[发明专利]一种环氧树脂导热复合材料及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种环氧树脂导热复合材料及其制备与应用，其中，该环氧树脂导热复合材料是在环氧树脂中分散有体积比例5％至20％的无机填料，所述无机填料包括二维片层无机填料和球形无机填料。本发明通过对该环氧树脂导热复合材料内关键的导热填料结构、以及添加量等进行改进，并采用相应的制备方法，与现有技术相比能够有效解决环氧树脂复合材料导热性能不佳，粘度高等的问题，通过不同种类和形貌的导热填料复合添加，制备得到兼具高导热性、低粘度的环氧树脂基导热复合材料，尤其适用于作为电子封装材料。

技术领域

本发明属于热界面材料领域，更具体地，涉及一种环氧树脂导热复合材料及其制备与应用。

背景技术

如今电子产品的使用正在变得越来越普遍，同时也朝着微型化的方向发展，其应用时会产生大量的热量，电子器件温度的升高对寿命、效率以及耗能方面都会有非常大的影响，因此提高散热能力成为研究工作的热点。具有高散热性能的导热绝缘封装材料是提高电子元器件工作稳定性和使用寿命的关键环节。塑料封装以其优良的电绝缘性能、加工性能与成本优势广泛应用于热界面材料及电子封装领域，其中环氧树脂由于具有收缩率低、粘结性能好、耐腐蚀性能好等优点，占塑料封装材料的90％以上。然而环氧树脂导热性能差，造成电子元件散热困难，容易老化，使用寿命短。

向环氧树脂中添加高热导率的无机填料(如氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化镁)可以有效的提高基体材料的热导率。但通常需要在很高的填充量才能明显提高复合材料热导率。无机填料的高填充量导致了复合材料的力学性能和加工性能大幅下降。具体而言，这将导致环氧树脂复合体系的高粘度，难以有效地进行电子元器件的封装。

在这种背景下，研究一种具有低粘度和高导热特性的环氧树脂基复合材料便有重大的科学和实用价值。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种环氧树脂导热复合材料及其制备与应用，其中通过对该环氧树脂导热复合材料内关键的导热填料结构、以及添加量等进行改进，并采用相应的制备方法，与现有技术相比能够有效解决环氧树脂复合材料导热性能不佳，粘度高等的问题，通过不同种类和形貌的导热填料复合添加，制备兼具低粘度和高导热特性的环氧树脂基导热复合材料；该环氧树脂导热复合材料内的无机填料添加量低至5％至20％的体积比，而导热系数却不低于0.91W/m·K，在30℃下其黏度小于20Pa·s，导热性好，粘度低，确保了该复合材料良好的力学性能和加工性能制备，尤其适用于作为电子封装材料。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种环氧树脂导热复合材料，其特征在于，在环氧树脂中分散有体积比例5％至20％的无机填料，所述无机填料包括二维片层无机填料和球形无机填料。

作为本发明的进一步优选，所述二维片层无机填料的平均粒径在10微米至40微米之间，所述球形无机填料的平均粒径在5微米至40微米之间。

作为本发明的进一步优选，所述二维片层无机填料与所述球形无机填料的体积比在4:1至1:1之间。

作为本发明的进一步优选，所述无机填料为氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化镁、氧化锌、二氧化硅中的至少一种。

作为本发明的进一步优选，所述环氧树脂为双酚A型或双酚F型环氧树脂。

作为本发明的进一步优选，所述环氧树脂导热复合材料的导热系数不低于0.91W/m·K，在30℃下其黏度小于20Pa·s。

按照本发明的另一方面，本发明提供了制备如上述环氧树脂导热复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将二维片层无机填料和球形无机填料按4:1至1:1的体积比进行配料，充分干燥后均匀混合，得到混合填料；

(2)将步骤(1)中的混合填料添加到环氧树脂中，均匀分散，脱气泡后固化，即得到所述环氧树脂导热复合材料。