[发明专利]三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途

说明书

本发明公开了一种三维结构氮化硼‑氧化石墨烯杂化材料、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途，本发明的三维结构氮化硼‑氧化石墨烯杂化材料具有三维网格结构，由氮化硼和氧化石墨烯构成，且氧化石墨烯在氮化硼片上均匀分布。本发明还提供了一种性能优异的包含三维结构氮化硼‑氧化石墨烯杂化材料作为填料的导热复合材料，其由三维结构氮化硼‑氧化石墨烯杂化材料作为的填料及由环氧树脂混合物作为的基质构成，该导热复合材料不仅具有很高的导热系数还有良好的电绝缘性能，导热系数为0.7W/(m·K)～5.1W/(m·K)；体积电阻率为2.0×10¹²Ω·cm～4.0×10¹⁴Ω·cm。

技术领域

本发明属于导热复合材料制备技术领域，涉及一种三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途，尤其涉及一种三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料、其制备方法、包含该杂化材料作为的填料的导热复合材料、及该导热复合材料的制备方法。

背景技术

随着电子科技的迅速发展，电子器件的功率和集成度日益提高。自1959年以来，器件的特征尺寸不断减小，已从微米量级向纳米级发展，同时集成度每年以40％至50％的高速度递增。在电子器件中，相当一部分功率损耗转化为热的形式，而电子器件的耗散生热会直接导致电子设备温度的升高和热应力的增加，对电子器件的工作可靠性和使用寿命造成严重威胁，因而电子封装的热管理已经受到工业界的广泛关注。

现有技术中普遍的做法是在聚合物中填入高导热无机填料，实现聚合物导热性能的提高。为了满足部分界面填充材料绝缘的需求，一些陶瓷材料比如氮化铝、氮化硼、碳化硅等由于其高的热导率和体积电阻率受到了重视。但是，由于复合物材料的导热性能与填充物的含量、大小、形貌和分布状态等因素有关。简单而粗糙地将氮化硼填料分布在聚合物体系内无疑会加大声子的散射，提高了界面热阻。在传统的思路中，研究者只是将填料和聚合物基体简单地进行物理混合，无法调控填料的取向和排布，难以实现高的导热系数。本发明人通过复合氧化石墨烯和氮化硼制备了新的掺杂材料，其记载在申请号CN201510708906.3的专利文献中，但是由于该技术解决的技术问题仅在于提高导热性能，而针对目前在电子领域的应用，复合材料的电绝缘性能也是需要考虑的重要标准之一。综上所述，传统的导热绝缘复合材料的导热系数偏低，难以满足电子工业发展的需求。因此，研发一种高导热且绝缘性好的复合材料极具挑战也具有重大意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料、其制备方法及作为填料在导热复合材料的用途，本发明的三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料中均匀地分散在氮化硼片上，这种结构适合作为填料制备复合物，以在更好地保证复合物具有良好绝缘性的条件下提高复合物的导热性能，而且，本发明还提供了一种由三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料作为的填料和环氧树脂混合物作为的基质构成的导热复合材料，该复合材料不仅具有高的导热系数还具有良好的电绝缘性能。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料，所述杂化材料由氮化硼片和氧化石墨烯构成，所述氧化石墨烯在氮化硼片上均匀分布。

在本发明的技术方案中，所述三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料的密度低于225mg/cm³，优选地，密度为100-225mg/cm³。

在本发明的技术方案中，所述三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料为三维立体结构，而非膜结构或颗粒结构。

优选地，所述导热复合材料中，所述氮化硼-氧化石墨烯杂化材料中氮化硼通过氧化石墨烯相互连接。

在本发明的技术方案中，所述三维结构氮化硼-氧化石墨烯杂化材料通过以下方法制备：

(1)在球磨的条件下向氧化石墨烯水溶液中加入氮化硼片，得到氮化硼-氧化石墨混合液；