[发明专利]热塑性导热绝缘复合材料及其制备方法

说明书

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种热塑性导热绝缘复合材料及其制备方法。其中，热塑性导热绝缘复合材料的制备方法，包括步骤：制备热塑性聚合材料的熔体；获取导热填料，将所述热塑性聚合材料的熔体与所述导热填料进行浸渍处理，造粒得到热塑性导热绝缘复合材料；其中，所述导热填料包括连续氮化硼纤维束和/或连续碳化硅纤维束。本申请热塑性导热绝缘复合材料的制备方法，直接将热塑性聚合材料的熔体与导热填料通过浸渍处理便可得到复合材料，制备工艺简单，便捷高效，适应于工业化大规模生产和应用。制备的热塑性导热绝缘复合材料通过各原料组分的共同作用，同时具有优异的导热性能、电绝缘性能、机械性等特性。

技术领域

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种热塑性导热绝缘复合材料及其制备方。

背景技术

随着电子电气工业的快速发展，迫切需要具有良好传热和电气绝缘的聚合物材料。现有聚合物材料，绝缘性好，易于成型加工，但聚合物材料大部分属于热的不良导体，因此聚合物材料最大的缺点是导热性能差。聚合物材料被广泛应用于电器绝缘(如热接口材料TIMs)和半导体领域等，但聚合物的散热能力成为该领域一个较大的缺点。高热导率和电绝缘性的材料，常作为导热填料与聚合物材料复合，能有效提高聚合物材料的导热不导电性能，从而制备导热不导电聚合物复合材料。此类复合材料解决电子和半导体领域的散热缺点，从而提高产品的精度和寿命。

目前，在电器绝缘领域里的微电子封装和热接口材料中为了使聚合物材料实现高导热性和电气绝缘性能，往往采用氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)、碳化硅等导热填料与聚合物复合。为了满足高传导率、高电绝缘性、低热膨胀系数和低介电常数等要求，通常选用氮化硼、碳化硅等。目前，使用采用的导热填料形式有粉末态、短纤维等。由于导热填料在与聚合物材料进行复合加工成型时，在力的牵引下，顺着力的方向取向性很高，导热率很高；而垂直于力的方向取向程度非常低，导热率较低。因此，现有聚合物与导热填料的复合体系，不但制备工艺复杂，成本高，而且导热率呈现各向异性，即在平行方向导热率会远超于垂直方向导热率在某个方向上取向很高，导致导热性能较低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种热塑性导热绝缘复合材料及其制备方法，旨在一定程度上解决现有导热填料和聚合物的复合材料导热性呈各项异性，导热性能差的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种热塑性导热绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤：

制备热塑性聚合材料的熔体；

获取导热填料，将所述热塑性聚合材料的熔体与所述导热填料进行浸渍处理，造粒得到热塑性导热绝缘复合材料；其中，所述导热填料包括连续氮化硼纤维束和/或连续碳化硅纤维束。

第二方面，本申请提供一种热塑性导热绝缘复合材料，所述热塑性导热绝缘复合材料包括：热塑性聚合材料和分布在所述热塑性聚合材料中的单一取向的导热填料，所述导热填料包括连续氮化硼纤维束和/或连续碳化硅纤维束。

本申请第一方面提供的热塑性导热绝缘复合材料的制备方法，直接将热塑性聚合材料的熔体与导热填料通过浸渍处理便可得到复合材料，制备工艺简单，便捷高效，适应于工业化大规模生产和应用。并且由于导热填料是以连续纤维束的形式浸润到熔体中，因此纤维素导热填料在熔体中仍保持高度同向性。再通过造粒制得热塑性导热绝缘复合材料，一方面，复合材料中热塑性聚合材料具有优异的电绝缘性能和隔热性能，导热填料具有高导热性；另一方，由于复合材料中氮化硼纤维、碳化硅纤维等导热填料呈高度同向分布，进一步提高了复合材料的导热性能，确保了复合材料的导热不导电，高导热性，以及电绝缘等性能。

本申请第二方面提供的热塑性导热绝缘复合材料中，连续氮化硼纤维束和/或连续碳化硅纤维束的导热填料单一取向地分布在热塑性聚合材料中，显著提高了热塑性导热绝缘复合材料的导热性能，使得复合材料同时具有优异的导热性能、电绝缘性能、机械性等特性。