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陽(yáng)離子化紙漿/改性氮化硼納米片復(fù)合紙的制備和導(dǎo)熱性能研究

2025-06-12 00:00:00李明琴田秀枝蔣兵拜浩哲高新宇劉沛廷劉流蔣學(xué)
中國(guó)造紙 2025年4期
關(guān)鍵詞:改性

作者簡(jiǎn)介:,在讀碩士研究生;研究方向:功能紙的制備與性能研究。

關(guān)鍵詞:陽(yáng)離子化紙漿;3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨;氮化硼納米片;復(fù)合紙 中圖分類號(hào):TS763 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI: 10.11980/j.issn.0254-508X.2025.04.007

Preparationand Thermal Conductivity Studyof Cationized Pulp/Modified Boron Nitride Nanosheet Composite Paper

LI Mingqin1TIAN Xiuzhi'*JIANG Bing2BAI Haozhe3GAO Xinyu3LIU Peiting1LIU Liu1JIANG Xue1*

(1.SchoolofLighdstrcedgiUesitfeedo'airc;

2.JiangsuGdengKniingCoduzhogsurovince55o;3.igerSurfaceThlogNewaterials(zo) Co.,Ltd.,Suzhou,Jiangsu Province,215400) ( E-mail:4625@sust. edu. cn; jiangx@sust.edu.cn)

Abtract:Cationizedpulp(CMCF)waspreparedbyreactingsoftwodfiberswith3-chloro-2-hydroxypropytrimethyammonmchloride, whilechitosanoligosaccharidemodifiedoronniridenanosheets(OSBNs)werebtainedviaallmillngofxagonaloroniride withchitosanoligosaccharideasanuxiliaryagent.TheresultsshowedthatCOSBNSswereretainedintheCMCFmatrixthroughelectro staticadsorption,hdrogenbond,ndtherinteractios.TeitroductionofOBNsfacilitatedteforatioofthealouctio pathways.When the COSBNNSs content reached 30 % ,the resulting thermal conducting composite paper CMCF/COSBNNSs exhibited a maximumthermalconductivityof2.O7W(m·K)andamaxstranof3.66MPa,demonstratingbothhighmechanicalstrengthandtheal conductivity,making it a promising candidate for thermal management applications.

Keywords:cationizedpulp;3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammoniumchloride;boronnitride nanoshets;compositepaper

近年來(lái),電子產(chǎn)品高速發(fā)展,且電子設(shè)備的功率和能量密度急劇增加,大量熱量隨之產(chǎn)生,嚴(yán)重影響電子設(shè)備的使用壽命及性能,容易引發(fā)火災(zāi)和爆炸等危害2。因此,電子設(shè)備有效的散熱成為一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

纖維素是自然界分布最廣3、含量最多的一種多糖,具有可再生性、可持續(xù)性和可生物降解性4。纖維素紙具有優(yōu)異的機(jī)械性能、多樣的可加工性、成本低廉5等優(yōu)點(diǎn),可以作為柔性可穿戴電子設(shè)備的基材。但纖維素本身熱導(dǎo)率很低,在 的范圍內(nèi),難以滿足電子設(shè)備高的散熱要求7-8],添加導(dǎo)熱填料(碳材料、陶瓷或金屬)已被證明是提升導(dǎo)熱性能的有效方法2。盡管有多種方法改善電子設(shè)備導(dǎo)熱性能,但目前報(bào)道的纖維素復(fù)合材料的熱導(dǎo)率仍不高,主要是由于填料無(wú)序分散,導(dǎo)致界面熱阻較高。因此,控制填料的取向,是提高熱導(dǎo)率、形成較完整導(dǎo)熱通路、降低界面熱阻[并提升纖維素紙基材料熱管理性能的有效途徑。

六方氮化硼(h-BN)具有顯著層狀結(jié)構(gòu),又稱為白色石墨烯,其具有良好導(dǎo)熱性、抗氧化性、電絕緣性和熱穩(wěn)定性1I-2],所制備的氮化硼納米片(BNNSs)性能更好,是制備導(dǎo)熱絕緣聚合物基復(fù)合材料最常用的填料[13]。目前,流延法、磁力電場(chǎng)、熱壓等方法被廣泛用于在聚合物基體中對(duì)填料進(jìn)行取向[2.14。但磁場(chǎng)和電場(chǎng)不僅給電子絕緣器件帶來(lái)嚴(yán)重的信號(hào)干擾問(wèn)題,而且步驟繁瑣,技術(shù)要求高。王秀等[1]利用h-BN和TEMPO氧化納米纖維素(TOCNF)制備具有不同孔隙結(jié)構(gòu)的 h -BN/TOCNF導(dǎo)熱氣凝膠;陳思宇等通過(guò)表面改性纖維素,將纖維素與石墨烯復(fù)合制備高導(dǎo)熱納米復(fù)合材料;Chen等通過(guò)可控真空輔助過(guò)濾將BNNSs引入到芳綸納米纖維紙中,制備高導(dǎo)熱性紙基復(fù)合材料。由此可知,在紙張中加填BNNSs可以改善紙張導(dǎo)熱性能[18]

研究表明,BNNSs容易團(tuán)聚,在沒(méi)有其他條件干預(yù)下,BNNSs在紙張內(nèi)部的自發(fā)分布不均,難以形成完整的導(dǎo)熱通路;BNNSs和紙漿纖維之間結(jié)合力較弱,將其作為填料留著率也不高。為解決上述問(wèn)題,需對(duì)紙漿或BNNSs進(jìn)行改性以提高填料留著率并改善分布均勻性。拜浩哲研究了BNNSs經(jīng)殼寡糖輔助球磨改性的方法,得到殼寡糖改性氮化硼納米片(COSBNNSs),殼寡糖結(jié)構(gòu)和纖維素的葡萄糖單元相似,根據(jù)相似相溶原理,殼寡糖改性可改善BNNSs在紙張中的分布均勻性。另一方面,由于COSBNNSs帶負(fù)電荷,理論上與帶正電的基體更易結(jié)合,因此本研究致力于紙漿的陽(yáng)離子化改性20-2以獲得BNNSs留著率更高且分布更均勻的復(fù)合紙,形成更完善的導(dǎo)熱通路,提升復(fù)合紙的導(dǎo)熱性能。

1實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

針葉木漿板購(gòu)自河南惠寧紙業(yè)有限公司,采用德國(guó)FRANK-PTI公司的P40110.E000型PFI磨進(jìn)行制漿處理,根據(jù)TAPPI標(biāo)準(zhǔn) ( T2 4 8 s p-0 0 ) ,控制打漿條件為:打漿間隙 1 m m 、漿濃 10 % 、轉(zhuǎn)速 6 0 0 r / m i n 制備纖維素原纖維(CF);六方氮化硼( ,橫向尺寸 )、殼寡糖、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、氫氧化鈉、異丙醇均購(gòu)自阿拉丁試劑(上海)有限公司;殼寡糖經(jīng)一步球磨法制備改性氮化硼納米片(COSBNNSs)作為填料。

真空泵(DCS-041PT,日本);紙樣抄取器(ZQJ1-B-Ⅱ,陜西科技大學(xué)造紙機(jī)械廠);微孔過(guò)濾膜(直徑 5 0 m m ,天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);超聲細(xì)胞粉碎機(jī)(SM-650A,德國(guó))。

1.2陽(yáng)離子化紙槳的制備

將打漿度 $3 0 \ { ^ { \circ } \mathrm { S R } }$ 的針葉木漿在異丙醇/水混合溶劑(異丙醇和水的質(zhì)量比為 1 : 1 )中進(jìn)行溶脹處理后,與改性劑3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)制備陽(yáng)離子化紙漿(CMCF)。具體方法為:將針葉木漿、異丙醇及去離子水在 $4 0 \ { ^ \circ } \mathrm { C }$ 下攪拌3 0 m i n ,以充分分散;向體系內(nèi)加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨,以NaOH調(diào)節(jié) 值至11\~12,在 下,反應(yīng) 6 h 。反應(yīng)物中針葉木漿(絕干質(zhì)量,下同)、異丙醇/水混合溶劑與改性劑的質(zhì)量比為 1 : 3 :3。反應(yīng)結(jié)束后,產(chǎn)物經(jīng)抽濾洗滌多次,以去除殘留物,最終制得CMCF。

1.3 導(dǎo)熱復(fù)合紙的制備

將一定量COSBNNSs溶液置于超聲細(xì)胞粉碎機(jī)超聲處理 2 0 m i n 以均勻分散在CMCF中,隨后室溫磁力攪拌 。最后,將所得混合溶液在抽濾裝置中進(jìn)行抽濾,再在紙頁(yè)抄片器上進(jìn)行干燥,得到導(dǎo)熱復(fù)合紙(CMCF/COSBNNSs)。在CMCF/COSBNNSs導(dǎo)熱復(fù)合紙的制備中,紙張質(zhì)量為 ,通過(guò)微孔過(guò)濾膜真空抽濾成微孔過(guò)濾膜大小圓紙片,紙張面積為 ,紙張定量均為 。根據(jù)COSBNNSs的含量(0、 10 % 、 20 % 、 30 % 和 4 0 % )命名導(dǎo)熱復(fù)合紙樣品分別為CMCF紙、10-CMCF/COSBNNSs、20-CMCF/COSBNNSs、 30-CMCF/COSBNNSs、40-CMCF/COSBNNSs。

1.4 性能表征

利用掃描電子顯微鏡(SEM,VEGA3SBH,捷克TESCAN公司)觀察紙漿改性前后的表面形貌,以及觀察通過(guò)液氮脆性斷裂方法所制紙張的截面形態(tài)。采用纖維表面電位分析儀(PCD-03,英國(guó)Malvern公司)測(cè)試紙漿表面Zeta電位,將紙漿分散至 5 0 0 m L 去離子水中,測(cè)試樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù) lt; 5 % 。通過(guò)傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR,VECTOR22,德國(guó)Bruker公司)分析樣品的化學(xué)成分。采用X射線衍射儀(XRD,D8Advance,德國(guó)Bruker公司)分析樣品的晶型結(jié)構(gòu)。采用熱常數(shù)分析儀(TP2200,瑞典HotDiskAB公司)測(cè)定復(fù)合紙的熱導(dǎo)率,并在室溫下進(jìn)行熱導(dǎo)率測(cè)試。采用紅外熱成像儀(i7,美國(guó)FLIRSystemOU公司)觀測(cè)復(fù)合紙表面溫度傳遞速度。采用拉伸測(cè)試儀(AI-7000-NGD,高特威爾檢測(cè)儀器(青島)有限公司)測(cè)試紙張機(jī)械性能,加載速率

2結(jié)果與討論

2.1 陽(yáng)離子改性劑用量對(duì)CF表面Zeta電位以及結(jié)構(gòu)的影響

在CMCF的制備過(guò)程中,醚化反應(yīng)使纖維陽(yáng)離子化,引入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨陽(yáng)離子基團(tuán)以屏蔽纖維表面負(fù)電荷。陽(yáng)離子改性后,紙漿纖維表面帶正電荷基團(tuán)與帶負(fù)電荷的填料產(chǎn)生靜電吸附作用,使填料留著率提高,CMCF濾水性能好,吸附陰離子分散劑的能力強(qiáng)。

圖1為CMCF的實(shí)驗(yàn)條件探究。由圖1可知,隨著陽(yáng)離子改性劑質(zhì)量濃度的增加,CF表面的Zeta電位先逐漸增加,隨后趨于穩(wěn)定。這可能是由于CF表面與改性劑結(jié)合的活性位點(diǎn)數(shù)量有限所致。由于陽(yáng)離子改性劑需在堿性環(huán)境中與CF發(fā)生反應(yīng), 值對(duì)

CF表面活性基團(tuán)的數(shù)量具有顯著影響。 值過(guò)低會(huì)導(dǎo)致催化活化反應(yīng)不充分, 值過(guò)高則可能引發(fā)改性劑的水解。此外,反應(yīng)溫度對(duì)改性過(guò)程也有重要影響,反應(yīng)溫度過(guò)高會(huì)加速醚化產(chǎn)物的分解,而反應(yīng)溫度過(guò)低則會(huì)減緩分解速率。為了提高填料留著率,應(yīng)以CF表面Zeta電位達(dá)到穩(wěn)定為最佳改性方案。綜合考慮以上因素,最佳改性條件如下:針葉木紙漿、異丙醇和改性劑的質(zhì)量比為 1 : 3 : 3 ,反應(yīng) 值為11\~12,反應(yīng)溫度為 ,反應(yīng)時(shí)間為 6 h 。CMCF的Zeta電位可達(dá)到圖1(c所示的 。纖維的改性程度對(duì)COSBNNSs的留著率具有顯著影響,進(jìn)而對(duì)導(dǎo)熱復(fù)合紙的性能也起著關(guān)鍵作用。

圖2為CF與CMCF的FT-IR、XRD、EDS譜圖,其中CMCF和CF的FT-IR譜圖如圖 2 ( a) 所示。由圖2(a)可知,CF中2900和 處的伸縮振動(dòng)峰分別對(duì)應(yīng)于多糖分子骨架中的一C一H和一OH鍵。相比之下,CMCF在 處出現(xiàn)的峰被認(rèn)為是陽(yáng)離子改性劑與CF之間醚化生成的C一O一C鍵,在

Fig.1Exploration of experimental conditions in CMCF
圖1CMCF實(shí)驗(yàn)條件探究圖2CF與CMCF的FT-IR、XRD和EDS譜圖Fig.2FT-IR,XRD,and EDS spectra of CFand CMCF

1360和 出現(xiàn)的特征峰則對(duì)應(yīng)于陽(yáng)離子基團(tuán)中—CH—和N—CH—。CF和CMCF具有相同的X射線特征衍射峰(圖2(b)),表明3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨改性劑對(duì)CF的晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有顯著影響。CMCF的EDS譜圖(圖2(c))顯示了N元素在CMCF表面的存在及其均勻分布,進(jìn)一步證明了陽(yáng)離子改性劑成功接枝到了CF的表面。

圖3為CF與CMCF在不同放大倍數(shù)下的SEM圖。由圖3可知,CMCF相比CF表面更粗糙,結(jié)合圖2結(jié)果,推測(cè)為在紙槳陽(yáng)離子改性的過(guò)程中,改性劑負(fù)載到了CF表面,導(dǎo)致纖維表面變粗糙[20]。但CMCF表面未出現(xiàn)裂痕,表明改性劑對(duì)于纖維形態(tài)沒(méi)有損傷。

2.2CMCF/COSBNNSs的形貌結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)分析

圖4(a)為導(dǎo)熱復(fù)合紙的SEM圖。由圖4(a)可知,由于CMCF上的陽(yáng)離子基團(tuán)屏蔽了CF表面的負(fù)電荷,使其帶正電,而COSBNNSs表面帶負(fù)電,因此CMCF通過(guò)靜電吸附和氫鍵等作用使COSBNNSs均勻地留著在CMCF上。成紙后,COSBNNSs在CMCF/COSBNNSs中均勻分布,不發(fā)生團(tuán)聚。隨著CMCF/COSBNNSs中填料比例的增加,CMCF/COSBNNSs表面被填料覆蓋的區(qū)域逐漸增大,填料含量達(dá)到一定程度時(shí),CMCF/COSBNNSs表面將被填料完全覆蓋。圖4(b)為CMCF/COSBNNSs的EDS譜圖。由圖4(b)可知,通過(guò)CMCF的作用,COSBNNSs中的B元素能夠在CMCF/COSBNNSs表面均勻分散,表明COSBNNSs納米片被CMCF有效地均勻留著。圖4(c)展示了不同COSBNNSs含量的CMCF/COSBNNSs的FT-IR譜圖。由圖4(c)可知,CMCF在 處的O—H伸縮振動(dòng)和N一H伸縮振動(dòng)重疊峰,在 處有CMCF的C—O—C和C—H變形振動(dòng)峰。COSBNNSs在810和 處的特征峰主要?dú)w因于面外B一N—B彎曲變形和B—N伸縮振動(dòng)22。隨著COSBNNSs含量的增加,其特征吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),表明COOSBNNSs含量對(duì)特征吸收峰的強(qiáng)度存在影響。同時(shí)FT-IR譜圖表明,在成紙過(guò)程中CMCF/COSBNNSs的化學(xué)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定,未發(fā)生明顯變化。圖4(d)為不同COSBNNSs含量的CMCF/COSBNNSs的XRD圖譜。由圖4(d)可知,在保持CMCF含量不變的前提下,隨著COOSBNNSs含量的增加,在 處觀察到COSBNNSs的強(qiáng)衍射峰,并且該峰強(qiáng)度隨著COSBNNSs含量的增加而增強(qiáng),表明成紙過(guò)程中COSBNNSs的晶型得到了良好的保留。此外,CMCF的衍射峰明顯出現(xiàn)在 ,并且隨著COSBNNSs的加入,CMCF的衍射峰強(qiáng)度也有所增強(qiáng)。

圖3不同放大倍數(shù)下CF與CMCF的SEM圖Fig.3SEMimages of CF and CMCF atdifferent magnifications
圖4CMCF/COSBNNSs形貌結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)表征圖Fig.4Morphologicaland chemical structure characterization of CMCF/COSBNNSs

這表明COSBNNSs可能與CMCF形成了某種緊密結(jié)構(gòu),影響了CMCF的結(jié)晶強(qiáng)度,但未改變其晶型結(jié)構(gòu)。同時(shí),COSBNNSs與CMCF的緊密結(jié)合有助于提高CMCF/COSBNNSs的熱導(dǎo)率。

2.3CMCF/COSBNNSs的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能

為研究CMCF/COSBNNSs的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能,采用熱常數(shù)分析儀和拉伸測(cè)試儀表征CMCF/COSBNNSs的導(dǎo)熱系數(shù)和應(yīng)力應(yīng)變性能,結(jié)果如圖5和圖6所示。

圖5(a)為不同COSBNNSs含量的CMCF/COSBNNSs的面內(nèi)熱導(dǎo)率。由圖5(a)可知,隨著COSBNNSs含量的增加,CMCF/COSBNNSs的面內(nèi)熱導(dǎo)率顯著提升,在COSBNNSs含量為 3 0 % 時(shí),達(dá)到最高值 相較于CMCF紙( ,提升了 8 4 1 % 。然而,當(dāng)COSBNNSs含量增至 4 0 % 時(shí),面內(nèi)熱導(dǎo)率下降至 1 . 5 7 W / ( m ? K ) ,這可能是由于40-CMCF/COSBNNSs中出現(xiàn)的微相分離現(xiàn)象所致。由于COSBNNSs表面的一OH、 基團(tuán)與CF上的一 ? O H 、 基團(tuán)的相互作用,COSBNNSs通過(guò)靜電吸附和氫鍵等作用力緊密吸附在CMCF上,形成有序排列,構(gòu)建了導(dǎo)熱路徑,實(shí)現(xiàn)了CMCF/COSBNNSs中聲子振動(dòng)的快速有效傳遞,減少了熱量的積累。該結(jié)果在圖5(b的紅外熱成像分析中也得到了印證。如圖5(b)所示,將4個(gè)CMCF/COSBNNSs樣品置于 加熱臺(tái)上,30-CMCF/COSBNNSs表現(xiàn)出最低溫度與最快的升溫速度,在50s時(shí)達(dá)到 ,歸因于其較高的面內(nèi)熱導(dǎo)率。其他CMCF/COSBNNSs復(fù)合紙的溫差與熱導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果基本一致:在50s時(shí),隨著導(dǎo)熱率的提升,升溫趨勢(shì)表現(xiàn)為先逐步遞減,由于COSBNNSs含量增多,導(dǎo)熱率下降,40-CMCF/COSBNNSs復(fù)合紙紅外熱成像溫度會(huì)有所上升。50s時(shí),10-CMCF/COSBNNSs、20-CMCF/COSBNNSs最高溫度分別為49.4和 ,40-CMCF/COSBNNSs溫度為 ,略低于10-CMCF/COSBNNSs。

如圖6所示,除了有效提升CMCF/COSBNNSs的導(dǎo)熱性能外,COSBNNSs的加入也顯著改善了CMCF/COSBNNSs的力學(xué)性能。圖6(a)和圖6(b)分別展示了不同COSBNNSs含量下CMCF/COSBNNSs的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和楊氏模量。由圖6(a)可知,隨著COSBNNSs含量的增加,CMCF/COSBNNSs的最大應(yīng)力先下降后上升,從CMCF紙的40.03MPa降至20-CMCF/COSBNNSs的 ,繼續(xù)添加COSBNNSs,

Fig.5Thermalconductivityperformance ofCMCF/COSBNNSs
圖6 CMCF/COSBNNSs的力學(xué)性能Fig.6Mechanical properties of CMCF/COSBNNSs

30-CMCF/COSBNNSs的最大應(yīng)力增加至 3 3 . 6 6 M P a ,相比于CMCF紙整體減少了 1 5 . 9 % 。斷裂伸長(zhǎng)率與最大應(yīng)力的變化趨勢(shì)一致,呈先下降后上升的趨勢(shì)。這可能是由CMCF紙具有致密的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),因此機(jī)械性能較強(qiáng);而脆性COSBNNSs的加人會(huì)導(dǎo)致CMCF/COSBNNSs的機(jī)械性能下降,可能與COSBNNSs的聚集及其與纖維素之間的相分離有關(guān)。然而,隨著COSBNNSs含量的增加,COSBNNSs逐漸形成穩(wěn)定的骨架網(wǎng)絡(luò),從而改善CMCF/COSBNNSs的機(jī)械性能。圖6(c)展示了30-CMCF/COSBNNSs的良好柔韌性。由圖6(c)

可知,即使在最高COSBNNSs含量下,40-CMCF/COSBNNSs依然具有優(yōu)良的柔韌性,能夠?qū)崿F(xiàn) 折疊。

2.4CMCF/COSBNNSs的導(dǎo)熱機(jī)理

圖7對(duì)CMCF/COSBNNSs的導(dǎo)熱機(jī)理進(jìn)行了分析。由圖5(a)所測(cè)CMCF紙熱導(dǎo)率為 ,結(jié)合圖7(a)可知,CMCF無(wú)序混和成紙,在熱傳導(dǎo)過(guò)程中缺乏有效的導(dǎo)熱通路,同時(shí)存在界面熱阻,導(dǎo)致熱量無(wú)法順利傳遞,從而引發(fā)熱量聚集,導(dǎo)熱性能差。圖7(b)顯示,當(dāng)導(dǎo)熱填料的含量較少時(shí),COSBNNSs之間無(wú)法形成緊密連接,難以構(gòu)建連續(xù)的導(dǎo)熱通路,因此CMCF/COSBNNSs的導(dǎo)熱性能較差。然而,由于少量COSBNNSs的引人,與CMCF紙相比,局部導(dǎo)熱性能仍有所提升。隨著COSBNNSs含量的增加,基材中的COSBNNSs逐漸形成相互連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),進(jìn)而構(gòu)建完整的導(dǎo)熱通路。在COSBNNSs含量為 3 0 % 時(shí),30-CMCF/COSBNNSs導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到最高值 !相較于CMCF紙的 ,提升了8.4倍。由圖7(c)可知COSBNNSs之間的接觸面積增加,提高了聲子的傳輸效率23],使熱量能夠沿著導(dǎo)熱通路有效傳遞,顯著提升了CMCF/COSBNNSs的導(dǎo)熱系數(shù)。

圖7CMCF/COSBNNSs導(dǎo)熱路徑形成機(jī)理圖Fig.7Mechanism diagram of thermal conduction pathway formationin CMCF/COSBNNSs

3結(jié)論

本研究采用3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨在強(qiáng)堿性條件下與纖維素原纖維(CF)反應(yīng)制備陽(yáng)離子化紙漿(CMCF),陽(yáng)離子改性之后CMCF表面存在—OH和一 ,可以依靠靜電吸附和氫鍵等作用使COSBNNSs留著在紙漿纖維表面,提高COSBNNSs納米片的留著率。在此基礎(chǔ)上,采用紙頁(yè)成型法制備導(dǎo)熱復(fù)合紙CMCF/COSBNNS,依靠靜電吸附和氫鍵作用實(shí)現(xiàn)COSBNNSs在CMCF上的均勻分布,在提高機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)有效構(gòu)建導(dǎo)熱路徑。當(dāng)COSBNNSs含量為 3 0 % 時(shí),CMCF/COSBNNSs的表面外熱導(dǎo)率高達(dá) ,比純CMCF紙?zhí)岣吡?.4倍,最大應(yīng)力達(dá)到 3 3 . 6 6 M P a ,比CMCF紙有所降低,但仍可滿足器件的通常要求。此外,該導(dǎo)熱復(fù)合紙所用材料均為可生物降解材料,且制造方法簡(jiǎn)單,可用于環(huán)保型熱管理材料。

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