[发明专利]一种氮化铝纳米花/聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电子封装热管理材料制备技术领域，尤其涉及一种氮化铝纳米花/聚合物复合材料及其制备方法。所述制备方法包括：A)将铝粉与盐溶液混合，进行超声波空化腐蚀；B)将步骤A)的产物溶液进行抽滤，得到滤饼；C)将滤饼粉碎，与固体氮源混匀后，在含氮气氛下进行氮化反应；D)将氮化反应后的产物进行除碳，得到氮化铝纳米花；E)将氮化铝纳米花、烧结助剂及添加剂在溶剂中均匀混合成悬浊液后，进行定向冷冻成型，再经冷冻干燥后进行烧结，得到多孔氮化铝三维网络骨架；F)在真空条件下，将树脂浸渗进多孔氮化铝三维网络骨架后进行固化，得到氮化铝纳米花/聚合物复合材料。本发明的氮化铝纳米花/聚合物复合材料具有优良的热导率。

技术领域

本发明涉及电子封装热管理材料制备技术领域，尤其涉及一种氮化铝纳米花/聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

本世纪以来，随着科技的快速发展，电子元器件越来越小，芯片的运算量却大幅增长，这导致单位体积电子元器件的发热量也相应大幅增长。功率快速增加引起的电子元器件过热问题极大的影响了其使用性能、服役寿命和安全性。因而，电子元器件的高效散热是一个亟待解决的问题。高分子材料具有成本低、重量轻、可加工性好、吸水率低、电阻率高、耐腐蚀等优点，因而被广泛应用于热管理材料。然而，大多数聚合物表现出较差的导热性能，这限制了其在许多需要高热传导领域的应用。为此，通常解决办法是向聚合物中加入高导热无机填料，从而提高其导热性。目前，聚合物基复合材料的导热填料主要有氧化物、碳化物、氮化物及石墨烯、碳纳米管等等。氮化铝的热膨胀系数低，电绝缘性优良，室温导热率在陶瓷中仅比氧化铍低，且无毒，因而氮化铝是导热聚合物基复合材料的优选填料，在热管理材料中有着广泛的应用前景。

常用的制备氮化铝主要有以下几种方法：(1)铝粉直接氮化法，该法是在氮气气氛中，铝粉直接与氮气化合生成氮化铝粉末，反应温度一般在800～1200℃范围。(2)碳热还原法，该法是在氮气气氛中，氧化铝粉末和碳粉的混合粉末发生碳热氮化反应生成氮化铝粉末，反应温度一般不低于1600℃。(3)自蔓延高温合成法，该法是将铝粉在高压氮气中被外界热源点燃后，利用高化学反应热自维持反应进行，直到铝粉完全转化成为氮化铝粉末。(4)化学气相沉积法，该方法是基于铝的挥发性化合物与氨或氮气的化学反应，从气相中沉积氮化铝粉末。

目前，制备纳米氮化铝大多采用碳热还原法，但该方法也存在一些不足，如纳米氧化铝原料成本较高、原料难以充分混合均匀、完成反应温度较高、反应时间较长，这些因素导致合成纳米氮化铝的成本较高。而且，目前纳米氮化铝研究领域一般限于零维氮化铝粉末、一维氮化铝纳米线等，而对一维以上氮化铝纳米结构研究较少。史忠期等人在专利CN101798071中公布了一种制备花状结构氮化铝的燃烧合成法，但是该方法需要使用高压氮气，并且需要使用较大电流，增加了实验的危险性，而且获得的是亚微米而不是纳米花状氮化铝粉末。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氮化铝纳米花/聚合物复合材料及其制备方法，本发明制备的氮化铝纳米花/聚合物复合材料具有优良的热导率。

本发明提供了一种氮化铝纳米花/聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A)将铝粉与盐溶液均匀混合，对混合料液进行超声波空化腐蚀；

B)将步骤A)得到的溶液进行抽滤，得到滤饼；

C)将所述滤饼粉碎，并与固体氮源混匀后，在含氮气氛下进行氮化反应；

D)将所述氮化反应后的产物进行除碳，得到氮化铝纳米花；

E)将所述氮化铝纳米花、烧结助剂及添加剂在溶剂中均匀混合成悬浊液后，进行定向冷冻成型，再经冷冻干燥后进行烧结，得到多孔氮化铝三维网络骨架，得到多孔氮化铝三维网络骨架；

F)在真空条件下，将树脂浸渗进所述多孔氮化铝三维网络骨架后，再进行固化，得到氮化铝纳米花/聚合物复合材料。