[发明专利]高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料及其应用

说明书

本发明提供了一种高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料及其应用。该方案制备一种导热率最高的晶型六方体晶型α‑Al₂O₃球形白刚玉，Al₂O₃纯度高于99.8％，配比不同粒径的球形白刚玉纳米填料，研究发现，在相同填充量下，纳米球形白刚玉填充的导热绝缘胶比微米球形白刚玉填充的导热绝缘胶具有更好的导热性能和机械性能；在合适比例下，微米球形白刚玉与纳米球形白刚玉混合填充的导热绝缘胶其导热效果优于单纯使用微米球形粒子填充的导热绝缘胶。本发明所提供的球形白刚玉填料，其外表结构可以按照球形堆积密度理论大小球互补达到最佳流动性和高填充型，填充率高达90％以上，显著高于普通白刚玉50～60％的填充率水平，导热系数可达10W/(m·K)，电导率小于10S/cm。

技术领域

本发明涉及球形白刚玉填料技术领域，具体涉及一种高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料及其应用。

背景技术

随着集成技术和微封装技术的发展，电子芯片元器件和电子设备向小型化和微型化方向发展，电子设备所产生的热量迅速积累、增加。为保证电子元器件在使用环境温度下仍能高可靠性地正常工作，需要开发导热绝缘高分子复合材料替代传统高分子材料，作为热界面和封装材料，迅速将发热元件热量传递给散热设备，保障电子设备正常运行。

现有技术中，将氧化铝作为导热硅胶的导热填充材料已经较为普遍。但是氧化铝纯度和硬度较低，颗粒球形化低，颗粒之间增稠严重，填充量不高等因素导致生产出来的导热胶不硫化，制品易老化、易出油，导热率不高，稳定性不佳，成本太高等问题。所以，一直以来电子导热绝缘胶的使用效率和使用范围受限。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料及其应用，以解决现有技术中，采用常规氧化铝填料所制备的导热胶性能不佳的技术问题。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料，是由以下方法制备的：以α-氧化铝为原料，经过高温熔融喷射法煅烧成球形白刚玉，过程中添加磷酸盐及二氧化钛改善结晶生长，而后经过1300℃烧结6小时，即得到所述高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料。

作为优选，所述高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料其团聚颗粒粒径为50～100μm之间，单粒径为0.3～15μm，比表面积为20～30m²/g。

作为优选，所述高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料的纯度大于99％。

作为优选，所述高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料的填充率大于90％。

本发明进一步提供了上述高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料用于制备电子芯片导热绝缘胶的应用。

作为优选，该应用是在所述导热绝缘胶中添加质量分数为10～15％的所述高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料。

作为优选，所述高比表面积团聚球形白刚玉高分子纳米复合填料的粒径为500nm。

作为优选，所述导热绝缘胶中还含有质量分数为20～25％的、粒径为15μm的α-氧化铝填料。通过采用上述配比策略，可使体系粘度最小，流动性和硅橡胶的导热性能最好，再加入适量的微米球形白刚玉，可以提高其导热系数，在混料中适当加入氮化硼，形成的高分子纳米复合填料导热系数提高更多，适当的延长熔融共混时间，分散性越好，导热系数越高。而且绝缘效果好，同时材料的机械性能也得到提高。

作为优选，使用硅烷偶联剂Y-R-Si(OR)3和A151作为白刚玉的表面处理剂，以提高白刚玉与树脂基体的结合力，所制成的导热胶具有更好导热性能和物理力学性能；式中Y为有机官能基，SiOR为硅烷氧基。