[发明专利]氮化硼/环氧基导热性有机复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于有机材料技术领域，具体涉及一种氮化硼/环氧基导热性有机复合材料及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：1)通过化学活化法制备高活性的氮化硼；2)通过真空辅助成型法制备氮化硼/环氧基导热性有机复合材料。本发明的合成方法克服了现有的合成过程需要强酸处理、工艺过程复杂的缺点，利用成熟的工业产品级的氮化硼为填充剂，所制备的环氧基有机复合材料的导热率及其热稳定性能获得大幅提高。因此，这种可规模化生产高导热率和高热稳定性的氮化硼/环氧基导热性有机复合材料的方法，在电子封装工业领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于有机材料技术领域，具体涉及一种氮化硼/环氧基导热性有机复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

环氧基有机聚合物因其具有优异的耐腐蚀性、可加工性等特点，已被广泛应用于汽车、船舶和工业设备等领域，是目前应用最广泛的高分子材料之一。但由于其自身低的导热性能和热稳定性能的缺点，环氧基有机聚合物在先进的微电子封装领域的应用受到限制，延缓了高性能大功率集成电路科技的进一步发展。

六方氮化硼是氮化硼同质异构体中，结构最稳定、质地最柔软的一类，通常被称为“白石墨”。六方氮化硼具有独特的电绝缘、高的热导率以及耐高温可达2000℃等特性，因此，它在电子绝缘衬底以及功能化高分子复合材料领域的应用优于石墨。通常，高结晶度六方氮化硼材料的(002)晶面内具有超高热导率，可达600W/m·K。改进环氧基有机聚合物基体的导热性能和热稳定性能最有效方法之一是向其基体填充高热稳定性、高热导率的填料，所制备的环氧树脂基复合材料的先天缺陷会得到改善(Express Polymer Letters,2011,5(2):132；Composites Part A:Applied science and manufacturing,2001,32(12):1749-1757；Applied Energy,2009,86(7):1196-1200)。Zhi等人用六方氮化硼纳米片直接填充到有机聚合物中，改善了原有基体的导热性能，但导热效率仅仅提高了30％(Advanced Materials,2009,21(28):2889-2893)，并且使用的是价格昂贵的六方氮化硼纳米片。Xue等人将纤维状六方氮化硼作为填充材料填充到高分子聚合物体系中，有效地将原有聚合物的热导率从0.22W/m·K提高了0.617W/m·K(International Journal ofPolymeric Materials,2014,63:794-799)，但其制备过程中使用了大量的强酸，污染环境；Tang等人成功合成六方氮化硼超薄纳米片，并将其用于改进环氧树脂基复合物的热性能，但其合成过程较为复杂，不利于大规模生产，且改进后的复合材料的导热效率也仅为0.835W/m·K，导热效率仍然不能满足大功率集成电路电子封装的需求(PolymericCompounds,2014,35:1707-1715)。常用来进行环氧基有机聚合物改性的方法，不仅成本高，工艺复杂，而且使用强酸活化，环境污染严重。此外，氮化硼的化学活化不充分，不能使氮化硼均匀地分散在有机聚合物中形成导热通道，导致氮化硼的导热能力得不到充分发挥，从而不能获得可以满足大功率电子器件封装要求的高导热率和高热稳定性的环氧基复合有机聚合物材料。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种成本低、易于工业化生产、且具有高导热率和热稳定性的氮化硼/环氧基导热性有机复合材料的制备方法，以及制备得到的氮化硼/环氧基导热性有机复合材料及其应用。

本发明所提供的技术方案如下：

一种氮化硼/环氧基导热性有机复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)通过化学活化法制备高活性的氮化硼；

2)通过真空辅助成型法制备氮化硼/环氧基导热性有机复合材料。