[发明专利]一种三维相分离导热塑料母粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三维相分离导热塑料母粒及其制备方法，导热塑料母粒通过化学改性使h‑BN和塑料母粒分别带有不同的正负电荷，并且使两者通过静电自组装的方式结合在一起。其中，导热填料主体为导热性能好的h‑BN，h‑BN经过阳离子表面活性剂处理使其带有正电性；塑料母粒先经造粒机制成300～500um的粒子，后经过浓硫酸处理使其表面带有磺酸基，因磺酸基呈现负电性，经处理后的h‑BN通过静电自组装的方式吸附在塑料母粒表面，即制备成导热塑料母粒。该塑料母粒经热熔后h‑BN与塑料之间形成三维相分离结构，h‑BN相结构联合在一起形成3D导热通路；该导热母粒经热熔后制备成塑料片，然后根据ISO22007‑2标准进行测试，测得导热系数≥3.5W/m·K，展现出优异的导热性能。

技术领域

本发明具体涉及一种三维相分离导热塑料母粒及其制备方法，属于热界面材料领域。

背景技术

在电子技术领域，由于电子线路的集成度越来越高，热量的聚积也越来越多。热量的集聚导致器件温度升高，工作稳定性降低。根据Arhelmins公式，温度每升高10℃，处理器寿命降低一半。因此，用于处理器的材料要求具有高导热性能，以便热量迅速传导出，达到降温目的。对于高集成度芯片，其设计热能是如此之高以致于普通散热装置难以保证有效散热。由于陶瓷产品的加工难度高，易破裂，人们开始寻求由容易加工、耐冲击的塑料来制备导热材料。随着电子电器产业的迅猛发展，比如电路板材料、散热器件(如CPU散热器)、CPU风扇、电子隔离板、半导体设备外壳、移动通信设备的外壳都要求有较好的导热性，加工容易，成本低。

导热塑料产品开发是高分子材料研究的重要内容之一，近些年以来导热塑料的研究有了很多新进展。但是，导热塑料材料的研究仅局限于简单的共混复合，所得材料的导热系数还不高。同时，使用共混的方式要实现导热塑料的高导热率对填料填充量的需求较大。对于导热复合材料而言，最重要的是构建“导热通路”。3D导热通路的构建有利于导热填料最大限度的发挥作用，从而展现出优异的导热性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维相分离导热塑料母粒及其制备方法，制备的导热塑料母粒在极低的填充量(25wt％)下可实现极高的导热性能(导热系数≥3.5W/m·K)，此导热塑料母粒可广泛应用于对导热有较高要求的领域。

本发明采取的技术方案之一是：一种三维相分离导热塑料母粒，所述导热塑料母粒包括塑料母粒和h-BN，所述塑料母粒的材料为聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚酰胺，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龙，尼龙66中的一种或者两种或者两种以上的复合物；所述h-BN在导热塑料母粒中的重量比为5％～25％。

作为本方案的进一步优选，所述塑料母粒的粒径为300～500μm。

作为本方案的进一步优选，所述h-BN的粒径为10～30μm。

本发明采取的技术方案之二是：一种三维相分离导热塑料母粒的其制备方法，制备包括以下步骤：

(a)塑料母粒磺酸基的处理；

1)将塑料粒子经造粒机重新造粒，造粒成粒径为(300～500)um；

2)将造粒好的塑料粒子置于一定浓度的H₂SO₄水溶液中搅拌处理(12～24)h，塑料粒子的浓度控制在(50～200)g/L，处理后的塑料粒子经抽滤处理后置于烘箱中烘干备用；

(b)h-BN的处理

1)将h-BN放置在管式炉中热处理，然后冷却至室温；

2)将上述处理的h-BN配置成水溶液，浓度为(10～50)g/L，然后加入一定质量的阳离子表面活性剂，在一定温度下反应一段时间，后经抽滤处理后置于烘箱中烘干备用；

(c)h-BN与塑料粒子的静电自组装