[发明专利]一种增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料的制备方法

摘要

本发明为一种增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料的制备方法。该方法包括以下步骤：步骤(1).六方氮化硼的表面修饰；步骤(2).环保型丙烯酸酯核壳增韧剂乳液的制备；步骤(3).复合粒子的制备；步骤(4)增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料的制备，即采用水热合成法制备了硅烷偶联剂处理的氮化硼乳液，利用冷冻干燥技术制备型复合粒子。本发明将少量的复合粒子加入到树脂基体中，可以得到的氰酸酯复合材料在热导率提高的同时，保持热固性材料的力学性能优异性，获得了意想不到的增韧导热效果。

主权项

1.一种增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料的制备方法，其特征为包括以下步骤：步骤(1).六方氮化硼的表面修饰：(a)将六方氮化硼加入到10～20wt％氢氧化钠溶液中，在90～120℃油浴中搅拌2～4h，然后用去离子水过滤、洗涤，最后将滤饼放至干燥箱中干燥研磨，备用；其中，每200～400份氢氧化钠溶液加2～5份的六方氮化硼；(b)将上步得到的氮化硼(BN)粉末和硅烷偶联剂3‑(2‑氨基乙基氨基)丙基三氧基硅烷偶联剂在去离子水中混合，超声2～5小时后在水热合成反应釜中110～130℃下密闭反应3～8小时，然后自然冷却至室温，标记为ABN乳液；其中，每100～200份的去离子水加2～4份氮化硼(BN)粉末、0.2～1.0份硅烷偶联剂。步骤(2).环保型丙烯酸酯核壳增韧剂乳液的制备(a)种子单体预乳液的制备按照以上配比，向反应器中加入乳化剂和去离子水，混合搅拌；再加入丙烯酸酯类单体，并混合搅拌，即获得种子单体预乳液，备用；(b)核层单体预乳液的制备上述物料成分混合液加至烧杯中，在磁力搅拌下搅拌均匀，即获得核层单体预乳液，备用；(c)壳层单体预乳液的制备壳层物料Ⅰ：上述物料成分混合液加至烧杯中，在磁力搅拌下搅拌均匀，即获得壳层单体预乳液I，备用；壳层物料II：上述物料成分混合液加至烧杯中，在磁力搅拌下搅拌均匀，即获得壳层单体预乳液II，备用；(d)丙烯酸酯类核壳乳液的制备将a步骤盛有种子单体预乳液的反应器抽真空后用氩气置换；然后继续通入氩气，冷凝器中通冷凝水，在搅拌状态下将反应物升温至63.5～67.5℃，待温度恒定后，在5～10分钟匀速滴加引发剂水溶液1，反应60分钟后种子阶段聚合结束；然后开始滴加b步得到的核层单体预乳液，同时开始在另一加料口匀速滴加1/2的引发剂水溶液2，10～15分钟内滴加完成，核层预乳液则在90～100分钟内滴加完毕；核层预乳液滴加完毕后，再向反应体系中以3～5滴/秒的速度在40～45分钟内滴加c步骤制得的壳层单体预乳液Ⅰ，滴加完毕即完成壳层增长第一步，接着向体系滴加c步骤制得的壳层单体预乳液II，同时在另一加料口于10～15分钟内匀速滴加剩余的1/2引发剂水溶液2，壳层单体预乳液II则在40～45分钟内滴加完毕即壳层增长完成，之后保温1～2h后再降至室温，即得到聚丙烯酸酯乳液，标记为PBMAM乳液；所述的步骤a、b中的丙烯酸酯类单体均为丙烯酸戊酯；所述的步骤c中的壳层单体为甲基丙烯酸乙酯；所述步骤a、b、c中所用的乳化剂均为阴离子乳化剂丁二酸单十八酰胺磺酸钠；b中用的交联剂甲基丙烯酸烯丙酯；c中用的交联剂为1,3‑丙二醇二丙烯酸酯；所用引发剂为过硫酸盐，以水溶液的方式加入，具体配比如下：                   过硫酸铵的质量份数        水的质量份数引发剂水溶液1      0.25～0.31                15引发剂水溶液2      0.15                      50其中，质量比引发剂水溶液1：核层单体预乳液：引发剂水溶液2＝(15.25～15.31)：(102.25～130.88)：50.15；步骤(3).复合粒子的制备：将氮化硼乳液和核壳聚合物乳液混合，以280～300转/分的速度搅拌30～50分钟后制得复合乳液，将乳液采用冷冻干燥技术，制得丙烯酸酯聚合物(PBMAM)与改性氮化硼(ABN)复合粒子；其中，ABN乳液和核壳聚合物乳液体积比＝53～457.5：12.63，乳液中ABN和PBMAM粒子质量比为＝1.06‑9.15：5.26；所述的ABN乳液的质量百分比为1.9wt％；核壳聚合物乳液的质量百分浓度为50.6wt％；步骤(4).增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料的制备复合材料的制备步骤和物料配比如下：将所述的丙烯酸酯聚合物/氮化硼复合粒子加入到氰酸酯树脂中，在130～160℃的油浴锅中以280～300转/分钟的速度搅拌20～30分钟，使其熔融并充分混合均匀后加入催化剂二月桂酸二丁基锡，搅拌30～40分钟混合均匀至混合液呈粘稠状；然后将混合物倒入预热好的模具中，在真空干燥箱中按以下工艺进行固化：180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h，制得增韧导热绝缘氰酸酯树脂基复合材料。