[发明专利]一种改性六方氮化硼导热薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种改性六方氮化硼导热薄膜的制备方法，制备方法为：1）将氮化硼与乙醇按比例混合均匀，通过超声辅助剥离法获得六方氮化硼纳米片（BNNS），2）在氮化硼纳米片乙醇溶液中依次加入偶联剂，催化剂，超支化聚酰胺（HPBA），获得h‑BNNS‑g‑HPBA，3）将h‑BNNS‑g‑HPBA与脱蛋白天然橡胶胶乳（DPNRL）混合均匀，室温固化成膜。本发明制备的改性六方氮化硼导热薄膜可以实现六方氮化硼纳米片在脱蛋白天然橡胶胶乳中的均匀分散并实现对人体低过敏性和高热导率。通过该方法可以在脱蛋白天然橡胶中填充30%的六方氮化硼纳米片，使复合材料具有高导热性能，工艺简单易行，实际应用范围广阔，可用于生物医疗器械，电子封装等领域。

技术领域

本发明涉及无机-有机复合材料领域，尤其涉及一种改性六方氮化硼导热薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，由于电子器件的小型化，导热和电绝缘材料变得越来越重要。由于聚合物具有成本低、重量轻、导电率低、耐腐蚀和良好的加工性能等优点，聚合物已经被广泛研究，以确定有效的热导体。然而，聚合物的导热系数普遍较低，室温下约为0.2W/(m·K)，无法满足电子器件行业的散热要求。克服这一缺点的一种有效且广泛使用的方法是在聚合物基体中添加具有高导热系数的填料，以获得具有高导热系数的聚合物复合材料，同时保留聚合物的突出特性。六方氮化硼（BN）以其独特的物理化学性质而备受关注。氮化硼层状晶格结构具有良好的润滑性能，不被大多数熔融金属、玻璃和盐润湿，因而具有很高的抗化学侵蚀性；它具有高的介电击穿强度、高的体积电阻率和良好的抗氧化性。基于这些特性，它在光存储、医疗、光催化、光电器件和电绝缘等领域有着广泛的应用。氮化硼还具有高导热性和优异的耐高温性，结合低密度，使其成为最新电子器件、通信设备和照明设备的合适候选材料。

天然橡胶被称为四大工业原料，是重要的战略资源，也是关系到国计民生的基础产业，具有不可替代性。脱蛋白天然橡胶由于其优异的生物相容性和高弹性而被广泛用于制造各种产品，例如胶带，医用胶管等。但是，脱蛋白天然橡胶的热导率低，限制了其在散热领域的应用。

目前，工业规模生产的氮化硼颗粒仍呈板状。考虑到板状氮化硼填充密度低，在脱蛋白天然橡胶中分散不均匀且容易团聚，导致聚合物基体内部不能有效建立导热通路，严重影响了材料的导热性能。因此，可以对氮化硼纳米片进行接枝改性，让六方氮化硼在脱蛋白天然橡胶基体中可以实现均匀分散，构建有效导热通路，提升材料的使用性能。

针对上述问题，本发明所解决的技术问题是对六方氮化硼进行超声辅助剥离以及接枝超支化聚酰胺，实现六方氮化硼在脱蛋白天然橡胶胶乳中的均匀分散，从而在复合材料内形成良好的导热通路，提高热导率，优化工艺步骤。

发明内容

本发明提供了一种改性六方氮化硼导热薄膜的制备方法，以六方氮化硼、脱蛋白天然橡胶胶乳为原料，通过超声辅助剥离法得到六方氮化硼纳米片，接枝超支化聚酰胺和室温固化成膜制备改性六方氮化硼导热薄膜；具体制备方法包括以下几个步骤：

（1）将一定质量比的六方氮化硼与乙醇混合均匀，超声处理并离心分散，得到上层清液放于烧杯A中；

（2）将偶联剂、乙醇，蒸馏水混合于烧杯B中，预水解一段时间；

（3）将B中溶液倒入A烧杯，继续超声处理并加以机械搅拌，放入真空烘箱中，加热烘干并研磨得到偶联剂改性的六方氮化硼纳米片C；

（4）将C与丙酮按一定质量比混合均匀，并逐步加入超支化聚酰胺和催化剂，反应完毕后加热烘干并研磨得到h-BNNS-g-HPBA；

（5）将h-BNNS-g-HPBA与脱蛋白天然橡胶胶乳按一定比例混合均匀后倒入聚苯乙烯培养皿中，室温固化成膜得到改性六方氮化硼导热薄膜。

优选地，所述步骤（1）中六方氮化硼与乙醇的质量比为1:10，偶联剂为KH-550，超声处理时间2-3h，超声功率500-600W，离心转速4000-6000rpm，离心时间10-20min。