[发明专利]聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料、其制备方法、半固化片及覆铜基板

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料、其制备方法、半固化片及覆铜基板。

背景技术

覆铜基板（又称为IC载板）主要为芯片提供支撑、保护和散热的作用，同时起到芯片与常规印刷电路板（PCB）电气连接的功能。近年来，电子产品正朝着便携式、小型化、轻量化和多功能方向发展，这种市场需求对覆铜基板提出了越来越高的要求。

碳纳米管由于其优异的力学性能和热性能受到科学家和工业界的广泛关注。如碳纳米管的强度比普通碳纤维或玻璃纤维的强度高2～3数量级，且韧性很高，是复合材料理想的轻质增强性功能材料。同时，碳纳米管具有优异的导热性能，其导热系数高达3000W/m.k。因此，将碳纳米管均匀地添加到覆铜基板中，可以极大地提高覆铜基板的力学性能和热性能。

然而，碳纳米管过大的比表面积会使碳纳米管聚集成团，并且由于碳纳米管之间的强吸引力，使得碳纳米管在聚合物基体中分散不均匀且与聚合物之间作用力较低；另一方面，由于碳纳米管具有较优异的导电性能，将其添加至聚合物中将极大地提高复合材料的导电性能，因而限制了其在覆铜基板中的使用。近年来，人们利用各种改性方法对碳纳米管进行改性以实现其在聚合物基体中均匀分散，提高与聚合物的相容性。但是，这些方法并不能改变碳纳米管高导电性的本质，因而依然限制了其在覆铜基板中的实际应用。

综上所述，为了利用碳纳米管优异的力学性能和热性能，同时保持覆铜基板较低的介电常数和介电损耗，实现碳纳米管在聚合物中的均匀分散、提高碳纳米管和聚合物之间的作用力，降低其导电性显得尤为重要。而目前尚无较佳的解决方案，因此还有待于进一步开发。

发明内容

基于此，有必要提供一种聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料，以制备力学性能较好、介电性能较低的覆铜基板。

一种聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料，按质量百分比计，包括：

二氧化硅包覆的碳纳米管         5%～25%；

聚合物                         70%～90%；及

催化剂                         0.1%～5%。

在其中一个实施例中，所述二氧化包硅覆的碳纳米管包括碳纳米管和包覆于所述碳纳米管表面的二氧化硅包覆层，所述二氧化硅包覆层的厚度为5纳米～20纳米。

在其中一个实施例中，所述聚合物为烯丙基酚类化合物改性的双马来酰亚胺-氰酸酯树脂复合物。

在其中一个实施例中，所述的双马来酰亚胺为二苯甲烷双马来酰亚胺、二苯醚双马来酰亚胺或二苯砜双马来酰亚胺；

所述的氰酸酯树脂的单体为双酚A型氰酸酯、双酚L型氰酸酯、双酚F型氰酸酯、双酚M型氰酸酯、酚醛氰酸酯、环戊二稀氰酸酯或二（4-氰酸酯基苯基）乙烷。

在其中一个实施例中，所述的烯丙基酚类化合物为烯丙基酚和2,2’-二烯丙基双酚A中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述烯丙基酚类化合物改性的双马来酰亚胺-氰酸酯树脂复合物中，按质量百分比计，所述烯丙基酚类化合物占10%～20%，所述双马来酰亚胺占20%～60%，所述氰酸酯树脂占30%～60%。

在其中一个实施例中，所述催化剂为咪唑、异丙苯过氧化氢、特丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯及过氧化二特丁基中的至少一种。

一种聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料的制备方法，包括如下步骤：

分别配制含有碳纳米管的醇溶液和含有正硅酸乙酯的醇溶液；

将所述含有正硅酸乙酯的醇溶液滴加入所述含有碳纳米管的醇溶液的中，于30℃下反应4小时，生成二氧化硅包覆的碳纳米管；及

将聚合物、催化剂和所述二氧化硅包覆的碳纳米管加入溶剂中，搅拌2小时后，得到所述聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料，其中，所述二氧化硅包覆的碳纳米管的质量百分比为5%～25%，所述聚合物的质量百分比为70%～90%，所述催化剂的质量百分比为0.1%～5%。

一种半固化片，包括增强材料层和层叠于所述增强材料层上功能层，所述功能层的材料为上述聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料。

在其中一个实施例中，所述增强材料层为天然纤维、有机合成纤维、有机织物或无机纤维。

在其中一个实施例中，所述半固化片的玻璃化转变温度为200℃～250℃，杨氏模量为10GPa～20GPa。

一种覆铜基板，包括依次层叠的第一电极层、介质层及第二电极层，所述介质层包括上述半固化片。