[发明专利]一种高导热环氧树脂基纳米复合热界面材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高导热环氧树脂基纳米复合热界面材料及其制备方法与应用。该复合材料由环氧树脂、表面接枝胺基的纳米填料和固化剂制备而成。所述方法包括：(1)将纳米填料加入到单宁酸溶液中，搅拌，超声，得到单宁酸改性纳米填料；(2)将单宁酸改性纳米填料加入到多元胺类乙醇溶液中，反应，得到表面接枝胺基的纳米填料；(3)将表面接枝胺基的纳米填料加入到环氧树脂中，混合均匀后，加入环氧树脂固化剂，经搅拌和真空除气泡后，固化后得到高导热环氧树脂基纳米复合热界面材料。本发明的环氧树脂基纳米复合热界面材料具有导热性能优异、填料用量少、加工性能优异的优点，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，具体涉及一种高导热环氧树脂基纳米复合热界面材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着电子元器件向高速化、小型轻量化和高度集成化方向的发展，集成化的设备在单位面积会产生更多的热量，高频运行产生的热量不断积累及由此产生的温升会加速绝缘电介质的老化失效，极大地降低电气电子设备运行的可靠性和寿命。因此，散热是制约电气电子设备向高功率密度化和高度集成化发展的瓶颈。环氧树脂因具有良好的耐腐蚀性、绝缘性和价格低廉等优点而广泛用于电气设备绝缘和电子封装领域，然而纯环氧树脂的导热性差(热导率仅为0.2W/(m·K))，不能满足工程领域的散热需求。因此，如何提高环氧树脂的导热性能是目前众多学者的研究热点。

添加高导热纳米导热料是提高环氧树脂热导率的有效方法。已有文献报道了通过添加不同纳米导热填料(比如氮化硼纳米片、石墨烯、纳米石墨片、碳纳米管等)对环氧树脂进行共混改性，制备了导热性能良好的复合材料(Chemical Engineering Journal,2019,356,680-692；Computational Materials Science,2019,164,108-115；Nano,2018,11,116-124；Applied Surface Science,2018,434,1311-1320；Polymer For AdvancedTechnologies,2019,30,2468-2479；Composites Part applied Science AndManufacturing,2019,123,270-277.)。但是现有技术存在导热填料与基材的相容性差，界面热阻大，纳米填料在环氧树脂基材中分散性不好，导致材料导热性能的提高受到限制，难以满足电子封装等领域中的实际需求。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高导热环氧树脂基纳米复合热界面材料。

本发明的另一目的在于提供上述一种高导热环氧树脂基纳米复合热界面材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述一种高导热环氧树脂基纳米复合热界面材料的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高导热环氧树脂基纳米复合热界面材料，由环氧树脂、表面接枝胺基的纳米填料和固化剂制备而成，其中环氧树脂与固化剂的质量比为(3～4)：1，所述表面接枝胺基的纳米填料占复合热界面材料的质量百分含量为4～30％。

优选的，所述表面接枝胺基的纳米填料为表面接枝胺基的氮化硼纳米片、纳米石墨片、石墨烯和碳纳米管中的至少一种。

优选的，所述表面接枝胺基的纳米填料由以下方法制得：将单宁酸与纳米填料反应得到单宁酸改性纳米填料，再将单宁酸改性纳米填料与多元胺类表面改性剂反应，得到表面接枝胺基的纳米填料。

更有选的，所述单宁酸与纳米填料的质量比为(2～10)：(0.05～0.15)；所述单宁酸改性纳米填料与多元胺类表面改性剂的质量比为(2～8)：(0.01～0.12)。

优选的，所述环氧树脂为环氧树脂862和/或环氧树脂E51。

优选的，所述固化剂为聚醚胺固化剂5010B。