[发明专利]一种增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料的制备方法

说明书

本发明为一种增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料的制备方法。该方法包括以下步骤：步骤(1).六方氮化硼的表面修饰；步骤(2).环保型丙烯酸酯核壳增韧剂乳液的制备；步骤(3).复合粒子的制备；步骤(4)增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料的制备，即采用水热合成法制备了硅烷偶联剂处理的氮化硼乳液，利用冷冻干燥技术制备型复合粒子。本发明将少量的复合粒子加入到树脂基体中，可以得到的氰酸酯复合材料在热导率提高的同时，保持热固性材料的力学性能优异性，获得了意想不到的增韧导热效果。

技术领域

本发明涉及一种增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料的制备方法，具体为核壳结构丙烯酸酯聚合物的制备、六方氮化硼的改性以及氰酸酯/核壳增韧剂/氮化硼复合材料的制备方法。属于热固性树脂改性领域。

背景技术

近年来，随着电子科技的迅猛发展，电子产品越来越趋于高频化和功能化，其中对电子密封材料的要求越来越高，传统的导热材料具有低导热率的特性，已经难以满足迅猛发展的现代电子产品的高热传导的要求。因此需要开发高导热、绝缘聚合物基复合材料，以满足行业发展的需求。氰酸酯树脂具有优异的介电性能、力学性能和耐热性等特点，可以作为树脂基复合材料的基体材料，在航空航天、电子、胶粘剂、汽车等领域有着广泛的应用，但是随着电子产品的小型化、高集成化和功能化的要求，氰酸酯树脂基复合材料低的导热率限制了其应用范围。因此，在保证氰酸酯树脂优良综合性能的前提下，需要对其导热性能进行研究改善，如何在保持氰酸酯树脂原有优异的力学性能、机械性能和耐热性能等基础上，提高导热性能成为材料研发的难点和重点。

其中，提高高分子材料基体导热性能的常用方法就是在树脂中添加导热填料。常用的导热填料有碳基材料，如碳纳米管、石墨、石墨烯，以及金属填料，利用这些填料制备的氰酸酯树脂基复合材料存在高的导电率等缺点，无法满足高绝缘性能的应用要求。六方氮化硼(BN)是一种具有导热性能高、电绝缘性好、耐腐蚀和热稳定性能优等特点的无机粒子，是制备高导热和高绝缘性能复合材料常用的一种无机填料。Zhao等用硅烷偶联剂对BN进行了表面处理，并制备了不同BN含量的CE/BN高导热复合材料，进而讨论了BN的添加量对复合材料的导热性和力学性能的影响(Chun Bao Zhao,Sui Chun Xu,Yu Fang Qin,Lei Su,XuJie Yang.Thermal Conductivity Cyanate Ester Resin Composites Filled withBoron Nitride[J].Advanced Materials Research,2014,893:259-262.)。研究结果发现，当BN的加入量较少时，复合材料的电绝缘性能不变，但是导热性能却有了明显的改善；当BN的含量为23.6％时，复合材料的导热率为1.33W/(m·K)，是其纯样品的3.6倍。马振宇等人将氮化硼(BN)粉末添加到环氧树脂(EP)中，制备了BN/EP绝缘导热复合材料，并对其热导率、抗拉强度、断面SEM以及热失重进行分析，同时探究随着填充量的增加，复合材料的热导率和抗拉强度的变化趋势。结果表明：当20μm的BN填充量为30％时，由其制备的复合材料的热导率在常温达到了0.92W/(m·K)，抗拉强度为15.5MPa；随着BN填充量的增加，复合材料的热导也逐渐增加，但抗拉强度逐渐降低。热失重分析说明，随着BN填充量的增加，绝缘导热材料的起始分解温度并没有太大的变化，而复合材料的热失重量逐渐减少，分解温度逐渐升高。(马振宇,钟博,王培侨,等.氮化硼/环氧树脂绝缘导热材料的制备及性能表征[J].材料导报,2016,30(6):65-69.)。此外，随着BN添加量的增大，复合材料的热导率增大，但抗拉强度却降低。利用改性氮化硼填料填充树脂基体以提高其的导热性，虽然在一定程度上提高了树脂的热导率，但是复合材料的综合力学性能下降较多，影响了其使用范围。