[發(fā)明專利]氮化硼高導(dǎo)熱絕緣材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410272665.8
• 申請(qǐng)日: 2014-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN104072988A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖東華;林德苗;陶世毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳昊天龍邦復(fù)合材料有限公司
• 主分類號(hào): C08L77/10
• 分類號(hào): C08L77/10;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/38;C08K3/34
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮化硼高導(dǎo)熱絕緣材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著集成技術(shù)、組裝技術(shù)的發(fā)展，電子元器件、邏輯電路的體積越來越小，需要散熱性好的高導(dǎo)熱絕緣材料；隨著大功率電氣、電子產(chǎn)品等的快速發(fā)展，必然出現(xiàn)越來越多的發(fā)熱問題。大中型高壓發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的發(fā)熱、傳熱、冷卻直接影響到工作效率、使用壽命、可靠性等重要指標(biāo)。隨著高分子材料在各行業(yè)應(yīng)用的日漸普及，人們對(duì)其綜合性能的要求不斷提高。電子電氣材料領(lǐng)域急需導(dǎo)熱絕緣材料來散發(fā)集成電路中產(chǎn)生的大量熱，使電子元件在合適的溫度下穩(wěn)定工作、延長(zhǎng)使用壽命。導(dǎo)熱絕緣材料用于電機(jī)行業(yè)時(shí)，可有效地降低電機(jī)繞組的溫升，減小電機(jī)體積并增大功率輸出。到目前為止，還沒有一種高分子材料能同時(shí)具有導(dǎo)熱性和絕緣性，國內(nèi)外的研究都集中于將某種導(dǎo)熱絕緣無機(jī)填料摻雜到具有特定要求的高分子材料中，得到高導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料，但效果不顯著。新型的散熱絕緣材料已成為現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)研究的重點(diǎn)方向之一。

現(xiàn)微電子集成技術(shù)和組裝技術(shù)都在高速發(fā)展，組裝密度迅速提高，電子元件、邏輯電路體積成千上萬倍地縮小，電子儀器日益輕薄短小化，而工作頻率急劇增加，半導(dǎo)體熱環(huán)境向高溫方向迅速變化。此時(shí)電子設(shè)備所產(chǎn)生的熱量迅速積累、增加，在使用環(huán)境溫度下要使電子元器件仍能高可靠地正常工作，及時(shí)散熱能力成為影響其使用壽命的重要限制因素，為保障元器件運(yùn)行的可靠性。工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展對(duì)導(dǎo)熱材料提出了更高要求，除導(dǎo)熱性外，更需要材料具有優(yōu)良的綜合性能，如質(zhì)輕、易加工成型、抗沖擊、耐化學(xué)腐蝕、熱疲勞性能優(yōu)異、優(yōu)良電絕緣性能及化學(xué)穩(wěn)定性等。傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料如金屬和金屬氧化物及其它金屬材料已無法滿足一些特殊場(chǎng)合的絕緣導(dǎo)熱使用要求，如電池屏蔽、電子信息、熱工測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域廣泛使用的功率管、集成塊、熱管、集成電路、覆銅板的絕緣導(dǎo)熱，也無法作為武器裝備、航空航天電子設(shè)備、電機(jī)、通訊、電器設(shè)備、儀器所需的導(dǎo)熱絕緣材料使用。因此，急需研制具有可靠性、高散熱性的綜合性能優(yōu)異的導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料替代傳統(tǒng)高分子材料，作為熱界面和封裝材料。迅速將熱元件的熱量傳遞給散熱設(shè)備，保障電子設(shè)備正常運(yùn)行。所以高導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料則是散熱設(shè)計(jì)中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的研究開發(fā)具有重要意義。

對(duì)于絕緣材料，由于沒有電子流的運(yùn)達(dá)，他們的導(dǎo)熱性要比金屬材料相差500—1000倍，到目前為止，還沒有一種高分子材料同時(shí)具有好的導(dǎo)熱性和絕緣性。目前國外高導(dǎo)熱的絕緣方式仍是摻混型的，就是將某種又導(dǎo)熱又絕緣的無機(jī)填料摻混到具有特定要求的絕緣材料中。

然而如何利用各種手段使導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)最大程度上形成并達(dá)到有效的熱傳導(dǎo)，獲得高導(dǎo)熱性體系，許多研究者曾提出各種模型對(duì)不同形狀填料(粉末、粒子、纖維等)填充的導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱率進(jìn)行預(yù)測(cè)。認(rèn)為，在那些填充的聚合物體系中，若所有的填充粒子聚集形成的傳導(dǎo)塊與聚合物傳導(dǎo)塊在熱流方向上是成行的，則復(fù)合材料導(dǎo)熱率最高；若是成列的，則復(fù)合材料的導(dǎo)熱率為最低。其實(shí)要提高材料的熱導(dǎo)率，必須使高導(dǎo)率絕緣填料在聚合物中形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成導(dǎo)熱通道。然而，生產(chǎn)工藝上達(dá)不到這樣理想的分布與排列，這不僅需要從復(fù)合材料整體設(shè)計(jì)考慮，還要設(shè)計(jì)成型加工工藝過程。國內(nèi)外的研究都頗多，但至今仍未成型技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氮化硼高導(dǎo)熱絕緣材料及其制備方法與應(yīng)用。

本發(fā)明提供的氮化硼絕緣材料，包括芳綸纖維、沉析纖維、云母和用聚苯硫醚(PPS)處理后的顆粒狀氮化硼。

上述氮化硼絕緣材料也可只由上述組分組成。

其中，所述芳綸纖維為聚間苯二甲酰間苯二胺纖維(簡(jiǎn)稱芳綸1313纖維)或聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維(簡(jiǎn)稱芳綸1414纖維)；

所述芳綸纖維的纖度為1～2d，長(zhǎng)度為2～10mm；

所述沉析纖維為1313沉析纖維或1414沉析纖維；

所述云母為非煅燒型云母或煅燒型云母；其中，所述非煅燒型云母為金云母、白云母或人工晶體云母；(將精選的云母碎片，經(jīng)高溫煅燒脫去云母結(jié)構(gòu)中的部分結(jié)晶水，使云母碎片沿垂直于解理面的方向膨脹，質(zhì)地變軟)；

所述云母的粒度為20-120目；

由于氮化硼屬于非極性產(chǎn)品，很難浸潤(rùn)，以氮化硼純品為原料所得氮化硼絕緣材料成品，由于碳化硼在水中分散性比較差，無法形成均勻的分布，故必須對(duì)氮化硼純品用PPS處理后才能使用。

所述用聚苯硫醚處理后的氮化硼是按照包括如下步驟的方法制備而得：將氮化硼與質(zhì)量百分濃度為1-5％的聚苯硫醚的聯(lián)苯溶液以質(zhì)量比為1：1的比例共混1-10分鐘后，過濾，干燥而得；