[发明专利]一种EP/h-BN/MWCNTs@Al2

说明书

本发明公开了一种导热绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料的技术领域，由包括以下百分含量的原料制备得到：改性六方氮化硼(h‑BN)10‑40wt％；核壳结构的MWCNTs@Al₂O₃ 2‑6wt％；偶联剂质量分数为2‑8wt％的乙醇水溶液；固化剂20‑30wt％。本发明主要将h‑BN改性，利用MWCNTs的高导热性，将其进行Al₂O₃包覆限制其导电性，制备出核壳结构的MWCNTs@Al₂O₃，将MWCNTs@Al₂O₃作为一个桥梁连接h‑BN构成一个有效的导热通路降低填料的添加量并提升复合材料的导热性且兼顾绝缘的要求，最后制备出EP/h‑BN/MWCNTs@Al₂O₃导热绝缘导热复合材料。

技术领域

本发明属于导热绝缘复合材料制备的技术领域，具体涉及对氮化硼的表面处理，制备Al₂O₃包覆的MWCNTs，即核壳结构的MWCNTs@Al₂O₃。以及EP/h-BN/MWCNTs@Al₂O₃复合材料的制备。

背景技术

随着科学技术的发展，三维芯片结构、柔性电子学和发光二极管等新应用的出现，散热便成为一个具有挑战性的问题。例如，现如今成为通信业和学术界探讨的热点的第五代移动通信技术(5G)作为新一代移动通信系统，具有大数据流、超大的容量、高兼容性、低延迟高可靠性等优点，但高性能同时也带来了高发热量的问题。如华为科技公司5G芯片的功耗是4G的2.5倍，因此发热量会快速增大，会加快绝缘介质老化，降低芯片使用的可靠性和寿命。因此，散热对电子器件的性能、寿命和可靠性至关重要，需要新的高导热材料来应对这一挑战。由于聚合物复合材料具有重量轻、耐腐蚀、加工方便等优点，在电子封装与器件散热等应用领域受到较多的关注。在固体中，导热载体分为三种：声子、电子和光子。在聚合物体系中，由于不存在自由电子，热传导主要依靠晶格振动完成，声子是主要的热传导载体，高聚物的导热系数主要由其自身的结晶性和取向方向决定。对于环氧树脂(EP)而言，内部分子链的无规则缠绕、不能完全自由运动导致其规整度较低。加上分子链对声子的散射作用，导致环氧树脂导热系数很低(0.20-0.88W/(m·K))。

目前，在基体中添加导热系数较高的填料是提高复合材料导热性能比较有效的途径。为了提高复合材料的导热性能，同时又保证复合材料的绝缘性是比较困难的。六方氮化硼(h-BN，185-300W/(m·K))由于其较高的导热系数和良好的绝缘性好，是理想的用于改善聚合物导热系数的填料。由于h-BN与环氧树脂基体间界面热阻的存在，两者不能很好的接触，h-BN不能在环氧树脂基体中分散均匀，会降低分子间的散射，影响复合材料的导热性。MWCNTs具有优异的导热性的同时也有优异的导电性，在应用到绝缘导热复合材料时是一个较大的难点。因此，如何对h-BN表面处理，降低分子间声子的散射，改善其在环氧树脂基体中的分散性；以及如何对MWCNTs绝缘化处理抑制其导电性能，是制备导热绝缘复合材料的首要的难题。本发明提供了一种h-BN的表面改性的方法，又提供了一种对MWCNTs绝缘处理的方法，最后使改性后的h-BN与绝缘化处理的MWCNTs两者在环氧树脂基体中形成有效的导热通路，最终提升环氧树脂的导热性能。

发明内容

本发明针对目前背景技术中所存在的不足之处，提供了一种EP/h-BN/MWCNTs@Al₂O₃导热绝缘复合材料的制备方法，对h-BN进行表面改性，再对MWCNTs进行Al₂O₃包覆限制其绝缘性，再按照一定的比例添加到环氧树脂中，利用其导热性来与h-BN形成一个导热通路来提高复合材料的导热性能，而且保证了良好的绝缘性。

本发明的具体技术方案是：