[發明專利]一種高導熱熱固性樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 201310237145.9
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103289325A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 吳立新;卓東賢;馬林;翁子驤
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08L61/06;C08L83/06;C08L67/06;C08L75/08;C08L79/04;C08L79/08;C08K9/06;C08K9/02;C08K9/04
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技術領域

本發明涉及一種高導熱熱固性樹脂及其制備方法，尤其是一種通過填充原質微納粉來制備高導熱熱固性樹脂的方法，屬于化工技術領域。

背景技術

熱固性樹脂是一類具有交聯網絡狀結構的高分子聚合物。憑借著良好的力學、電學與粘結性能，它們常以膠粘劑、涂料、密封劑、封裝材料和復合材料用樹脂基體等形式廣泛應用于機械、化工、電子電氣和航空航天等領域，其中，具有代表性的是環氧樹脂、有機硅樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯及聚氨酯等。

近年來，現代工業的飛速發展使一些特殊的工業領域，如航空航天、電子電氣等領域，對熱固性樹脂提出了更高的性能要求，主要表現在更高的導熱性能、更突出的韌性與更佳的成型工藝性。但由于熱固性樹脂是熱的不良導體，從而嚴重地限制了其在某些領域中的推廣及應用。對此，開發高導熱熱固性樹脂已成為當前工業界與學術界的研究重點。

目前，添加高導熱金屬或無機填料以改善熱固性樹脂的導熱性能是最簡單、經濟且行之有效的方法。迄今，圍繞高導熱熱固性樹脂的制備，人們提出的改性方法有：1）單一填料填充。主要通過研究填料的種類、形狀、尺寸、填充分數、導熱性能，以及在基體中的分散性對熱固性樹脂導熱性能的影響，以獲得制備高導熱熱固性樹脂的思路和制備方法;（參見文獻①?He?H,?Fu?R?L,?Shen?Y,?etal.?Composites?Science?and?Technology,?2007,?67,?2493-2499）2）多種填料復配填充。側重于研究不同種類、尺寸和形狀的高導熱填料的復配對填料間堆砌度和導熱網絡的作用機制和影響規律，以改善熱固性樹脂的導熱性能；（①?周文英,?齊暑華,?趙紅振,?等.?中國膠粘劑,?2006,?15,?22-?25）。然而，值得指出的是，為了形成高效的導熱網絡結構，以賦予熱固性樹脂優異的導熱性能，所得熱固性樹脂需填充高含量的導熱填料，但這往往惡化了熱固性樹脂的成型工藝性和力學性能；此外，高的填充量同時惡化了填料在基體中的分散性，增加了基體與填料間的界面熱阻，進而難以發揮填料的高導熱特性。

近年來，科研工作者提出了一種通過設計熱固性樹脂中填料網絡結構的幾何形態，來實現高導熱熱固性樹脂低的填料填充量和高的導熱性能的新思路（參見文獻①?He?H,?Fu?RL,?Shen?Y,?Han?YC,?Song?XF.?Composites?Science?and?Technology,?2007,?67,?2493-2499）。然而，這種方法主要是采用粉末熱壓成型工藝對由不同粒徑和種類的樹脂和導熱填料復配而成的模塑料進行熱壓成型，以獲得高效的導熱填料網絡結構。但這往往犧牲了熱固性樹脂的成型工藝性，從而限制了其在導熱涂層、導熱膠等領域的應用。

針對現有導熱填料改性熱固性樹脂所存在的問題，研發一種具有高導熱熱固性樹脂及其制備方法，且該制備方法簡單、適用性廣、成本低廉，從而能夠解決熱固性樹脂“高導熱化”所亟待解決的關鍵問題，具有十分重要的應用價值和學術意義。

發明內容

為了克服現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種具有高導熱熱固性樹脂及其制備方法，且該制備方法簡單、適用性廣、成本低廉，從而能夠解決熱固性樹脂“高導熱化”所亟待解決的關鍵問題。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：提供一種高導熱熱固性樹脂，其特征在于：按重量計，它包括100份的熱固性樹脂、1~100份前述熱固性樹脂的粉末和5~200份表面改性的導熱填料。

所述的熱固性樹脂固化后，導熱填料在熱固性樹脂中呈有規分布。所述熱固性樹脂粉末為熱固性樹脂經預聚或固化后生成的粉末。所述熱固性樹脂粉末的平均粒徑為0.1um~1000um。

所述的熱固性樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、有機硅材料、不飽和聚酯、聚氨酯樹脂、氰酸酯、雙馬來酰亞胺樹脂或苯并噁嗪樹脂中的一種，或它們的組合。

所述導熱填料選自平均粒徑為0.01um~200um的粒狀填料的；或選自粒徑為0.6?nm~10um的線狀填料的；或選自厚度為0.7?nm~10?um的片狀填料；或選自針狀體長度為1?um~200?um，根部直徑為0.5?um~14?um的針狀氧化鋅。

所述導熱填料選自氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化鋅、氧化鈦、二氧化硅、碳化硅、碳納米管、氣相生長碳纖維、短切碳纖維、埃洛石、凹凸棒石、蒙脫土、粘土、石墨烯納米片、氧化石墨、石墨烯或針狀氧化鋅中的一種，或它們的組合。

一種制備所述高導熱熱固性樹脂的方法，包括如下步驟：