[發明專利]一種以3D聚酰亞胺為導熱骨架的有機樹脂復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110162653.X
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112961460B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 趙曉剛;趙君禹;叢冰;王大明;周宏偉;陳春海
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L79/08;C08L67/06;C08L83/04;C08K3/38;C08K5/05
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王術娜

本發明提供了一種以3D聚酰亞胺為導熱骨架的有機樹脂復合材料及其制備方法，屬于納米復合材料技術領域。本發明首先制備能夠負載導熱填料的3D結構聚酰亞胺氣凝膠，所述3D聚酰亞胺氣凝膠具有體積大、密度小的特點，因而在有限的質量內占據大量的空間，導熱填料在該3D結構聚酰亞胺氣凝膠上能夠大量負載且均勻分布并有效的組成導熱網絡，即使導熱填料在較低含量時也能優先形成導熱通路。而且，聚酰亞胺氣凝膠形成樹枝狀網絡結構有利于導熱填料在特定空間上的分布，導熱填料與導熱填料連接緊密，因而在制備復合材料時整個材料滿足導熱填料在低含量時整體導熱性能的提升，可以據此拓寬復合材料在微電子及電子元器件等領域的發展應用。

技術領域

本發明涉及納米復合材料技術領域，尤其涉及一種以3D聚酰亞胺為導熱骨架的有機樹脂復合材料及其制備方法。

背景技術

近年來，微電子集成、組裝技術、電子信息和航空航天等科技高迅速發展，電子元器件和邏輯電路不斷向著高性能、高使用壽命和小型化的方向發展，高導熱復合材料的應用領域也越加廣泛。高分子材料具有獨特的結構、容易改性和容易加工等特點，在電子封裝材料中起到重要的作用。但是高分子材料本身的導熱系數并不理想(≈0.2W/mK)，在高分子體系中添加高導熱率的導熱填料以制備出聚合物基導熱復合材料是主流的研究方法。

為了制備出高導熱系數的聚合物基復合材料，許多研究機構展開了相關工作。中國專利CN 109280332 A公開了一種氮化硼/環氧樹脂導熱復合材料的制備方法，當氮化硼含量在7.5wt％時，制備的復合材料相較于環氧樹脂的導熱率提升了53.9％。中國專利CN106633366 A公開了一種改性后的氧化石墨烯與聚合物共混復合材料，在導熱填料含量較高時，整個復合材料導熱系數提升明顯。中國專利CN 110903608 A公開了一種高導熱環氧復合材料，其具體的制備方法是將改性后的氮化硼分散在環氧樹脂中制備得到具有一定導熱性能的聚合物基導熱復合材料。現有的大多數實驗方法是在樹脂中均勻摻雜氮化硼、碳納米管等導熱無機填料以制備出聚合物基導熱復合材料。這種方法雖然操作簡單、實驗便捷，但是導熱填料含量較低時，導熱填料彼此分散無法有效的形成導熱通路，對聚合物基復合材料的熱增幅效果有限，復合材料往往并不能具有理想的導熱性能。當導熱填料處于高含量時，雖然可以在復合材料中理想的形成導熱通路，但是為了滿足材料較高的導熱性能而一味地大量添加導熱填料會使材料的力學性能大幅下降。而且大量引入導熱填料并不利于高分子材料的加工成型。因此，現有技術制備的聚合物基導熱復合材料的導熱性能和力學性能未能達到理想效果，在實際的應用過程中受到了很大的限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以3D聚酰亞胺為導熱骨架的有機樹脂復合材料及其制備方法，所制備的3D聚酰亞胺為導熱骨架的有機樹脂復合材料具有優異的導熱性能和力學性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種以3D聚酰亞胺為導熱骨架的有機樹脂復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將芳香二胺、芳香二酐和有機溶劑混合，進行聚合反應，得到聚酰胺酸溶液；

將所述聚酰胺酸溶液沉積于極性溶劑，將所得沉積物依次進行粉碎和干燥后，得到聚酰胺酸粉末；

將所述聚酰胺酸粉末、三乙胺、導熱填料和水混合，將所得分散液依次進行冷凍和冷凍干燥，得到聚酰胺酸氣凝膠；

將所述聚酰胺酸氣凝膠進行熱固化，得到導熱填料-聚酰亞胺氣凝膠；

將所述導熱填料-聚酰亞胺氣凝膠與有機樹脂混合，依次進行真空脫泡和固化，得到以3D聚酰亞胺為導熱骨架的有機樹脂復合材料。

優選的，所述芳香二胺包括3,3'-二氨基二苯醚、3,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯醚、2,3-二氨基甲苯、4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基聯苯、1,1-二(4-氨基苯基)環己烷、4,4'-二氨基二苯甲烷和4,4'-二氨基二苯甲酮中的一種或幾種。