[發明專利]一種高導熱聚合物碳納米管復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010930398.4
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112029240B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 馬曉飛;張麗;張志成
• 申請（專利權）人: 吉祥三寶高科紡織有限公司
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08K9/04;C08K3/04;C09K5/14
• 代理公司: 合肥中博知信知識產權代理有限公司 34142
• 代理人: 李金標

本發明公開了一種高導熱聚合物碳納米管復合材料及其制備方法，涉及復合材料技術領域，本發明通過向環氧樹脂中添加碳納米管來制備復合材料，利用碳納米管的導熱性能來優化復合材料的導熱效果，并且通過改性碳納米管的制備來解決碳納米管的絕緣性差的問題，使最終所制復合材料兼具優良的力學性能、導熱性能和電氣絕緣性能，滿足電子封裝材料的使用要求。

技術領域：

本發明涉及復合材料技術領域，具體涉及一種高導熱聚合物碳納米管復合材料及其制備方法。

背景技術：

電子封裝材料是指用于承載電子元器件及其相互聯線，起機械支持、密封環境保護、散失電子元件的熱量等作用，并具有良好電絕緣性的基體材料，是集成電路的密封體。

傳統的電子封裝材料是通過向基體樹脂中添加導熱系數高的填料來提高其導熱性能，如石墨、碳纖維、氧化鋁、碳化硅、氮化硼等填料。對于金屬填料來說，雖然導熱性能好，但絕緣性差，無法滿足電子封裝材料的絕緣性能要求。因此，如何開發出一種兼具良好的導熱性能和絕緣性能的填料成為電子封裝材料的研究熱點。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題在于提供一種高導熱聚合物碳納米管復合材料及其制備方法，通過改性碳納米管的制備使復合材料兼具優良的力學性能、導熱性能和電氣絕緣性能。

本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現：

一種高導熱聚合物碳納米管復合材料，由環氧樹脂、固化劑、固化促進劑、改性碳納米管和有機溶劑制備而成，所述固化劑的用量為環氧樹脂用量的70-100wt％，固化促進劑的用量為環氧樹脂用量的0.5-5wt％，改性碳納米管的用量為環氧樹脂用量的0.5-5wt％。

所述改性碳納米管的制備方法為：先向羧基多壁碳納米管中加入氯化亞砜，加熱進行酰氯化反應，反應結束后減壓蒸餾除去過量的氯化亞砜；再加入端氨基聚醚，加熱進行縮合反應，反應結束后過濾，水洗濾渣，烘干，得到改性碳納米管。

所述羧基多壁碳納米管、氯化亞砜、端氨基聚醚的質量比為10-20:15-50:10-30。

碳納米管的導熱系數小，并且具有高模量和高強度的特性，因此可以使制備的聚合物碳納米管復合材料兼具優良的力學性能和導熱性能。但碳納米管具有一定的導電性，會影響復合材料的電氣絕緣性能。針對這一問題，本發明制備了改性碳納米管，目的是在保留碳納米管特有的導熱性能的同時提高復合材料的電氣絕緣性能。

所述端氨基聚醚為水溶性端氨基聚醚，優選端氨基聚醚D230。

在本領域中端氨基聚醚通常作為環氧樹脂的固化劑，但在本發明中是利用端氨基聚醚對羧基多壁碳納米管進行改性處理以制得改性碳納米管，通過酰胺鍵將聚醚分子接枝到碳納米管中，從而改善碳納米管的應用性能。

所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂。

由雙酚A型環氧樹脂制成的制品具有良好的物理機械性能、耐化學藥品性能和電氣絕緣性能，滿足電子封裝材料的使用要求。

所述固化劑為酸酐類固化劑。

酸酐類固化劑相對于常規的胺類固化劑來說，揮發性小，毒性低，并且電性能好，與環氧樹脂固化后的色澤較淺。

所述酸酐類固化劑優選甲基四氫苯酐、甲基六氫苯酐、甲基納迪克酸酐中的一種。

所述固化促進劑為促進劑DMP-30。通過促進劑DMP-30與酸酐類固化劑的配合使用來降低固化溫度和加速固化反應，從而縮短固化時間。

所述有機溶劑為乙醇、丙酮、四氫呋喃中的一種。

上述高導熱聚合物碳納米管復合材料的制備方法，向有機溶劑中加入改性碳納米管，攪拌后加入預熱的環氧樹脂，繼續攪拌，再加入固化劑和固化促進劑，混合均勻后真空脫泡，加熱固化，得到復合材料。