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湖北工业大学
硕士学位论文
氮化硼纳米材料的制备及应用性能研究
姓名:汪金方
申请学位级别:硕士
专业:化学工艺
指导教师:袁颂东
20100501
湖北工业大学硕士学位
摘要
由于氮化硼(BN)具有优良的性能,国内外学者对其制备、性能和应用都进行
了大量的研究,如何利用廉价、低毒的原料在低温低压下制备高纯度的氮化硼并
充分利用其优良性质是其未来的发展方向。因此,本文针对氮化硼纳米粒子的制
备和应用进行了初步的探索。
1. 以三氧化二硼和甲醇为原料,在不同的温度下采用气相沉积法制备六方氮化硼
纳米粒子,并通过扫描电镜、X 射线衍射等手段对产物的形貌等进行表征。
2. 结果表明,随着温度的升高,氧、氢、碳等杂元素被除去,产物中 BN 的含量
相应增加,即纯度增大。当反应温度为 980℃时,得到的氮化硼微观形貌是表面
光滑且规整的球形,此时的平均粒径也最小,大约是 70nm 左右,并且粒径均匀,
分布范围小。但是,当温度过高时,产物中有团聚现象,有孪晶出现,氮化硼
纳米粒子微观形态改变,因此确定此反应的最佳反应温度为 980℃。
3. 将氮化硼膜包覆在碳纤维(CF)表面,改变其表面性质,使其在用作复合材料的
增强体时与基体结合更加牢固,同时,提高复合材料的导热、润滑等性能。实
验证明,通过气相沉积法,氮化硼膜能很好地包覆在碳纤维表面。
4. 将氮化硼纳米粒子、BN/CF 和尼龙 6 基体在 250℃下熔融共混,制备尼龙 6 复
合材料,分别对混炼了 BN 纳米粒子、BN/CF、CF 的尼龙 6 复合材料的力学性
能、导热、自润滑性等进行检测。
5. 通过检测分析,证明氮化硼纳米粒子在 BN/Nylon6 复合材料中存在并且均匀分
布。在其制备过程中,尼龙 6 的晶型、氮化硼纳米粒子的晶型和微观形貌没有
发生改变,同时,氮化硼纳米粒子能有效地改变尼龙 6 的力学性能、提高其热
导率,增强其自润滑性能。
总之,BN、BN/CF 和 CF 都能提高尼龙 6 复合材料的导热性能、减小其摩擦
系数和平衡吸水率,但是,通过对比发现,由于 BN、BN/CF 具有较高的表面能,
与基体的界面结合较好,因而对复合材料各种性能的影响也较大。

关键词: 氮化硼,尼龙 6,纳米复合材料,导热,自润滑
I
湖北工业大学硕士学位
Abstract
Owing to the excellent performance of boron nitride, scholars at home and abroad
have carried out a large number of studies for its preparation, properties and
applications. But its future development directions are how to prepare higher purity
boron nitride under lower pressure and at lower temperature with cheaper, low toxic or
nontoxic materials, and take full advantage of their good nature. Therefore a preliminary
research was made mainly about boron nitride nano-particles for its preparation and
application.
1. Boron nitride nano-particles were prepared with boron oxide and methanol as raw
materials, using vapor deposition methord at different the products
were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and other
means.
2. The results showed that with the increase of the reaction temperature, all of oxygen,
carbon, hydrogen and other miscellaneous elements had been removed, an