[發(fā)明專利]具有核?殼結構的絕緣導熱石墨微粉及其制備方法和用途

有效

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• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104672496B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 曹萬榮;狄寧宇;姚菊明
• 申請（專利權）人: 浙江榮泰科技企業(yè)有限公司
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/04;C08L63/00;C09C1/46;C09C3/08;C09C3/10;C09C3/12
• 代理公司: 上海序倫律師事務所31276
• 代理人: 包文超

技術領域

本發(fā)明涉及一種聚合物改性的粉體，尤其涉及一種表面經SiO₂修飾的石墨粉體，其制備方法以及作為填料在絕緣散熱環(huán)氧樹脂中的應用。

背景技術

隨著電子元器件的小型化、微型化和高度集成化發(fā)展，其體積急劇縮小，由此帶來的散熱困難及熱量積累會嚴重影響到器件的精度和使用壽命，這已成為目前電子元器件持續(xù)小微型化的技術瓶頸，很大程度上制約著電子集成技術的進一步發(fā)展。另外，大中型高壓發(fā)電機組、電機以及大功率電氣、電子產品等，其運行過程中的發(fā)熱、傳熱和冷卻等直接影響到其工作效率、使用壽命和可靠性等重要指標。因此，采用有效的方法解決結構散熱和研制高導熱絕緣材料，已成為現(xiàn)代電子、電氣工業(yè)發(fā)展急需解決的關鍵技術之一。

填充型導熱聚合物制備工藝簡單、生產成本較低，因此，在電子、電氣工業(yè)中得到了廣泛應用。常規(guī)金屬材料，如Au、Ag、Cu、Al、Mg等，具有很高的導熱性，但均為導體，無法用作絕緣材料，而部分無機非金屬材料，如金屬氧化物Al₂O₃、MgO、ZnO、NiO、金屬氮化物如：AlN、Si₃N₄和BN，以及SiC陶瓷等，既具有較高導熱性，同時也具有優(yōu)良的絕緣性能，因此被廣泛用作微電子、電機和電器等領域中的散熱絕緣材料。

石墨是一種高導熱無機非金屬材料，其導熱系數超過鋼、鐵等金屬材料，并且具有耐高溫、化學性質穩(wěn)定等優(yōu)點。因此，常被用于航空、航天、LED和精密電子儀器等特殊領域的高導熱填料。但是，石墨具有導電性，不能作為絕緣散熱材料使用。采用表面包覆的方法，可提高石墨的電絕緣性能。

中國實用新型專利ZL201320336680.5公開了一種新型絕緣石墨，包括石墨基體和絕緣層，絕緣層設置于石墨基體的一面，并通過粘貼、鍍層或涂覆與石墨基體成型為一體。將石墨片通過粘貼的方式與氧化硅、氧化鋁、氮化硅或氮化硼成型為一體，達到絕緣散熱的效果。

中國實用新型專利ZL201220282381.3公開了一種絕緣石墨片，包括石墨基體，將石墨基體的一面用涂布機涂上一薄膜層，使薄膜層的厚度尺寸達到0.001mm～0.01mm。用涂布機將石墨片涂上丙烯酸、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、亞克力、油墨或聚乙烯薄膜層，制備絕緣散熱片材。

中國實用新型專利ZL201320336732.9公開了一種絕緣石墨，包括氧化石墨基體和膠層，膠層與氧化石墨基體粘貼。將氧化石墨片與膠層粘貼，制備絕緣散熱氧化石墨片，但是，這些已成型石墨片材不能作為聚合物的絕緣散熱填料使用。

中國發(fā)明專利申請201410048639.7公開了一種含有石墨烯的絕緣散熱組合物及其制備和應用，其利用溶膠-凝膠法使硅酸乙酯在石墨烯表面進行水解反應，得到表面包覆二氧化硅膜的石墨烯。制得的SiO₂改性石墨烯與氧化鎂、氧化鋁、碳化硅、氮化鋁、氮化硼、氧化鈹、鉆石、碳化鎢、氧化鋅等復配，制備填充型絕緣散熱塑膠與涂料。但是，目前石墨烯價格昂貴，規(guī)模化應用困難。與石墨烯相比，鱗片石墨粉體材料價格低廉，但是常規(guī)鱗片石墨粉體表面無極性基團，呈疏水性，直接采用溶膠-凝膠法包覆，易形成大量游離SiO₂，不易形成完整的包覆，影響了材料的導熱性及電絕緣性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種粉體，以解決現(xiàn)有聚合物填充材料絕緣性和導熱性不易兼得的問題。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種粉體，以石墨粉體為基材，提高規(guī)模化應用的水平，并顯著降低價格。

本發(fā)明的再一個目的在于提供一種粉體，以其為導熱填料應用于絕緣散熱環(huán)氧樹脂組合物。

本發(fā)明的又一個目的在于提供一種粉體的制備方法。

本發(fā)明提供的一種粉體，以石墨粉體為基材，在其表面包覆含羥基的兩親性聚合物，在含羥基的兩親性聚合物上連接Si元素。

本發(fā)明提供的另一種粉體，以石墨粉體為基材，在其表面包覆含羥基的兩親性聚合物，在含羥基的兩親性聚合物上包覆SiO₂，形成絕緣層。

本發(fā)明石墨粉體，種類優(yōu)先選擇鱗片石墨，顆粒優(yōu)選選擇平均粒徑6μm～8μm。

本發(fā)明的兩親性聚合物，即為具有親水性，又有疏水性的聚合物，如：但不僅限于聚乙烯醇(PVA)。

本發(fā)明的粉體具有絕緣性，可作為絕緣填料。

本發(fā)明的粉體具有散熱性，可作為導熱填料。