[发明专利]一种聚合物基复合材料的制备方法及其应用

说明书

本申请公开了一种聚合物基复合材料的制备方法，包括步骤：a)将表面活性剂加入到含有填料的溶液中，得到悬浮液；b)将聚合物基体置于压差过滤装置中，上述悬浮液在压差的作用下填充在聚合物基体，得到复合材料前驱物；c)将复合材料前驱物进行热压处理，然后在加压下冷却，制备得到聚合物基复合材料。该聚合物基复合材料具有高绝缘性能和优异的力学强度，导热性能尤为优异，该制备方法不使用毒性有机试剂，不产生有机废液，且环保、高效、低能耗，实现环境友好型制备，这与当前所提倡的绿色化学相契合，且实施工艺简单、原材料易得、流程可控，具有较强的推广和应用价值。本申请还公开了该聚合物基复合材料在电子封装领域的应用。

技术领域

本申请涉及一种聚合物基复合材料的制备方法，特别涉及一种高导热聚合物基复合材料，属于复合材料制备领域。

背景技术

随着当前对电子设备集成化，微型化和高性能需求的日益增大，如何有效解决大功率集成电路散热问题已成为一项重要挑战，其中，解决用作电子封装领域的聚合物材料的散热问题俨然已成为这一领域的关键问题。然而由于聚合物中分子链的无序排列，聚合物材料普遍导热性能很差，热导率通常在0.5W/mK以下，但通常用于高密度集成电子设备需要材料热导率至少为1W/mK，用于封装系统中的热界面材料甚至需要热导率达到10W/mK以上，因此亟需提高聚合物材料热导率。

提高聚合物材料热导率有两种方法：合成具有高度结晶性或高取向度的本体聚合物，即本征型导热材料；在聚合物中掺入高导热填料，制备填充型复合材料获得高导热性能。本征型聚合物制备工艺繁琐，成本高，发展缓慢且基本处于实验室研究阶段，因此制备高导热聚合物材料主要采用填充方式。目前广泛采用的方法是通过增加填料含量来提高基体热导率，当填充量达到逾渗阈值及临界值时，填料间相互接触，体系内形成链状或网状填料结构，复合材料导热得到提高。然而，当填料掺量过高时会严重损害聚合物基体的机械加工性能、电学性能以及光学性能等重要性能，同时也会增加材料制造成本。

因此，在相对低填量下制备高导热的聚合物基复合材料具有极高的研究价值和经济价值。但是，目前的主流制备方法采用在共混前制备填料网络结构，这类方法工序繁琐，不适用于大规模生产，不具备实际应用价值。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种导热聚合物基复合材料的制备方法，该复合材料具有高绝缘性能和优异的力学强度，且环保、高效，该制备方法实施工艺简单、原材料易得、流程可控，具有较强的推广和应用价值，制备过程中不产生任何有机废液，且环保、高效、低能耗，实现环境友好型制备，这与当前所提倡的绿色化学相契合。

所述聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将表面活性剂加入到含有填料的溶液中，混合，得到悬浮液；

b)将聚合物基体置于压差过滤装置中，将步骤a)中得到的悬浮液置于压差过滤装置上部，悬浮液在压差的作用下填充在聚合物基体，得到复合材料前驱物；

c)将步骤b)中得到的复合材料前驱物干燥处理后，放入模具，进行热压处理，然后在加压下冷却，制备得到聚合物基复合材料。

可选地，所述聚合物基复合材料，包括填料和聚合物基体；

所述填料在所述聚合物基复合材料中的质量百分比为60～80wt.％；

其中，所述聚合物基复合材料在25～150℃条件下的热导率为2～10W/mK。

可选地，所述填料为球形组合填料，包括微米级填料与亚微米级填料；

所述微米级填料的粒径为2～10μm，所述亚微米级填料的粒径为100～500nm；

所述微米级填料与所述亚微米级级填料的质量比为10～0.5:1。