[發明專利]一種高介電的納米氮化硼改性環氧樹脂復合材料和制法

在審

• 申請號: 202110097050.6
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112812318A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張訓海
• 申請（專利權）人: 重慶十九分科技有限公司
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C09K5/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及環氧樹脂技術領域，且公開了一種高介電的納米氮化硼改性環氧樹脂復合材料，通過化學鍵的連接，將納米氮化硼與環氧樹脂有機結合，顯著提高了環氧樹脂與氮化硼的界面相容性，使納米氮化硼高度分散在環氧樹脂的基體中，減少了納米氮化硼的團聚和聚集，更有利于納米氮化硼在環氧樹脂基體中形成三維導熱網絡，只需要很少量的納米氮化硼，就可以顯著提高環氧樹脂的熱導率和導電性能，并且納米氮化硼在環氧樹脂中產生界面極化效應和偶極極化效應，提高了環氧樹脂材料的介電常數，改善了材料的介電損耗，使復合材料表現出更高的介電性能。

技術領域

本發明涉及環氧樹脂技術領域，具體為一種高介電的納米氮化硼改性環氧樹脂復合材料和制法。

背景技術

介電材料具有良好的介電常數、介電損耗等特性，在電工領域和電氣絕緣材料等具有重要的應用，在電氣設備運行過程中，由于存在強電場的，會產生巨大的熱量，同時絕緣材料的電導效應和極化效應引起的能量損耗也會產生熱量，而傳統絕緣材料的導熱系數和導熱性能較差，導致熱量難以有效、快速的散發出去，會使絕緣材料局部受到高溫，引起材料分解、損耗和高溫炭化，隨著科技的不斷發展，對介電材料和電力設備提出了輕量化、小型化、介電性、高導熱等性能的要求。

環氧樹脂的絕緣性能很好，成本低廉，在電氣設備和電子封裝等領域中的絕緣材料應用廣泛，但是傳統的環氧樹脂的介電性能和導熱性能較差，限制了環氧樹脂在電氣設備和絕緣材料中的應用，納米六方氮化硼具有優異的導熱系數和電阻率，是一種良好的納米材料，在環氧樹脂、聚氨酯等高分子聚合物材料的理想填料，可以提高材料的導熱性能、介電性能和絕緣性能，但是納米氮化硼與環氧樹脂的界面相容性很差，容易發生團聚和堆積，不僅無法有效發揮納米氮化硼的增強作用，同時團聚效應也會嚴重影響環氧樹脂材料的機械強度和使用性能。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種高介電的納米氮化硼改性環氧樹脂復合材料和制法，解決了傳統的環氧樹脂的導熱性能和介電性能較差的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高介電的納米氮化硼改性環氧樹脂復合材料，所述高介電的納米氮化硼改性環氧樹脂復合材料的制法為以下步驟：

(1)將納米六方氮化硼置于氫氧化鈉溶液中進行羥基化改性，得到羥基化納米氮化硼。

(2)向燒瓶中加入40-80:10乙醇蒸餾水和混合溶劑，加入氨水調節溶液pH至8-9，再加入巰基硅烷偶聯劑，加熱至60-80℃，回流反應2-4h，冷卻后再加入羥基化納米氮化硼，在氮氣氛圍中超聲分散后，攪拌反應5-10h，過濾溶劑、乙醇和蒸餾水洗滌，得到巰基化納米氮化硼。

(3)向燒瓶中加入蒸餾水溶劑和巰基化納米氮化硼，超聲分散均勻后加入馬來酸酐，進行巰基-烯點擊化反應，過濾溶劑，乙醇和蒸餾水洗滌，得到馬來酸酐接枝納米氮化硼。

(4)向燒瓶中加入1,4-二氧六環溶劑，再加入環氧樹脂E44、馬來酸酐接枝納米氮化硼，超聲分散后加入過氧化二苯甲酰，進行接枝反應，反應結束后冷卻至室溫，加入蒸餾水進行離心分離，直至上層液澄清，將下層產物真空干燥后，得到納米氮化硼改性環氧樹脂。

(5)向燒杯中加入蒸餾水和乙二醇單丁醚混合溶劑，加入納米氮化硼改性環氧樹脂，進行高速乳化過程，再加入有機硅消泡劑和胺類固化劑，攪拌均勻后倒入模具中固化成膜，得到高介電的納米氮化硼改性環氧樹脂復合材料。

優選的，所述步驟(2)中巰基硅烷偶聯劑為巰丙基三甲氧基硅烷或3-巰丙基甲基二甲氧基硅烷，與羥基化納米氮化硼的質量比為15-35:100。

優選的，所述步驟(3)中巰基化納米氮化硼和馬來酸酐的質量比為100:60-120。

優選的，所述步驟(3)中巰基-烯點擊化反應在紫外光照射下進行，反應溫度為30-50℃，反應時間為6-12h。