[发明专利]一种双亲方解石型碳酸钙的制备及其应用

说明书

本发明公开了一种双亲方解石型碳酸钙，由聚氧乙烯聚氧丙烯醚双嵌段共聚物（F127）作为软膜板剂，将钙源氯化钙加入碳酸钠溶液中，所得碳酸钙晶体均为正六边形，边长在2.5μm‑3μm，各个碳酸钙晶体之间分散均匀，规整度良好的既亲油又亲水的双亲方解石型碳酸钙。其制备方法包括以下步骤：1，溶液的配制；2，模板剂的加入；3，双亲方解石型碳酸钙的制备。作为电子封装材料的应用，与环氧树脂（E44）和固化剂充分混合、固化后，得到热扩散系数为0.0024‑0.0080的导热增强的电子封装材料。本发明具有以下优点：碳酸钙晶体都是方解石型，分散均匀，大小规整，在2.5μm‑3μm，具有双亲性；原位聚合法，制备工艺简单；模板剂价格低，生产成本低廉。

技术领域

本发明涉及电子封装材料，具体涉及一种双亲方解石型碳酸钙的制备及其应用。

背景技术

随着电子设备及照明设备向着小型化、大规模集成化及高功率化发展,电子设备中的集成电路工作过程中会产生越来越多的热量,且产生热量的部位较为集中。若不能及时地将这些热量传递出去,会大大地降低设备的工作效率及寿命,甚至失效。环氧树脂通常被作为电子器件的绝缘封装材料,然而导热系数很低,室温下只有0.1～0.2Wm^-1K^-1左右,热膨胀系数较大,难以与硅电子元器件始终贴合在一起,无法保证良好的散热效果。

立方形碳酸钙属常温常压下所有相中最稳定的方解石相，添加到塑料中，可以提高塑料的强度、耐冲击性和加工性，也能提高材料导热性能，降低热膨胀系数。碳酸钙的其他晶型，由于各自的性质决定了在作为导热材料存在不足：

文石结构的微观结构呈片层状，片层之间会因相互作用力的存在而导致团聚现象。同时，文石结构的填料会使材料的机械性能大幅降低，并且材料的导热性能也会大幅降低；

球霰石结构在室温条件下热力学不稳定，会自发转为更加稳定的方解石结构，即立方体形碳酸钙。相结构转化过程会破坏原有的微观结构，导致材料性能的快速衰减。

如现有技术Zeynep等(Journal of Materials Chemistry B.2015)开发了以聚环氧乙烷和聚磷酸酯段组成的双亲水性嵌段共聚物作为模板剂合成了医用纳米级碳酸钙。该方法存在以下技术问题：1、合成出的碳酸钙是纳米球霰石结构，材料稳定性不佳，并且存在严重的团聚现象。同时，该方法采用的模板剂双亲水聚磷酸酯共聚物合成过程繁琐，尚不能用于大规模功能化工业生产。

此外，中国专利CN 107964122 A公开了一种碳酸钙的改性方法，通过化学改性，将已有的碳酸钙表面添加一些改性剂，使得碳酸钙亲油疏水。由于该方法并非原位改性，在制备、改性的工艺流程上较为繁琐，且需要大量不同种改性试剂，增加了材料的生产成本。

根据现有技术存在的问题，解决的方案可以从以下方面进行改进：

1、制备立方体型碳酸钙晶体(方解石)，在保证材料稳定性的前提下提高材料的导热性能；

2、利用原位聚合技术和采用廉价、容易以获取的模板剂，获得双亲的碳酸钙晶体，并且化简生产工艺、降低生产成本。

发明内容

本发明的目的是解决碳酸钙容易团聚的问题，利用合理的模板剂制备得到的双亲碳酸钙具有稳定的立方体结构，并且分散均匀。

理想的方解石型碳酸钙晶体应当为规整的正六面体结构，从而提高碳酸钙晶体之间的分散性，减少团聚现象；此外，所得碳酸钙晶体应当具备即亲水，又亲油的性质，可以实现在环氧树脂等油性基体中的均匀分散，从根本上解决团聚的问题。

因此，本发明采用双亲嵌段共聚物——聚氧乙烯聚氧丙烯醚双嵌段共聚物(F127)作为模板剂，利用F127既含有亲水链段又含有疏水链段的特性，实现基团自组装来制备特定形态和规整度高的功能材料，最终实现制备出即亲水，又亲油的碳酸钙晶体。