[发明专利]一种导热绝缘环氧树脂组合物、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体地，本发明涉及一种导热绝缘环氧树脂组合物、制备方法及其用途。

背景技术

随着电气、电子设备的大功率化和集成化，电流密度增加，热耗散和绝缘要求随之增加。因此用于高压电器如开关柜、变压器、旋转电机、GIS和高密度集成绝缘电子装置如封装系统中的热界面材料不仅需要优良介电性能、机械性能，而且需要高导热性。环氧树脂可以被广泛应用于上述电绝缘材料，但是其热导率只有0.2W/m·K。提高环氧树脂热导率的主要方法为在环氧树脂中引入高导热绝缘填料，制备填充型复合材料以获得提高的导热性能，同时需要保证材料的介电性能。

目前报道如CN 102532606，CN 103172913，CN 2011102516766中引入高热导填料如微米尺度氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等以增加热导率，但是所制备的环氧树脂复合材料的热导率通常也小于1W/m·K。US 7976941，US8404768报道采用大尺度聚集的氮化硼粉末可获得提高的热导率，但是此方法会严重降低环氧树脂的介电性能。上述已有技术均未见进一步提高环氧绝缘材料热导率同时保证体系介电性能的报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种导热绝缘环氧树脂组合物。本发明提供的环氧树脂组合物具有高导热性能，及优良的击穿强度等电气性能。

为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种高导热绝缘环氧树脂组合物，包括如下组分：

(A)一种或两种以上的环氧树脂；

(B)一种或两种以上的酸酐固化剂；

(C)氮化硼团聚体；

(D)微纳米无机颗粒组合物；

所述组份(C)占环氧树脂组合物的质量百分比为50％～70％，例如为53％、58％、64％、69％等；

所述组份(D)占环氧树脂组合物的质量百分比为15％～35％，例如为17％、23％、28％、33％等。

本发明的组份(C)氮化硼团聚体，粒径大，具有各向同性，相比片状氮化硼，可以大幅提高体系热导率。

根据本发明的环氧树脂组合物，所述组份(D)包括二种不同尺度的颗粒，分别为：

(a)D₅₀粒径为30～80nm的纳米无机颗粒物；

(b)D₅₀粒径为1～10μm的微米无机颗粒物。

本发明组份(D)的添加可使颗粒大小、形貌相互复配，提高颗粒的填充率，可以提高体系击穿强度等电气性能，并可进一步提高体系的热导率。

根据本发明的环氧树脂组合物，所述组份(A)为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛环氧树脂或多官能团缩水甘油醚环氧树脂中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述组份(A)占环氧树脂组合物的质量百分比为10～25％，例如为12％、15％、18％、23％等。

根据本发明的环氧树脂组合物，所述组份(B)为芳香族酸酐、脂环族酸酐、多官能团酸酐或直链脂肪族酸酐中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述组份(B)占环氧树脂组合物的质量百分比为5～10％，例如为7％、8.5％、9.4％、9.9％等。

根据本发明的环氧树脂组合物，所述组份(C)的D50粒径为30～90μm，优选30～70μm。

优选地，所述组份(C)占环氧树脂组合物的质量百分比为55～65％。

本发明的氮化硼团聚体的制备技术有很多，例如有球粒化造粒法，喷雾造粒法和热压成型法。本发明采用的氮化硼团聚体制备路线简述如下：将500gD50粒径为0.5-4μm的六方氮化硼，10g表面活性剂KH560,450g去离子水经高速搅拌成均匀浆液，加入氢氧化铵缓冲液调节体系pH值为7.8，再加入25g粘结剂聚乙烯醇，经喷雾干燥得到氮化硼团聚体。将所得氮化硼团聚体于氩气保护下于1850℃高温烧结，然后于空气条件下500℃脱碳，得到最终氮化硼团聚体，D50粒径为30-90μm。

根据本发明的环氧树脂组合物，所述组份(D)占环氧树脂组合物的质量百分比为20～30％。

优选地，所述组份(D)中(a)占所述组份(D)的质量百分比为1～10％，所述组份(D)中(b)占所述组份(D)的质量百分比为90～99％。

根据本发明的环氧树脂组合物，所述组分(D)中的(a)纳米无机颗粒物的D₅₀粒径为30～50nm。