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种六方氮化硼/对位芳纶纳米纤维复合材料及其制备方法，产物轻质、导热性能突出、绝缘性能优异，易于加工，为先进电器绝缘用复合材料提供了新方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种六方氮化硼/对位芳纶纳米纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将六方氮化硼分散液和对位芳纶纳米纤维分散液混合后超声，得到混合体系A，其中六方氮化硼的质量为六方氮化硼和对位芳纶纳米纤维总质量的10％～40％；

步骤2，将混合体系A依次真空辅助过滤和热压干燥，得到六方氮化硼/对位芳纶纳米纤维复合材料。

优选的，步骤2中所述真空辅助过滤的压力为0.5～0.9MPa。

优选的，步骤2中所述的热压干燥在80～200℃下进行20～30min。

优选的，步骤1中所述的超声时间为10～60min。

优选的，步骤1中所述的对位芳纶纳米纤维分散液按如下步骤得到，

步骤1，将氢氧化钾加入到二甲基亚砜中得到混合体系B，其中氢氧化钾的质量与二甲基亚砜的体积之比为1.5g：(300～600ml)；

步骤2，将对位芳纶纳米纤维加入到混合体系B中得到混合体系C，其中对位芳纶纳米纤维的质量与混合体系B的体积之比为1.0g：(300～600ml)；。

步骤3，将混合体系C搅拌，直至混合体系C呈深红色，得到混合体系D；