[發明專利]高分子基絕緣導熱復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710904007.X
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN110014572A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 周琪
• 申請（專利權）人: 周琪
• 主分類號: B29C48/18
• 分類號: B29C48/18;B29C48/49;B32B9/00;B32B9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高分子基絕緣導熱復合材料，該復合材料是由以下高分子基/導電導熱填料預混物、高分子基/絕緣導熱填料預混物經熔融塑化、n次層狀疊合而形成的2（n+1）層導電導熱層、絕緣導熱層交替排布的特殊雙渝滲結構的復合材料或2（n+1）+1層導電導熱層、絕緣導熱層交替排布的復合材料，其中材料的最外端均為絕緣導熱層。本發明還提供了該復合材料的制備方法。本發明的復合材料中，聚合物和填料無需進行特殊處理，且制備方法工藝簡單，操作控制方便，生產效率高，生產成本低，具有廣闊的工業化和市場前景。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種高分子基絕緣導熱復合材料及其制備方法。

背景技術

目前，隨著電子元器件的集成化、高速化和高頻化，使其局部放熱現象尤為嚴重，這不僅會降低其工作效率，更會成倍的縮短其使用壽命。因此，為了解決這一難題，已有諸多學者致力于開發新型的高效導熱復合材料。其中，由于高分子基材料具有質量輕、耐腐蝕、成本低等優點而受到廣泛的關注。出于電子元器件的運行安全性的考慮，又對導熱復合材料提出了高絕緣性的要求，因為當具有一定的導電性能的導熱復合材料應用于電子包裝時，易使其發生短路甚至漏電的行為，這也就極大的限制了導電導熱復合材料在該領域中的應用。因此，如何將復合材料整體的導熱性能高效化，成為限制其發展最為重要的問題。目前，涉及最多的便是實現填料的定向分布，來提高其局部濃度，進而增強材料的整體導熱性能。但是這種方法加工過程繁瑣，且填料的定向分布區域不可控，而是處于無規狀態，使得材料的整體性能偏差較大且性能單一而難以得到推廣。

在本發明中的材料結構設計上，通過填料的定向有序分布便可以有效的解決上述難題，使得材料的導熱性能更加高效化以及功能的多樣化。如在其交替層狀結構的一層中加入導電導熱填料，另外一層中加入絕緣導熱填料，并保證絕緣導熱層與電子元器件接觸，這樣既可以保證材料的整體絕緣性，確保電子元器件的安全運行，同時具有更高熱導率的導電導熱層還可以在垂直于層方向上對絕緣導熱層起到正向協同作用，提高材料整體的熱導率，也就是說可以在利用較低含量的絕緣導熱填料便可以達到較高的導熱系數并同時賦予材料一定的抗靜電性和電磁屏蔽性能，使其在電子產品領域中可以得到更為寬廣的應用。另外，通過層厚比的調節，還可以有效的降低材料中更為高價的絕緣導熱填料的用量，同時增加更為高效且價格低廉的到導電導熱填料的應用，從而可以在降低材料整體成本的前提下進一步增強其導熱性能。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種高分子基絕緣導熱復合材料及其制備方法，該復合材料能在降低成本的基礎上，提高材料的導熱性能，并實現材料的多功能化。

本發明解決技術問題的方案是：一種高分子基絕緣導熱復合材料，該復合材料是由以下高分子基/導電導熱填料預混物、高分子基/絕緣導熱填料預混物經熔融塑化、n次層狀疊合而形成的2（n+1）層導電導熱層、絕緣導熱層交替排布的特殊雙渝滲結構的復合材料或2（n+1）+1層導電導熱層、絕緣導熱層交替排布的復合材料，其中材料的最外端均為絕緣導熱層。

所選用的高分子聚合物可以是聚烯烴類、聚酰胺類、聚酯類、聚醚類等熱塑性塑料中的一種或兩種。

所選用的導電導熱填料可以是石墨、炭黑、石墨烯、碳納米管，銅、銀、金、鋁、鎳中的一種或幾種。

所選用的絕緣導熱填料可以是碳化硅、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、碳化鉻、碳化鎢、氮化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鈹、氧化鋁和氧化鋅中的一種或幾種。

其導電導熱填料的添加量同導電導熱層總質量比大于等于3wt%。

其絕緣導熱填料的添加量同絕緣導熱層總質量比大于等于5wt%。

本發明還提供了上述高分子基絕緣導熱復合材料的制備方法，它包括如下操作步驟：

1）利用高攪機將聚合物同導電導熱填料或絕緣導熱填料按一定比例均勻混合，并真空干燥處理，待用；