CN103172973B - 一种高导热聚合物复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热聚合物复合材料，包括以下组分及质量百分含量：环氧树脂60-95%，超支化聚芳酰胺接枝的陶瓷类导热填料纳米颗粒5-40%。本发明还包括该高导热聚合物复合材料的制备方法。本发明以超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料和环氧树脂为原料，得到高导热功能化陶瓷类导热填料/环氧树脂聚合物复合材料，该复合材料具有很高的热导率，与传统的填料直接共混法相比，热导率以及热机性能提高明显。本发明的聚合物复合材料具有优异的导热性能，可以在低导热填料掺量下大幅提高聚合物基体的热导率和力学性能，因此在机械、电子、化工等领域具有广泛的应用价值。本发明制备方法简单易操作，可控性强，可规模化放大生产。
Description
技术领域
本发明属于电气绝缘材料技术领域，尤其涉及一种高导热聚合物复合材料及其制备方法。
背景技术
随着微电子集成与组装技术的飞速发展和电力电气绝缘领域对高电压的越来越高的要求以及其他相关领域的飞速发展，电子元器件和逻辑电路的体积成千万倍地缩小，而工作频率急剧增加,此时电子设备所产生的热量迅速积累和增加，工作环境温度也向高温方向迅速变化。为保证电子元器件长时间高可靠地正常工作，必须阻止工作温度的不断升高，因此及时散热能力就成为影响其使用寿命的重要因素，迫切需要研制高导热性能的聚合物材料。
环氧树脂具有优良的力学性能、电性能、粘结性能及热稳定性，已广泛应用于航空航天、电子电气等领域。但是环氧树脂的导热系数较低，仅为0.23W/m·k，散热性能较差，已难以满足微电子技术和封装技术的快速发展。因此，有关环氧树脂的导热性能的研究已成为电子与材料等学科共同关注的热点。
目前，提高聚合物的导热系数的途径主要有本征型和填充型两种。前者方法难度大，成本较高，研究较少。后者方法简单易行，已得到广泛应用。在导热填料选择中，因陶瓷类填料具有较高的导热系数、优异的热稳定性和抗化学腐蚀性、良好的电绝缘性而得到广泛应用，但是由于陶瓷类填料纳米颗粒粒度小、表面能高，处于热力学非稳定状态，极易聚集成团，从而影响了陶瓷类填料纳米颗粒的实际应用效果。所以必须对陶瓷类填料纳米颗粒进行表面改性，以降低表面能，减小纳米颗粒间的附聚力，改进它在基体中的分散性和分散稳定性，降低两相界面张力，提高陶瓷类填料纳米颗粒与基体树脂之间的润湿性、结合力和相容性，从而改善复合材料的综合性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种高导热聚合物复合材料，其在低填料掺量下，也可获得高热导率。
本发明的第二目的是提供上述高导热聚合物复合材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种高导热聚合物复合材料，包括以下组分及质量百分含量：
环氧树脂60-95%，
超支化聚芳酰胺接枝的陶瓷类导热填料纳米颗粒5-40%。
较佳地，所述陶瓷类导热填料选自氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化镁、氧化铝、氧化锌、氧化硅中的一种或几种。
本发明还包括一种上述高导热聚合物复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）将氨基功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒分散在溶剂中，加入定量的3,5-二氨基苯甲酸、吡啶和亚磷酸三苯酯，在100℃氮气气氛下反应3h，经过过滤、洗涤、烘干，得到超支化聚芳酰胺接枝功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒；
（2）将乙酰丙酮铝加入到环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒分散到丙酮溶剂中，超声30min；然后将超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮铝/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min；然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮；然后再将固化剂加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止；最后将混合液浇注到干净的钢模具中固化，待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化陶瓷类导热填料/环氧树脂聚合物复合材料。
较佳地，所述步骤（1）中的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
较佳地，所述步骤（1）中，氨基功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒分散在溶剂中的浓度为，1-10g纳米颗粒/100ml溶剂。
较佳地，所述3,5-二氨基苯甲酸与氨基功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒的投料比为1:10，所述吡啶和亚磷酸三苯酯为反应中的脱水剂，投入量为1ml/1g陶瓷类导热填料纳米颗粒。
较佳地，所述步骤（2）中乙酰丙酮铝与环氧树脂的质量比为1:100。
较佳地，所述步骤（2）中超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒分散到丙酮溶剂中，浓度为0.01-1g/ml。
较佳地，所述步骤（2）中的固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐。
较佳地，所述步骤（2）中固化剂的加入量为，固化剂与环氧树脂的质量比为95:100。
较佳地，所述步骤（2）中的固化分为两个阶段进行，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一，本发明以超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料和环氧树脂为原料，得到高导热功能化陶瓷类导热填料/环氧树脂聚合物复合材料，该复合材料具有很高的热导率，与传统的填料直接共混法相比，热导率以及热机性能提高明显。
第二，本发明得到的聚合物复合材料具有优异的导热性能，可以在低导热填料掺量下大幅提高聚合物基体的热导率和力学性能，因此在机械、电子、化工等领域具有广泛的应用价值。
第三，本发明的制备方法简单易操作，可控性强，可规模化放大生产。
附图说明
图1为本发明实施例1的超支化聚芳酰胺接枝氮化铝的红外光谱图片；
图2为本发明实施例1的超支化聚芳酰胺接枝氮化铝/环氧树脂（d）与纯环氧树脂（a）、氮化铝/环氧树脂(b)、氨基功能化的氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料(c)的断面SEM对比图片,填料含量为10wt%；
图3为本发明实施例1的超支化聚芳酰胺接枝氮化铝/环氧树脂与纯环氧树脂、氮化铝/环氧树脂、氨基功能化的氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料的热导率对比图，填料含量为10wt%；
图4为本发明实施例1的超支化聚芳酰胺接枝氮化铝/环氧树脂与纯环氧树脂、氮化铝/环氧树脂、氨基功能化的氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料的热机性能对比图：(a)储能模量；（b）损耗模量；（c）损耗因子和（d）玻璃化转变温度，填料含量为10wt%。
具体实施方式
本发明的高导热功能化陶瓷类导热填料/环氧树脂聚合物复合材料是以超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料以及环氧树脂为原料，通过机械共混并且固化途径得到的。所得高导热功能化陶瓷类导热填料/环氧树脂聚合物复合材料具有很高的热导率，与传统的填料直接共混法相比，热导率提高明显。该复合材料的聚合物基体中，超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料分布均匀且与树脂基体之间的润湿性、结合力和相容性好，参与固化反应，形成导热通路，其质量百分含量在5-40%范围内。
本发明的高导热功能化陶瓷类导热填料/环氧树脂聚合物复合材料的制备方法主要包括以下两个步骤：
（1）将氨基功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒分散在溶剂中，加入定量的3,5-二氨基苯甲酸、吡啶和亚磷酸三苯酯，在100℃氮气气氛下反应3h，经过过滤、洗涤、烘干，得到超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒；
（2）将适量的乙酰丙酮铝加入到环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒分散到丙酮溶剂中，超声30min。然后将超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮铝/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min。然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮。然后再将固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止。最后将混合液浇注到干净的钢模具中，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化陶瓷类导热填料/环氧树脂聚合物复合材料。
上述高导热聚合物复合材料中的超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒含量可以通过控制陶瓷类导热填料纳米颗粒与聚合物基体的质量比进行调节；步骤（1）中，通过氮气氛围保护超支化接枝反应顺利进行。
下面结合具体实施例和附图详细描述本发明。
实施例1
本实施例中的高导热功能化氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料的制备方法如下：
预处理：将1g氮化铝纳米颗粒分散于200ml的二甲苯中并加入0.1g氨基硅烷，然后在100°C回流12h，经过滤、水洗、烘干得到氨基功能化的氮化铝纳米颗粒。
（1）将0.65g3,5-二氨基苯甲酸、6.5g氨基功能化的氮化铝纳米颗粒、6ml吡啶和6ml亚磷酸三苯酯，分散在200ml N-甲基吡咯烷酮溶液中，在100℃氮气气氛下反应3h，过滤后用甲醇反复洗涤并抽滤，然后60°C真空干燥得到超支化聚芳酰胺接枝氮化铝（AlN-HBP）；
（2）将0.3g乙酰丙酮铝加入到30g环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将6.5g AlN-HBP分散到50ml丙酮溶剂中，超声30min。然后将AlN-HBP/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min。然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮。然后再将28.5g固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止。最后将混合液浇注到干净的钢模具中，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料。
对该复合材料进行表征如下：
形貌表征：图1为本实施例的超支化聚芳酰胺接枝氮化铝的红外光谱图片，图1中可见，氮化铝颗粒表面成功地接枝了超支化聚芳酰胺；图2为本实施例的超支化聚芳酰胺接枝氮化铝/环氧树脂（d）与纯环氧树脂（a）、氮化铝/环氧树脂(b)、氨基功能化的氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料(c)的断面SEM对比图片,填料含量为10wt%；图2中可见，相比于其他复合物，AlN-HBP/环氧树脂复合材料中，纳米颗粒分散均匀、团聚数量大为降低，断裂面出现大量韧窝，且基本没有裸露的纳米颗粒，颗粒表面基本包覆基体树脂，说明AlN-HBP纳米颗粒和树脂有良好的界面结合，其原因是AlN-HBP纳米颗粒表面大量的氨基(-NH2)与环氧树脂基体进行反应，从而提高了AlN-HBP纳米颗粒与环氧树脂基体界面间的相容性。
热导率表征：将本实施例得到的高导热功能化氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料进行热导率测量，如图3所示，并将其与纯环氧树脂、氮化铝/环氧树脂、氨基功能化的氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料相比，填料含量为10wt%，图3中可以看出，本实施例得到的超支化聚芳酰胺接枝氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料的热导率相比于其他几个有很大提高，高的热导率主要归功于超支化聚芳酰胺接枝氮化铝纳米颗粒表面的官能团在环氧树脂固化过程中参与固化反应，生成共价键，这种强烈的相互作用可以有效降低两相界面热阻。
热机性能表征：图4为本实施例得到的超支化聚芳酰胺接枝氮化铝/环氧树脂与纯环氧树脂、氮化铝/环氧树脂、氨基功能化的氮化铝/环氧树脂聚合物复合材料的热机性能对比图：(a)储能模量；（b）损耗模量；（c）损耗因子和（d）玻璃化转变温度，填料含量为10wt%。图4中可见，超支化聚芳酰胺接枝氮化铝/环氧树脂复合材料的热机性能最优。
在本实施例中，超支化聚芳酰胺接枝氮化铝/环氧树脂中纳米填料的百分含量为10%。
实施例2
本实施例中的高导热功能化氮化硼/环氧树脂聚合物复合材料的制备方法如下：
预处理：将1g氮化硼纳米颗粒分散于200ml的二甲苯中并加入0.1g氨基硅烷，然后在100°C回流12h，经过滤、水洗、烘干得到氨基功能化的氮化硼纳米颗粒。
（1）将0.65g3,5-二氨基苯甲酸、6.5g氨基功能化的氮化硼纳米颗粒、6ml吡啶和6ml亚磷酸三苯酯，分散在200ml N-甲基吡咯烷酮溶液中，在100℃氮气气氛下反应3h，过滤后用甲醇反复洗涤并抽滤，然后60°C真空干燥得到超支化聚芳酰胺接枝氮化硼（BN-HBP）；
（2）将0.3g乙酰丙酮铝加入到30g环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将6.5g BN-HBP分散到50ml丙酮溶剂中，超声30min。然后将BN-HBP/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min。然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮。然后再将28.5g固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止。最后将混合液浇注到干净的钢模具中，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化氮化硼/环氧树脂聚合物复合材料。
在本实施例中，超支化聚芳酰胺接枝氮化硼/环氧树脂中纳米填料的百分含量为10%。
实施例3
本实施例中的高导热功能化碳化硅/环氧树脂聚合物复合材料的制备方法如下：
预处理：将1g碳化硅纳米颗粒分散于200ml的二甲苯中并加入0.1g氨基硅烷，然后在100°C回流12h，经过滤、水洗、烘干得到氨基功能化的碳化硅纳米颗粒。
（1）将0.31g3,5-二氨基苯甲酸、3.08g氨基功能化的碳化硅纳米颗粒、3ml吡啶和3ml亚磷酸三苯酯，分散在200ml N-甲基吡咯烷酮溶液中，在100℃氮气气氛下反应3h，过滤后用甲醇反复洗涤并抽滤，然后60°C真空干燥得到超支化聚芳酰胺接枝碳化硅（SiC-HBP）；
（2）将0.3g乙酰丙酮铝加入到30g环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将3.08g SiC-HBP分散到50ml丙酮溶剂中，超声30min。然后将SiC-HBP/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min。然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮。然后再将28.5g固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止。最后将混合液浇注到干净的钢模具中，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化碳化硅/环氧树脂聚合物复合材料。
在本实施例中，超支化聚芳酰胺接枝碳化硅/环氧树脂中纳米填料的百分含量为5%。
实施例4
本实施例中的高导热功能化氧化铝/环氧树脂聚合物复合材料的制备方法如下：
预处理：将1g氧化铝纳米颗粒分散于200ml的二甲苯中并加入0.1g氨基硅烷，然后在100°C回流12h，经过滤、水洗、烘干得到氨基功能化的氧化铝纳米颗粒。
（1）将1.03g3,5-二氨基苯甲酸、10.3g氨基功能化的氧化铝纳米颗粒、10ml吡啶和10ml亚磷酸三苯酯，分散在200ml N-甲基吡咯烷酮溶液中，在100℃氮气气氛下反应3h，过滤后用甲醇反复洗涤并抽滤，然后60°C真空干燥得到超支化聚芳酰胺接枝氧化铝（Al2O3-HBP）；
（2）将0.3g乙酰丙酮铝加入到30g环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将10.3g Al2O3-HBP分散到50ml丙酮溶剂中，超声30min。然后将Al2O3-HBP/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min。然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮。然后再将28.5g固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止。最后将混合液浇注到干净的钢模具中，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化氧化铝/环氧树脂聚合物复合材料。
在本实施例中，超支化聚芳酰胺接枝氧化铝/环氧树脂中纳米填料的百分含量为15%。
实施例5
本实施例中的高导热功能化氧化硅/环氧树脂聚合物复合材料的制备方法如下：
预处理：将1g氧化硅纳米颗粒分散于200ml的二甲苯中并加入0.1g氨基硅烷，然后在100°C回流12h，经过滤、水洗、烘干得到氨基功能化的氧化硅纳米颗粒。
（1）将1.03g3,5-二氨基苯甲酸、10.3g氨基功能化的氧化硅纳米颗粒、10ml吡啶和10ml亚磷酸三苯酯，分散在200ml N-甲基吡咯烷酮溶液中，在100℃氮气气氛下反应3h，过滤后用甲醇反复洗涤并抽滤，然后60°C真空干燥得到超支化聚芳酰胺接枝氧化硅（SiO2-HBP）；
（2）将0.3g乙酰丙酮铝加入到30g环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将10.3g SiO2-HBP分散到50ml丙酮溶剂中，超声30min。然后将SiO2-HBP/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min。然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮。然后再将28.5g固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止。最后将混合液浇注到干净的钢模具中，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化氧化硅/环氧树脂聚合物复合材料。
在本实施例中，超支化聚芳酰胺接枝氧化硅/环氧树脂中纳米填料的百分含量为15%。
实施例6
本实施例中的高导热功能化氧化锌/环氧树脂聚合物复合材料的制备方法如下：
预处理：将1g氧化锌纳米颗粒分散于200ml的二甲苯中并加入0.1g氨基硅烷，然后在100°C回流12h，经过滤、水洗、烘干得到氨基功能化的氧化锌纳米颗粒。
（1）将0.31g3,5-二氨基苯甲酸、3.1g氨基功能化的氧化锌纳米颗粒、3ml吡啶和3ml亚磷酸三苯酯，分散在200ml N-甲基吡咯烷酮溶液中，在100℃氮气气氛下反应3h，过滤后用甲醇反复洗涤并抽滤，然后60°C真空干燥得到超支化聚芳酰胺接枝氧化锌（ZnO-HBP）；
（2）将0.3g乙酰丙酮铝加入到30g环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将3.1g ZnO-HBP分散到50ml丙酮溶剂中，超声30min。然后将ZnO-HBP/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min。然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮。然后再将28.5g固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止。最后将混合液浇注到干净的钢模具中，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化氧化锌/环氧树脂聚合物复合材料。
在本实施例中，超支化聚芳酰胺接枝氧化锌/环氧树脂中纳米填料的百分含量为5%。
实施例7
本实施例中的高导热功能化氧化镁/环氧树脂聚合物复合材料的制备方法如下：
预处理：将1g氧化镁纳米颗粒分散于200ml的二甲苯中并加入0.1g氨基硅烷，然后在100°C回流12h，经过滤、水洗、烘干得到氨基功能化的氧化镁纳米颗粒。
（1）将0.65g3,5-二氨基苯甲酸、6.5g氨基功能化的氧化镁纳米颗粒、6ml吡啶和6ml亚磷酸三苯酯，分散在650ml N-甲基吡咯烷酮溶液中，在100℃氮气气氛下反应3h，过滤后用甲醇反复洗涤并抽滤，然后60°C真空干燥得到超支化聚芳酰胺接枝氧化镁（MgO-HBP）；
（2）将0.3g乙酰丙酮铝加入到30g环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将6.5g MgO-HBP分散到650ml丙酮溶剂中，超声30min。然后将MgO-HBP/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min。然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮。然后再将28.5g固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止。最后将混合液浇注到干净的钢模具中，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化氧化镁/环氧树脂聚合物复合材料。
在本实施例中，超支化聚芳酰胺接枝氧化镁/环氧树脂中纳米填料的百分含量为10%。
实施例8
本实施例中的高导热功能化氮化硅/环氧树脂聚合物复合材料的制备方法如下：
预处理：将1g氮化硅纳米颗粒分散于200ml的二甲苯中并加入0.1g氨基硅烷，然后在100°C回流12h，经过滤、水洗、烘干得到氨基功能化的氮化硅纳米颗粒。
（1）将3.9g3,5-二氨基苯甲酸、39g氨基功能化的氮化硅纳米颗粒、39ml吡啶和39ml亚磷酸三苯酯，分散在390ml N-甲基吡咯烷酮溶液中，在100℃氮气气氛下反应3h，过滤后用甲醇反复洗涤并抽滤，然后60°C真空干燥得到超支化聚芳酰胺接枝氮化硅（Si3N4-HBP）；
（2）将0.3g乙酰丙酮铝加入到30g环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将39g Si3N4-HBP分散到39ml丙酮溶剂中，超声30min。然后将Si3N4-HBP/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min。然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮。然后再将28.5g固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止。最后将混合液浇注到干净的钢模具中，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化氮化硅/环氧树脂聚合物复合材料。
在本实施例中，超支化聚芳酰胺接枝氮化硅/环氧树脂中纳米填料的百分含量为40%。
以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (11)
1.一种高导热聚合物复合材料，其特征在于，包括以下组分及质量百分含量：
环氧树脂60-95％，
超支化聚芳酰胺接枝的陶瓷类导热填料纳米颗粒5-40％；
所述的高导热聚合物复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将氨基功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒分散在溶剂中，加入定量的3,5-二氨基苯甲酸、吡啶和亚磷酸三苯酯，在100℃氮气气氛下反应3h，经过过滤、洗涤、烘干，得到超支化聚芳酰胺接枝功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒；
(2)将乙酰丙酮铝加入到环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒分散到丙酮溶剂中，超声30min；然后将超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮铝/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min；然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮；然后再将固化剂加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止；最后将混合液浇注到干净的钢模具中固化，待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化陶瓷类导热填料/环氧树脂聚合物复合材料。
2.如权利要求1所述的高导热聚合物复合材料，其特征在于，所述陶瓷类导热填料选自氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化镁、氧化铝、氧化锌、氧化硅中的一种或几种。
3.一种如权利要求1所述的高导热聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将氨基功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒分散在溶剂中，加入定量的3,5-二氨基苯甲酸、吡啶和亚磷酸三苯酯，在100℃氮气气氛下反应3h，经过过滤、洗涤、烘干，得到超支化聚芳酰胺接枝功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒；
(2)将乙酰丙酮铝加入到环氧树脂中，在80℃下搅拌溶解，真空脱气后冷却至室温，同时将超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒分散到丙酮溶剂中，超声30min；然后将超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒/丙酮溶液加入到冷却后的乙酰丙酮铝/环氧树脂溶液中，在强烈的机械搅拌下，超声分散30min；然后将其置于65℃的油浴中，蒸发大部分丙酮；然后再将固化剂加入到混合液中，同时保持强烈的机械搅拌，然后真空脱气至恒重为止；最后将混合液浇注到干净的钢模具中固化，待固化完后，自然冷却至室温，得到高导热功能化陶瓷类导热填料/环氧树脂聚合物复合材料。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，氨基功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒分散在溶剂中的浓度为，1-10g纳米颗粒/100ml溶剂。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述3,5-二氨基苯甲酸与氨基功能化的陶瓷类导热填料纳米颗粒的投料比为1:10，所述吡啶和亚磷酸三苯酯为反应中的脱水剂，投入量为1ml/1g陶瓷类导热填料纳米颗粒。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中乙酰丙酮铝与环氧树脂的质量比为1:100。
8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中超支化聚芳酰胺接枝陶瓷类导热填料纳米颗粒分散到丙酮溶剂中，浓度为0.01-1g/ml。
9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐。
10.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中固化剂的加入量为，固化剂与环氧树脂的质量比为95:100。
11.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的固化分为两个阶段进行，先135℃预固化2h，再165℃固化14h。
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