[发明专利]一种异质结构导热填料及其制备方法和应用、硅橡胶导热绝缘复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种异质结构导热填料及其制备方法和应用、硅橡胶导热绝缘复合材料及其制备方法，属于导热绝缘材料技术领域。本发明采用γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和γ‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)分别对氮化硼纳米片和Al₂O₃进行表面功能化改性，使改性氧化铝接枝于改性氮化硼纳米片表面，得到具有“点‑面”异质结构的导热填料，相比于单一的氮化硼纳米片层和氧化铝颗粒，具有“点‑面”异质结构的导热填料能够增大导热填料在硅橡胶基体中的接触搭接概率，形成更多导热通路或网络，提高导热填料在基体中的导热通路构建效率，有利于在低导热填料用量时得到高导热性能的复合材料，并保证导热复合材料的力学性能。

技术领域

本发明涉及导热绝缘材料技术领域，尤其涉及一种异质结构导热填料及其制备方法和应用、硅橡胶导热绝缘复合材料及其制备方法。

背景技术

硅橡胶具有高柔顺性、优异的耐高低温性能和耐腐蚀性能以及突出的电气绝缘性能，可起到密封、绝缘和减震的作用，广泛应用于制备热界面材料以及其他复合材料。但是由于硅橡胶本体的导热系数较低(～0.2W/mK)，无法适应高功率化、高密度化和高集成化电子元器件高效快速的导/散热需求。为满足工业上日益增长的导/散热需求，提升硅橡胶的性能成为一项重要的研究课题。

传统的导热复合材料的制备以简单的填充导热填料为主。然而，大量的填充导热填料不但收效甚微，还不可避免地会削弱复合材料的力学性能，且增加了生产成本和工艺难度；而且，常用的导热复合材料需要添加60wt％以上的导热填料，这会明显降低材料的体积电阻，降低材料的绝缘性能。因此，在尽可能保证其绝缘和力学等性能的情况下有效提高硅橡胶的导热性能，制备一种高导热、高绝缘，且具有良好的力学性能的硅橡胶导热绝缘复合材料具有重要的市场意义和技术价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异质结构导热填料及其制备方法和应用、硅橡胶导热绝缘复合材料及其制备方法，所述异质结构导热填料能够在低用量情况下得到具有高导热性能、良好的绝缘性能和优异的力学性能的导热绝缘复合材料。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种异质结构导热填料的制备方法，包括以下步骤：

将氮化硼纳米片分散液与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷醇溶液混合，进行第一改性，得到改性氮化硼纳米片；

将氧化铝分散液与γ-氨丙基三乙氧基硅烷醇溶液混合，进行第二改性，得到改性氧化铝；

将所述改性氮化硼纳米片、改性氧化铝和分散剂混合，进行接枝，得到异质结构导热填料。

优选的，所述氮化硼纳米片分散液中的氮化硼纳米片与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷醇溶液中γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为(1～10)：(0.1～1)；所述第一改性的温度为25～90℃，时间为6～36h。

优选的，所述氧化铝分散液中氧化铝与γ-氨丙基三乙氧基硅烷醇溶液中γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(1～10)：(0.1～1)；所述第二改性的温度为25～90℃，时间为6～36h。

优选的，所述改性氮化硼纳米片和改性氧化铝的质量比为(0.5～5)：(0.5～5)；所述接枝的温度为25～100℃，时间为6～36h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的异质结构导热填料，所述异质结构导热填料包括改性氧化铝和改性氮化硼纳米片，所述改性氧化铝和改性氮化硼纳米片形成“点-面”异质结构，所述改性氧化铝为点，所述改性氮化硼纳米片为面，所述改性氧化铝接枝于所述改性氮化硼纳米片的面上。

本发明提供了上述技术方案所述异质结构导热填料在导热复合材料中的应用。

本发明提供了一种硅橡胶导热绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤：