[发明专利]改性六方氮化硼及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种改性六方氮化硼及其制备方法和用途，所述改性六方氮化硼以聚乙烯亚胺为包覆层；其中，所述改性六方氮化硼的包覆层厚度为4‑6nm。本发明提供的改性六方氮化硼具有很好的导热性能，且可以在聚合物基底中较好的分散性。

技术领域

本发明属于改性材料领域，涉及一种改性六方氮化硼及其制备方法和用途。

背景技术

半个多世纪以来，电子元件一直朝着微型化、多功能化发展，功率密度的提高和特征尺寸的减小使得电子元件工作时产生的热量迅速积累，电子设备的温度随之增加，过高的温度会影响设备的正常工作，降低设备的使用寿命。因此，需要开发出新型的高导热复合材料来把电子设备工作产生的热量散发出去。

聚合物材料因为易于加工，机械强度大以及成本低等优点而常被用作电子元件和集成电路的封装材料，然而，因为分子链的随机缠绕和振动增大了光子传输时的散射，增加了界面热阻，使得聚合物本身的热导率低于0.5W·m^-1K^-1，不能满足电子元件对导热性能的要求；目前常用的解决办法是往聚合物中掺入高导热的无机填料。CN103435895A公开了一种制备绝缘高导热复合材料的方法，其以高密度聚乙烯为基体，添加氮化铝、氧化铝、氮化硼三种不同粒径的导热填料和加工助剂，一并投入在高速机中预混合，进过双螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒，得到颗粒型绝缘高导热复合材料，但此种方法制备得到的复合材料中的无机填料助剂在其中分散并不均匀。

六方氮化硼，具有和石墨相似的层状结构，故又称“白色石墨”，其具有优异的导热性能，另外，禁带宽度为5.6eV使其同时具备良好的绝缘性，六方氮化硼因此成为电子封装领域最有应用前景的导热填料之一。然而六方氮化硼表面缺乏能发生化学反应的官能团，化学惰性强，与聚合物的相容性较差，不利于在聚合物中的分散性，进而影响导热网络的形成，使得六方氮化硼对聚合物热导率的提升效率较低，因此对其进行表面改性成为制备高导热复合材料的关键。目前改性六方氮化硼的方法主要分为共价改性和非共价改性。共价改性一般分为两步，先是氧化六方氮化硼，引入羟基，然后再接枝上一些复杂的官能团或者分子；CN104892968A公开了一种高导热六方氮化硼/聚酰亚胺复合材料的制备方法，其利用二异氰酸酯、芳香二胺试剂在DMA或DMF溶剂中得到了氨基化的六方氮化硼；这类方法通常会引起六方氮化硼的结构变化，影响其热学/电学性能，而且共价改性会用许多有毒、腐蚀和易挥发的溶剂，对环境不利。相反，对六方氮化硼的非共价改性不会改变其空间结构，可以保留它的原有性能，而且大多数情况下这些过程属于可逆的；非共价改性包括有机物(如多巴胺、聚酰亚胺、硅烷偶联剂)包覆六方氮化硼，在六方氮化硼表面修饰功能无机粒子(如二氧化硅，四氧化三铁)等。CN106189165A公开了一种高导热绝缘六方氮化硼/聚碳酸酯复合材料的制备方法，其先将六方氮化硼在水中超声增加其电负性，然后利用阳离子聚甲基丙烯酰胺对其进行改性，最后加入聚碳酸酯基体中得到复合材料。CN106674603A公开了一种导热六方氮化硼杂化材料，其在六方氮化硼包面包覆有聚合物层，且在聚合物层上负载有银纳米颗粒，虽然导热性较好，但是由于在其中加入了银颗粒，导致成本增加，制备方法较复杂，并且由于热界面材料本身对于绝缘性也有较高要求，引入银纳米颗粒会增加材料的导电性；而去掉银纳米颗粒后的包覆有聚合物的六方氮化硼虽然改善了六方氮化硼在基体中的相容性问题，但是由于在六方氮化硼表面包覆了聚合物层，反而会降低六方氮化硼的导热性，使其不能满足应用要求。

目前需要开发一种新的改性六方氮化硼填料，使其既能满足导热性要求，又可以在基体中很好的分散。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性六方氮化硼及其制备方法和用途。在本发明中，在省略了高导热材料(银)且减薄了包覆层的厚度之后，并没有出现本领域技术人员公知预测的省略银会造成导热性能的降低且减少包覆层厚度会造成改性六方氮化硼在材料中的分散性下降的问题，反而本发明提供的改性六方氮化硼在聚乙烯醇基材中可以均匀分散并增加了聚乙烯醇的导热性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：