[發明專利]一種高導熱環氧樹脂基氮化硼微納米復合絕緣材料

在審

• 申請號: 201610464311.2
• 申請日: 2016-06-23
• 公開（公告）號: CN107541013A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 田付強;張琳
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K3/22;C08K7/00;C08K3/38;C08G59/50
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張文祎,趙曉丹

技術領域

本發明涉及本發明涉及一種高導熱絕緣材料，具體是涉及一種環氧樹脂的制備方法。

背景技術

隨著電氣設備向大容量、高電壓、無油化、高功率密度化和小型輕量化發展與微電子和集成電路向高速度、高密度方向發展，設備單位體積內所產生的熱量急劇增加，這些熱量的不斷積累會加速絕緣電介質的老化失效，極大地降低電氣電子設備運行的可靠性和壽命。在組成電氣電子設備的導體材料、磁性材料和聚合物絕緣電介質等主要材料中，絕緣電介質的熱導率最低，因此提高聚合物電介質的熱導率是增強電氣電子設備散熱的根本途徑。

環氧樹脂由于具有耐腐蝕性、優異的粘結性、優良的介電性能和可加工工藝性等優點而被廣泛用于電氣設備絕緣和微電子設備封裝。然而，純環氧樹脂的熱導率很低，僅約為0.18W/(m·K)。因此，為提高以環氧樹脂作為絕緣材料或封裝材料的高功率密度電氣電子設備的散熱能力，就必須對環氧樹脂進行改性提高其熱導率。對環氧樹脂填充不同種類、不同形狀尺寸的無機納米導熱填料，能夠提高復合材料導熱性能，并保證其電氣絕緣性能。因此，需要提供一種高導熱的絕緣材料。

發明內容

本發明要解決的第一個技術問題是提供一種高導熱的絕緣材料。該絕緣材料能夠應用于電氣電子設備，增強電氣電子設備散熱，保障電氣電子設備的有效運行。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：

一種高導熱絕緣材料，該絕緣材料的制備方法包括如下步驟：

1)干燥4-4’二氨基二環己基甲烷、二縮水甘油醚、無機納米顆粒和環氧樹脂；

2)混合環氧樹脂和二縮水甘油醚，再加入4-4’二氨基二環己基甲烷，充分攪拌后脫泡處理；

3)無機納米顆粒加入到步驟2)的混合物中，充分攪拌后進行脫泡處理；

4)超聲震蕩步驟3)的混合物；

5)將步驟4)的混合物脫泡；

6)將步驟5)的混合物倒入模具，于干燥箱中加熱固化，固化溫度依次為80℃、120℃和150℃；

其中原料的質量份數如下：

所述的環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂或雙酚F型環氧樹脂；

所述的無機納米顆粒為氮化硼納米片、氮化硼納米管、氧化鋁。

加入活性稀釋劑二縮水甘油醚以降低混合料的粘度，二縮水甘油醚加入還可以增大材料的填充量，提高材料的熱導率。優選地二縮水甘油醚的加入的質量份為20。在一個實施方案中，混合二縮水甘油醚和環氧樹脂后，再加入4-4’二氨基二環己基甲烷。

所述4-4’二氨基二環己基甲烷(PACM)作為為固化劑；

優選地，所述無機納米顆粒為表面處理劑處理的無機納米顆粒，所述無機納米顆粒為經硅烷偶聯劑處理的無機納米顆粒。

在一個實施方式中，所述PACM和無機納米顆粒的干燥條件為：在干燥箱中于70-80℃干燥2小時。

所述環氧樹脂的干燥條件為：在干燥箱中于60℃干燥15～30分鐘，以使粘度降低。

所述二縮水甘油醚的干燥條件為：在干燥箱中于60℃干燥15～30分鐘。

優選地，在行星式真空攪拌脫泡機中進行脫泡處理。

在一個實施方式中，用精密電子天平稱取相應的環氧樹脂和PACM，充分攪拌，放入行星式真空攪拌脫泡機中進行脫泡處理。

在一個實施方式中，在KQ2200型超聲波清洗器中振蕩步驟3)的混合物，振蕩后放入行星式真空攪拌脫泡機中再次進行脫泡處理。

優選地，固化時間為1.5～2.5小時。在一個實施方式中，固化時間為2小時，降溫約10小時后取出。

所述制備方法進一步包括在固化過程中施加電場，以促使氮化硼在復合材料體系固化過程中規則有序排列。

優選地，所述電場的條件為頻率為500V的直流電場。

本發明的有益效果如下：

用該材料制備的高導熱改性環氧樹脂，其導熱性能優良，能夠滿足功率元器件散熱所需，同時具有電氣絕緣性能穩定的特點，能夠保障電氣電子設備持久安全運行。該方法加工工藝簡單，普適性好，可方便制出高導熱環氧樹脂復合絕緣材料。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出實施例1環氧樹脂基氮化硼納米片復合絕緣材料的掃描電子顯微鏡(SEM)斷面圖。

圖2示出對未固化的絕緣材料施加500V直流電場后的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。

具體實施方式