[发明专利]一种绝缘导热复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种绝缘导热复合材料的制备方法，涉及复合材料技术领域，本发明以玄武岩纤维作为填料，利用玄武岩纤维和环氧树脂固有的电绝缘性来赋予复合材料优良的绝缘性能，并且通过氮掺杂玄武岩纤维的制备来解决玄武岩纤维作为填料时导热性差的问题，从而赋予复合材料优良的导热性能，使制备的复合材料兼具绝缘和导热的双重功能，进而保证复合材料的应用性能以及扩大复合材料的应用范围。

技术领域：

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种绝缘导热复合材料的制备方法。

背景技术：

目前，绝缘导热复合材料应用于微电子封装、特种电缆、汽车、电机、航空航天等领域，通常是由高分子绝缘基体和绝缘导热填料组成。但绝缘导热复合材料存在两个问题：首先，由于导热与导电的机理相似，因此导热率较高的材料通常也具有较好的导电性，因此绝缘性差，从而影响材料在电子电器绝缘领域的应用。其次，通过添加无机导热填料在聚合物体系中相互接触形成导热通路来实现导热，虽然操作简便，但普通无机导热填料的导热系数很低，通常在高添加量下才能显现出高导热的功能。而如氮化硼、氮化硅和氮化铝这些无机导热填料虽然导热系数高，但成本相应也较高，并且无机导热填料与聚合物之间都存在相容性差的问题，从而限制了复合材料的量产与应用。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种绝缘导热复合材料的制备方法，目的是在减少绝缘导热填料的添加量的同时保证材料的绝缘性能和导热性能，以解决现有绝缘导热填料添加量大从而增加制备成本和影响复合材料的机械性能的问题。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种绝缘导热复合材料的制备方法，包括下列制备步骤：

(1)氮掺杂玄武岩纤维的制备：将玄武岩纤维加入去离子水中，超声分散，再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的水溶液，超声作用下进行水热反应，反应结束后离心，沉淀物干燥，得到氮掺杂玄武岩纤维；

(2)复合材料的制备：向环氧树脂中加入步骤(1)制备的氮掺杂玄武岩纤维，加热混合，再加入固化剂，混合均匀，加热固化，得到复合材料。

所述玄武岩纤维、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的质量比为1-10:1-10。

所述水热反应的温度为180-220℃。

所述水热反应的时间为3-12h。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。

所述固化剂为聚醚胺。

所述环氧树脂、氮掺杂玄武岩纤维、固化剂的质量比为100:20-40:10-30。

所述加热混合的温度为60-80℃。

所述加热混合的转速为500-1000rpm。

所述加热固化采用分段固化，先在120-130℃下固化0.5-2h，再在140-150℃下固化0.5-2h，最后在170-180℃下固化0.5-2h。

玄武岩纤维是以天然玄武岩拉制的连续纤维，是一种无机环保纤维材料，它不仅强度高，而且具有优异的电绝缘性、耐高温性、绝热性和耐腐蚀性。虽然玄武岩纤维可以作为绝缘填料，但其导热性差，无法同时优化复合材料的绝缘性和导热性，即不能作为绝缘导热填料。因此本发明对玄武岩纤维进行了上述处理，目的就是提高玄武岩纤维的导热性。

以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐作为氮源，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐溶于水，经水热反应生成氮掺杂玄武岩纤维，可以在保留玄武岩纤维本身特有绝缘性的同时提高其导热性，从而优化复合材料的导热效果。