[发明专利]一种导热绝缘复合材料及其制备方法

摘要

本发明申请提供一种导热绝缘复合材料及其制备方法，该复合材料按照距离热源由近及远的顺序依次为传导层和散热层，所述的导热绝缘复合材料的表面，一面为光面，一面为粗糙面，光面用于接收热源，光面可以大幅度降低接触热阻，可以更好地快速吸收热能；粗糙面为散热面，具有蜂窝状微孔结构，可以提高远红外辐射系数，加速对流，提高材料的散热能力。该复合材料的导热系数可以达到8-20W/m.k，远红外辐射系数可以达到0.9以上，具有良好的导热性能，并且保持了其固有的良好加工性和绝缘性。

主权项

一种导热绝缘复合材料，其特征在于：所述复合材料按照距离热源由近及远的顺序依次为传导层和散热层，传导层包括组分一、组分二和组分三，散热层包括组分四，各组分的构成与百分含量如下所述：A、组分一包括：1）石墨烯片：1‑1.5%；2）碳纤维：1‑3%；3）碳化硅晶须：1.5‑5%；4）六方氮化硼粉末：8‑20%；5）氮化铝（AlN）粉末：5‑15%；6）锐钛型二氧化钛（TiO₂）微粒：1‑5%；B、组分二包括：1）增韧剂，是一种核壳结构的耐寒增韧剂，核是丁二烯‑苯乙烯橡胶，壳是聚甲基丙烯酸甲酯，对材料的流动性影响小，同时能改善PC耐应力开裂的缺点，改善材料对水的敏感性，对材料有显著的增韧效果，添加量：0.5‑3%；2）阻燃剂，为有机硅类磺酸盐，其阻燃机理是加速催化成碳,在PC表面形成致密碳层，最终达到阻燃，添加量：0.1‑0.25%；3）抗应力开裂剂是乙基/氢化腈/丙烯酸脂三元共聚接枝物，能有效地解决PC的耐化学溶剂性，有效消除内应力，添加量为：0.5‑3%；4）润滑剂：由脂肪酸酰胺与硅氧烷润滑剂按3：1混合配比所制的，添加量为：0.1‑2%；5）偶联剂：由KH.560硅烷和NDZ.201钛酸酯偶联剂，按2：1混合配比所制，添加量为：0.2‑0.5%；6）饱和聚酯：为聚对苯二甲酸乙二醇酯，添加量为5‑10%；7）聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯，其分子量为20000‑30000，添加量：50‑80%；C、组分三包括母粒子，母粒子是组分一和组分二经过如下工艺制得：1）原料的预处理：包括干燥处理和表面预处理，先将无机填料（碳化硅、氮化硼、氮化铝和二氧化钛）分批单个（即每种无机填料均先单独进行预处理）加入混合机内，混合温度为20‑50℃，在50‑100转/分钟的低速搅拌中加入偶联剂（按照100:0.5比例添加），混合均匀后逐渐升温至120℃，再以400‑800转/分钟的高速搅拌2‑5分钟，使填料粒子表面经特殊处理后便于与树脂结合，同时分别将聚碳酸酯和饱和聚酯于110℃‑120℃的温度下鼓风干燥3‑6小时，使其水分含量低于0.02%；2）混合：将经过偶联剂表面处理的碳化硅、氮化硼、氮化铝和二氧化钛和烘干后的聚碳酸酯和饱和聚酯及上述各种助剂按上文所述配比进行混合，混合温度为20‑50℃，转速为100‑800转/分钟，混合时间为5‑10分钟；3）挤出：将混合料与导热填料石墨烯和碳纤维分别加温至150℃‑270℃，当上述混合料变成熔体后，石墨烯和碳纤维先后进入料斗搅拌，充分均匀混合后，在双螺杆挤出机的5‑6区进入，物料被螺杆连续挤出机头，进入模具保温反应1.5‑2.5小时定型，经降温冷却至室温10℃‑25℃，然后经牵引、切割成型为1.0‑1.2mm厚度的胚板；挤出时双螺杆挤出机各段加工温度分别设定1‑2区温度为270℃‑300℃，3‑4区温度为280℃‑310℃，5‑6区温度为290℃‑320℃，7‑8区温度为300℃‑330℃，9‑10区温度为300℃‑335℃，模头温度100℃‑120℃,双螺杆长径比40，螺杆转速为260转/分钟，喂料机转速为10转/分钟；上述双螺杆挤出机有2个抽真空处，一处真空口在温控4区，即导热石墨烯与碳纤维入口处的前一处，另一处在温控8区；4）造粒：通过粉碎设备，把胚板粉碎成0.5*0.5*1.0毫米的标准母粒子；D、散热层：散热层厚度为60‑80um，组分四包括：1）椰炭粉末：1‑6%；2）粒径6.8‑15nm的锐钛型二氧化钛（TiO₂）纳米粒子：3‑5%，3）氮化铝（AlN）纳米粒子：3‑5%；4）聚碳酸酯（PC）为双酚A型聚碳酸酯，其分子量为20000‑30000，添加量：84‑93%。