[发明专利]一种高导热氧化铝/环氧树脂纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明一种高导热氧化铝/环氧树脂纳米复合材料的制备方法，属于高分子复合材料领域。该方法首先采用一定的压力对不同粒径的Al₂O₃粉体进行模压成型，在不同温度和保温时间条件下，通过常压烧结获得气孔率和孔径可调的多孔Al₂O₃骨架。经过表面改性后，将预热的多孔Al₂O₃骨架置入环氧树脂、促进剂、固化剂和纳米氧化铝颗粒形成的混合溶液中，并保持一定时间，最后经加热固化获得微、纳米氧化铝共掺杂的环氧树脂复合材料。本发明可通过调整纳米氧化铝的掺入量来控制有机复合材料的热导率；另一方面，有机复合材料中的氧化铝骨架呈连续状，可大幅度提高氧化铝/环氧树脂复合材料的热导率、抗高温蠕变能力。本发明可为研制和开发高性能环氧复合材料提供新思路。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种高导热氧化铝/环氧树脂纳米复合材料的制备方法。

背景技术

电子封装材料是用于承载电子元器件及其相互连线，并具有良好电绝缘性的基体材料，主要起机械支持、密封保护、散失电子元件所产生的热量等作用，是高功率集成电路的重要组成部分。

环氧复合材料由于其优良的力学和绝缘性能被广泛应用于电子封装领域。但环氧树脂本体的导热率很低(0.17～0.21W·m^-1·k^-1)，越来越不能满足现代电子封装领域对材料高导热性能的要求。出于导热和经济成本的考虑，通常使用添加大量无机填料的环氧树脂，其中无机填料Al₂O₃具有高纯度、高分散性、高导热性、价格低廉等优点，其作为无机填料的环氧复合材料可以利用Al₂O₃颗粒致密的原子晶体结构，以及作为载流子的声子实现复合材料的高导热性。且与纯环氧树脂相比，掺入Al₂O₃颗粒的环氧树脂既能克服纯环氧树脂耐热性差，力学强度不高等缺点，又可充分发挥无机颗粒的高导热性，耐腐蚀性等优点。

目前学界多采用溶液混合法制备环氧复合材料，但采用溶液混合法制备复合材料时，氧化铝/环氧树脂复合材料中Al₂O₃颗粒孤立地存在于环氧树脂基体内，孤立的氧化铝颗粒难以形成有效的导热通道，氧化铝/环氧树脂复合材料的导热率难以大幅度提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有环氧复合材料中Al₂O₃颗粒孤立分布导致热导率不高，提供了一种高导热氧化铝/环氧树脂纳米复合材料的制备方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种高导热氧化铝/环氧树脂纳米复合材料的制备方法，该氧化铝/环氧树脂纳米复合材料通过将环氧树脂、固化剂、促进剂和纳米氧化铝颗粒的混合液体浸渍至多孔氧化铝陶瓷骨架中，经过高温固化得到；其中，多孔氧化铝陶瓷的气孔率为40％～70％，对应其在复合材料中的体积分数为70vol.％～40vol.％，均匀弥散分布在环氧树脂基体中的纳米氧化铝颗粒的体积分数为0.5vol.％～3vol.％，包括以下步骤：

1)将不同粒径的Al₂O₃粉、黏结助剂PVA、发泡剂淀粉混合均匀，混合粉体过筛，将筛分得到模压所用粉体置于模具中，在轴向压力作用下模压成型，将压好的生坯放入空气炉中进行高温烧结，保温后冷却至室温，得到气孔率为40％～70％、不同孔径的多孔Al₂O₃骨架，其中，烧结温度为1150～1550℃，保温时间为1～3h，将得到的多孔Al₂O₃骨架表面研磨平整后，置于含有2～5wt.％硅烷偶联剂的乙醇水溶液中进行表面改性，60～80℃保温2～5h，乙醇水溶液中按体积比：乙醇:水＝95:5；