[發明專利]一種環氧樹脂/有序氮化硼復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810141607.X
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN110157153B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 孫蓉;胡建滔;曾小亮;黃云;孫佳佳;許建斌;汪正平
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K3/38
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 李艷麗

本發明提供一種環氧樹脂/有序氮化硼復合材料及其制備方法，按質量分數計所述復合材料包括以下組分：氮化硼，5％～60％；環氧樹脂，30％～80％；固化劑，5％～30％；催化劑，0.1％～10％；其中，通過調整熱壓工藝參數，使氮化硼微片在環氧樹脂基體中形成面內取向排列。所述復合材料具有優異的面內取向，從而獲得良好的導熱系數；所述環氧樹脂/氮化硼復合材料的制備方法簡單溫和，可用于大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，涉及一種環氧樹脂/有序氮化硼復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著電子器件的發展不斷向小型化、集成化、智能化發展，半導體行業的“摩爾定律”逐漸失效，電子器件的有效散熱問題越來越得到人們的廣泛關注。熱量的持續堆積和無法及時耗散會帶來諸多嚴重的后果，比如影響電子器件工作的穩定性、持續壽命乃至發生爆炸，所以熱量的及時排出和耗散就越來越成為限制半導體電子封裝行業發展的關鍵技術問題。為了開發新型高導熱的電子散熱材料，將高熱導的填料加入聚合物基體中形成復合材料是解決這一問題的良好辦法之一。但是，現在大部分聚合物材料的本征熱導率都很低，遠遠滿足不了器件散熱的需求。

為了同時滿足部分散熱材料高導熱和絕緣的需求，一些陶瓷材料比如氮化鋁、氮化硼、碳化硅等由于其高的熱導率和體積電阻率受到了重視。其中，由于與石墨烯具有類似的二位片狀結構，六方氮化硼擁其優越的熱穩定性和化學穩定性、高機械強度以及高的熱導率，成為了最有前景的聚合物填充材料之一。但是，對于此類具有導熱各向異性的填料材料而言，其面內導熱系數往往遠遠高于其面外導熱系數，簡單而粗糙地將氮化硼填料分布在聚合物體系內極大程度地限制了聚合物復合材料導熱性的提高。

發明內容

本發明提供一種環氧樹脂/有序氮化硼復合材料及其制備方法，所述復合材料具有優異的面內取向，從而獲得良好的導熱系數；所述環氧樹脂/氮化硼復合材料的制備方法簡單溫和，可用于大規模工業化生產。

本發明第一方面提供一種環氧樹脂/有序氮化硼復合材料，按質量分數計所述復合材料包括以下組分：

氮化硼，5％～60％；

環氧樹脂，30％～80％；

固化劑，5％～30％；

催化劑，0.1％～10％；

其中，氮化硼微片在環氧樹脂基體中形成面內取向排列。

其中所述氮化硼的質量分數可以是5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％等；所述環氧樹脂的質量分數可以是30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％等；固化劑的質量分數可以是5％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％或30％等；催化劑的質量分數可以是0.1％、0.2％、0.5％、1％、2％、5％、8％或10％等，但并不僅限于所列舉的數值，上述各數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。

基于氮化硼片的面內面外導熱各向異性，通過控制熱壓工藝的溫度、壓力和填料的尺寸等因素，使得氮化硼微片在環氧樹脂基體中形成良好的面內取向，氮化硼本身的面內導熱優勢得以充分地發揮，從而有效地提高了復合材料高的導熱性能。

作為本發明優選的技術方案，按質量半分比計所述復合材料包括以下組分：

氮化硼15％～35％；

環氧樹脂50％～70％；

固化劑15％～25％；

催化劑0.5％～5％。

作為本發明優選的技術方案，按質量半分比計所述復合材料包括以下組分：

氮化硼20％；

環氧樹脂60％；