氮化硼对纳米洋葱碳/硅橡胶复合材料的介电和力学性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.005

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (1): 25-30.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.005

氮化硼对纳米洋葱碳/硅橡胶复合材料的介电和力学性能的影响

曾玉(), 唐鹿

江西科技学院协同创新中心，南昌 330098

收稿日期:2024-04-22 出版日期:2025-01-26 发布日期:2025-02-14
作者简介:曾玉（1983—），博士研究生，副教授，研究方向为聚合物基介电复合材料，77538322@qq.com
基金资助:
江西省教育厅科技项目重点项目(GJJ2202602)

Effects of boron nitride on dielectric and mechanical properties of onion⁃like carbons/silicone rubber composites

ZENG Yu(), TANG Lu

The Center of Collaboration and Innovation，Jiangxi University of Technology，Nanchang 330098，China

Received:2024-04-22 Online:2025-01-26 Published:2025-02-14

摘要/Abstract

摘要：

为提升硅橡胶的介电与力学性能，将零维的纳米洋葱碳（OLCs）和二维的氮化硼纳米片（BN）同时添加到硅橡胶（SR）中来制备OLCs/BN/SR复合材料。通过对所制备的复合材料进行系统研究，发现填料能均匀地分散在聚合物基体中，且OLCs/BN/SR复合材料的介电性能和力学性能明显增强。当1.2 %的纳米洋葱碳和9 %的氮化硼纳米片添加到硅橡胶时，复合材料的介电常数增加到7.31，而介电损耗则低至0.001 52。这主要是因为不同填料之间的协同作用增强了填料在聚合物基体中的分散性以及复合材料中增强的界面极化效应。复合材料也显示出良好的柔韧性，即断裂伸长率为748 %，而弹性模量则为227 kPa。因此，不同维度的低维填料之间的协同作用，能使得复合材料表现出的高介电常数、低介电损耗以及低弹性模量。

关键词: 硅橡胶, 纳米洋葱碳, 氮化硼纳米片, 介电性能, 力学性能, 复合材料

Abstract:

To improve the dielectric and mechanical properties of silicone rubber （SR）， zero⁃dimensional onion⁃like carbons （OLCs） and two⁃dimensional boron nitride nanoplates （BN） were added to SR to prepare OLCs/BN/SR composites. A systematic study on the as⁃prepared composites indicated that these two fillers were uniformly dispersed in the SR matrix， and the dielectric and mechanical properties of the composites were obviously enhanced. When 1.2 wt% OLCs and 9 wt% BN nanoplates were added to SR， the dielectric constant of the resultant composite increased to 7.31， and its dielectric loss was as low as 0.001 52. This may be attributed to an improvement in the dispersion of the fillers in the polymer matrix and an enhancement in the interfacial polarization effect in the composites resulting from a coordination effect between the different fillers. The composites also showed good flexibility with elongation at break of 748% and an elastic modulus of 227 kPa. In conclusion， the coordination between the low dimensional fillers with different dimensions enabled the composites to obtain a high dielectric constant， low dielectric loss and low elastic modulus.

Key words: silicone rubber, onion?like carbons, boron nitride nanoplates, dielectric property, mechanical properties, composites

中图分类号:

TQ333

曾玉, 唐鹿. 氮化硼对纳米洋葱碳/硅橡胶复合材料的介电和力学性能的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 25-30.

ZENG Yu, TANG Lu. Effects of boron nitride on dielectric and mechanical properties of onion⁃like carbons/silicone rubber composites[J]. China Plastics, 2025, 39(1): 25-30.

图/表 7

图1 复合材料的制备流程图

Fig.1 Scheme of the fabrication process of the composites.

图2 纳米洋葱碳和氮化硼的微观结构与形貌

Fig.2 Microstructure and SEM of OLCs and BN

图3 不同氮化硼含量的复合材料的表面形貌图

Fig.3 Surface morphologies of the composites with different content of BN

图4 复合样品1.2OLCs/3BN/SR的元素分布图

Fig.4 Elemental mapping of the 1.2OLCs/3BN/SR composite.

图5 复合材料的热稳定性能

Fig.5 Thermal properties of the composites

图6 复合材料的介电性能

Fig.6 Dielectric properties of the composites

图7 复合材料的力学性能

Fig.7 Mechanical properties of the composites.

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氮化硼对纳米洋葱碳/硅橡胶复合材料的介电和力学性能的影响

Effects of boron nitride on dielectric and mechanical properties of onion⁃like carbons/silicone rubber composites

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