[发明专利]导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种导热复合材料，其包括聚合物基体以及填充在聚合物基体中的导热填料，所述导热填料为边缘接枝有氨基官能团的氮化硼纳米片。所述导热复合材料的制备方法包括：导热填料分散液的制备：通过表面改性使氮化硼纳米片的边缘接枝有氨基官能团，获得导热填料；将所述导热填料于分散剂中分散形成导热填料分散液；聚合物基体溶液的制备：将用于形成聚合物基体对应的单体在加热及催化剂作用下发生聚合反应，获得所述聚合物基体溶液；将所述导热填料分散液按预定比例添加到所述聚合物基体溶液并搅拌混合，获得混合浆料；将所述混合浆料固化成膜，获得所述导热复合材料。本发明提供的导热复合材料具有良好的导热性能和机械性能。

技术领域

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种导热复合材料及其制备方法。

背景技术

5G时代的到来，使得电子设备向着越发轻薄和小型化的方向发展，其内部电子元器件的高度集成化及结构复杂化使得器件单位面积的发热功率大幅上升，而器件发热会严重影响设备的使用性能和寿命。有数据显示，55％的电子产品的失效问题是由于温度过高引起的。因此，电子设备的散热成为了亟待解决的问题。

相较于传统的金属和陶瓷材料，聚合物因其质量轻、成本低、良好的绝缘性能及加工性能等优点获得广泛应用。如微电子封装领域所使用的印刷电路板，其基板多为聚酰亚胺、聚酯等材料，既具有良好的电绝缘性能又可满足不同应用场景对基板力学强度的要求；再如辅助芯片散热的热界面材料，其基体多为聚烯烃或硅胶，良好的柔韧性可大大填补接触面的空隙，减少空气热阻。又如换热和采暖工程中，使用聚氨酯等聚合物可以替代金属材料应用于易腐蚀、高强度和韧性的环境中，减少制造成本和产品重量。但聚合物内部大量的缺陷和链缠结使得声子在传递过程中频繁发生界面散射，声子自由程大大降低，导致聚合物的热导率偏低(～0.2W/m·K)，从而限制了其在热管理领域的进一步应用。

目前提高聚合物热导率的主要方法是向聚合物基体中填充高导热填料，通过填料在聚合物基体内部形成导热路径进而提高整体热导率。在众多导热填料中，氮化硼拥有类似石墨烯的晶体结构，由交替的、共价键合的硼原子和氮原子组成的六元环层组成，其具备高热导率、宽带隙以及良好稳定性而被广泛应用于电子封装及高电设备中。目前，使用未经改性的氮化硼作为导热填料的聚合物复合材料的导热性能还有待提升。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种导热复合材料及其制备方法，以解决现有的聚合物复合材料的导热性能较差的问题。

为实现上述发明目的，本发明的一方面是提供了一种导热复合材料，包括聚合物基体以及填充在所述聚合物基体中的导热填料，其中，所述导热填料为边缘接枝有氨基官能团的氮化硼纳米片。

优选地，所述导热复合材料中，所述导热填料的质量百分比为10％～50％。

优选地，所述氮化硼纳米片的横向尺寸为200nm～300nm，厚度为3nm～4nm。

优选地，所述聚合物基体中还添加有环氧树脂，所述环氧树脂在所述聚合物基体中的质量百分比为25％～30％。

优选地，所述聚合物基体选自氰酸酯树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚氨酯以及硅橡胶中的一种或两种以上。

本发明的另一方面是提供一种如上所述的导热复合材料的制备方法，其包括：

导热填料分散液的制备：通过表面改性使氮化硼纳米片的边缘接枝有氨基官能团，获得导热填料；将所述导热填料于分散剂中分散形成导热填料分散液；

聚合物基体溶液的制备：将用于形成聚合物基体对应的单体在加热及催化剂作用下发生聚合反应，获得所述聚合物基体溶液；

将所述导热填料分散液按预定比例添加到所述聚合物基体溶液并搅拌混合，获得混合浆料；

将所述混合浆料固化成膜，获得所述导热复合材料。