CN104497477A - 一种导热复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种导热复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104497477A CN104497477A CN201410674642.XA CN201410674642A CN104497477A CN 104497477 A CN104497477 A CN 104497477A CN 201410674642 A CN201410674642 A CN 201410674642A CN 104497477 A CN104497477 A CN 104497477A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano silver
- silver wire
- epoxy resin
- composite material
- conductive composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
本发明公开了一种导热复合材料及其制备方法。所述复合材料包括体积分数1％至30％的无机粒子、0.1％至10％的银纳米线以及环氧树脂，无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，无机粒子的平均粒径在20nm至50μm之间，其导热率在2W/m·K至280W/m·K之间，银纳米线的长径比大于等于60。其制备方法为：(1)将银纳米线加入到有机溶剂中并超声分散；(2)加入无机粒子和环氧树脂；(3)减压蒸馏；(4)加入固化剂均匀混合并固化。本发明通过将无机粒子和银纳米线复合，使其均匀分散于环氧树脂中，显著提高了复合材料的导热性能，且工艺简单，成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料领域，更具体地，涉及一种导热复合材料及其制备方法。
背景技术
伴随着信息、通讯以及能量储存和转化等领域的高速发展，电子芯片的集成度和工作功率不断提高，导致其工作时产热量的大幅增加。高效的热管理成为提高电子元器件工作稳定性和使用寿命的关键。高分子材料以其优良的加工性能、成本优势、耐腐性能和电绝缘性能被广泛用于热界面材料，其中具有收缩率低、粘结性能和浸润性能好等特点的环氧树脂占塑料封装材料的90％以上。
目前工业应用的传统热界面材料主要通过向环氧树脂中添加热导率相对较高的无机氮化物(氮化铝、氮化硼)或金属氧化物(氧化铝、氧化镁)来改善材料的导热性能。但其通常需要极高的填充量才能形成导热阈渗通路，有效提升复合材料的热导率。但该方法也导致复合材料的加工、粘结以及机械性能的劣化。而具有超高理论导热值的碳纳米管(～3000W/m·K)和石墨烯(2000～5000W/m·K)与树脂基体存在巨大的界面接触热阻和难以分散的问题，也使得复合材料的导热值远低于预期。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种导热复合材料及其制备方法，其目的在于通过将特定导热率的无机粒子和银纳米线复合，分散在环氧树脂中，并固化形成复合材料，由此解决现有复合材料导热性能欠佳的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种导热复合材料，包括体积分数1％至30％的无机粒子、0.1％至10％的银纳米线以及环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径在20nm至50μm之间，其导热率在2W/m·K至280W/m·K，所述银纳米线的长径比大于等于60。
优选地，所述导热复合材料，其所述无机粒子为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氮化铝和/或氮化硼。
优选地，所述导热复合材料，其银纳米线的直径在60nm至100nm之间。
按照本发明的另一方面，提供了一种所述导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将银纳米线与有机溶剂经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/50mL～1g/1000mL；
(2)将无机粒子和环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在25～100℃条件下，减压蒸馏除去有机溶剂，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
优选地，所述制备方法，其步骤(1)所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、甲苯或N,N’-二甲基甲酰胺。
优选地，所述制备方法，其步骤(1)所述的银纳米线，其长径比大于等于60，其直径在60nm至100nm之间。
优选地，所述制备方法，其步骤(2)所述的无机粒子为氧化铝、二氧化硅、氮化铝和/或氮化硼，所述无机粒子的平均粒径在20nm至50μm之间。
优选地，所述制备方法，其步骤(2)所述的环氧树脂为双酚A型或者双酚F型环氧树脂。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的导热复合材料，通过将特定导热率的无机粒子和特定参数的银纳米线复合，分散在环氧树脂中，固化形成的复合材料，突破了现有导热材料的技术瓶颈，相比现有的导热复合材料其导热性能具有明显提高，导热率提高可达300％以上。
(2)本发明提供的导热复合材料，在相同的导热性能下，大幅降低了银纳米线的添加量，使得未固化的复合材料流动性较好，具有良好的可加工性能，同时大幅削减了生产成本。
(3)本发明提供的导热复合材料的制备方法，使用的银纳米线无需进行特殊处理，简化了生产步骤，进一步削减了生产成本。
(4)本发明提供的导热复合材料的制备方法，全程在液态下进行填充材料分散，使得填充物分散性能良好，进一步提高了产品的导热效果。
附图说明
图1是本发明使用的银纳米线的扫描电镜图片；
图2是实施例1中银纳米线在环氧树脂基体中的分散效果扫描电镜图片；
图3是实施例12(比较例3)中银纳米线在环氧树脂基体中分散效果扫描电镜图片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的导热复合材料，包括体积分数1％至30％的无机粒子、0.1％至10％的银纳米线以及环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径在20nm至50μm之间，其导热率在2W/m·K至280W/m·K，所述银纳米线的长径比大于等于60。
所述无机粒子为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氮化铝和/或氮化硼。
所述银纳米线的直径在60nm至100nm之间，如图1所示。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将银纳米线与有机溶剂经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/50mL～1g/1000mL；所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、甲苯或N,N’-二甲基甲酰胺；所述的银纳米线，其长径比大于等于60，其直径在60nm至100nm之间。
(2)将无机粒子和环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；所述的无机粒子为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氮化铝和/或氮化硼，所述无机粒子的平均粒径在20nm至50μm之间；所述的环氧树脂为双酚A型或者双酚F型环氧树脂。
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在25～100℃条件下，减压蒸馏除去有机溶剂，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
所述固化剂是2-乙基咪唑、2-乙基4-甲基咪唑、甲基六氢邻苯二甲酸酐或甲基四氢邻苯二甲酸酐中的一种或二种；其中咪唑类固化剂加入量与环氧树脂比为1g/100g～8g/100g,酸酐类固化剂加入量与环氧树脂比例为40g/100g～90g/100g。固化反应包括低温预固化和高温固化过程；其中低温预固化温度为50～100℃，预固化时间为0.5～3小时；高温固化温度为140～170℃，固化时间为4～8小时。
以下为实施例：
实施例1
一种导热复合材料，包括体积分数8％的二氧化硅无机粒子、2％的银纳米线以及E-51双酚A型环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径为20nm，其导热率在2 W/m·K，所述银纳米线的长径比为100，其直径为80nm。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与乙醇经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/50mL；
(2)将平均粒径为20nm的二氧化硅无机粒子和E-51双酚A型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在50℃条件下，减压蒸馏除去乙醇，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g。
首先进行低温预固化：60摄氏度，固化2小时；然后进行高温固化：150摄氏度，固化时间8小时。所述复合材料电镜如图2所示，图中可以看出加入无机粒子二氧化硅后，银纳米线均匀分散在环氧树脂中。
实施例2
一种导热复合材料，包括体积分数8％的二氧化硅无机粒子、4％的银纳米线以及E-51双酚A型环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径为20nm，其导热率在2 W/m·K，所述银纳米线的长径比为100，其直径为80nm。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与乙醇经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/50mL；
(2)将平均粒径为20nm的二氧化硅无机粒子和E-51双酚A型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在50℃条件下，减压蒸馏除去乙醇，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g。
首先进行低温预固化：60摄氏度，固化2小时；然后进行高温固化：150摄氏度，固化时间8小时。
实施例3
一种导热复合材料，包括体积分数1％的氧化铝无机粒子、10％的银纳米线以及YDF-165双酚F型环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径为200nm，其导热率为30 W/m·K，所述银纳米线的长径比为300，其直径为60nm。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与甲醇经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/500mL；
(2)将平均粒径为200nm的氧化铝无机粒子和YDF-165双酚F型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在25℃条件下，减压蒸馏除去甲醇，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐和2-乙基咪唑，其中甲基四氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂的添加比为40g/100g，2-乙基咪唑与环氧树脂的添加比为1g/100g。
首先进行低温预固化：80摄氏度，固化0.5小时；然后进行高温固化：170摄氏度，固化时间4小时。
实施例4
一种导热复合材料，包括体积分数30％的氮化铝无机粒子、3％的银纳米线以及E-45双酚A型环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径为6.3μm，其导热率为200W/m·K，所述银纳米线的长径比为200，其直径为60nm。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与甲苯经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/800mL；
(2)将平均粒径为6.3μm的氮化铝无机粒子和E-45双酚A型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在60℃条件下，减压蒸馏除去甲苯，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑，其中甲基六氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂的添加比为90g/100g，2-乙基-4-甲基咪唑与环氧树脂的添加比为3g/100g。
首先进行低温预固化：70摄氏度，固化3小时；然后进行高温固化：140摄氏度，固化时间6小时。
实施例5
一种导热复合材料，包括体积分数20％的氮化硼无机粒子、5％的银纳米线以及NPEF-170双酚F型环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径为20μm，其导热率为280 W/m·K，所述银纳米线的长径比为60，其直径为100nm。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与N,N’-二甲基甲酰胺经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/1000mL；
(2)将平均粒径为20μm的氮化硼无机粒子和NPEF-170双酚F型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在100℃条件下，减压蒸馏除去N,N’-二甲基甲酰胺，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基咪唑，其中甲基六氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂的添加比为60g/100g，2-乙基咪唑与环氧树脂的添加比为5g/100g。
首先进行低温预固化：50摄氏度，固化1小时；然后进行高温固化：160摄氏度，固化时间5小时。
实施例6
一种导热复合材料，包括体积分数5％的二氧化硅无机粒子、0.1％的银纳米线以及E-42双酚A型环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径为50μm，其导热率为2W/m·K，所述银纳米线的长径比为100，其直径为80nm。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与四氢呋喃经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/600mL；
(2)将平均粒径为50μm的二氧化硅无机粒子和E-42双酚A型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在40℃条件下，减压蒸馏除去四氢呋喃，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑，其中甲基四氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂的添加比为80g/100g，2-乙基-4-甲基咪唑与环氧树脂的添加比为8g/100g。
首先进行低温预固化：60摄氏度，固化3小时；然后进行高温固化：170摄氏度，固化时间4小时。
实施例7
一种导热复合材料，包括体积分数15％的二氧化硅无机粒子、8％的银纳米线以及E-54双酚A型环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径为500nm，其导热率为2W/m·K，所述银纳米线的长径比为100，其直径为100nm。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与丙酮经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/100mL；
(2)将平均粒径为500nm的二氧化硅无机粒子和E-54双酚A型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在25℃条件下，减压蒸馏除去丙酮，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐，其中甲基六氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂的添加比为70g/100g。
首先进行低温预固化：100摄氏度，固化1小时；然后进行高温固化：150摄氏度，固化时间6小时。
实施例8
一种导热复合材料，包括体积分数10％的二氧化钛无机粒子、1％的银纳米线以及E-51双酚A型环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径为1μm，其导热率为10 W/m·K，所述银纳米线的长径比为100，其直径为60nm。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与乙醇经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/200mL；
(2)将平均粒径为1μm的二氧化钛无机粒子和E-51双酚A型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在45℃条件下，减压蒸馏除去乙醇，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐和甲基四氢邻苯二甲酸酐，其中甲基六氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂的添加比为35g/100g，甲基四氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂的添加比为50g/100g。
首先进行低温预固化：100摄氏度，固化3小时；然后进行高温固化：170摄氏度，固化时间8小时。
实施例9
一种导热复合材料，包括体积分数25％的二氧化钛无机粒子、6％的银纳米线以及YDF-170双酚F型环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径为100nm，其导热率为10W/m·K，所述银纳米线的长径比为300，其直径为100nm。
所述的导热复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与四氢呋喃经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/300mL；
(2)将平均粒径为100nm的二氧化钛无机粒子和YDF-170双酚F型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在40℃条件下，减压蒸馏除去四氢呋喃，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐和2-乙基咪唑，其中甲基六氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂的添加比为70g/100g，2-乙基咪唑与环氧树脂的添加比为1g/100g。
首先进行低温预固化：100摄氏度，固化2小时；然后进行高温固化：150摄氏度，固化时间4小时。
实施例1至实施例9中制备的导热复合材料，其热导率都在0.5W/m·K至5W/m·K之间，具有良好的导热性能。
实施例10(比较例1)
在双酚A型E-51环氧树脂中加入2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g，均匀混合并真空脱气泡，进行低温预固化：60摄氏度，固化2小时；然后进行高温固化：150摄氏度，固化时间8小时，即得到纯环氧树脂材料。
实施例11(比较例2)
二氧化硅/环氧树脂复合材料，包括体积分数8％的二氧化硅无机粒子以及E-51双酚A型环氧树脂，所述二氧化硅无机粒子的平均粒径为20nm。
二氧化硅/环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述二氧化硅无机粒子与乙醇经超声分散后形成二氧化硅的分散液，分散液的浓度为1g/50mL；
(2)将E-51双酚A型环氧树脂加入到步骤(1)所述的二氧化硅分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在50℃条件下，减压蒸馏除去乙醇，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g。
首先进行低温预固化：60摄氏度，固化2小时；然后进行高温固化：150摄氏度，固化时间8小时。
实施例12(比较例3)
银纳米线/环氧树脂复合材料，包括体积分数2％的银纳米线以及E-51双酚A型环氧树脂，所述银纳米线的长径比为100，其直径为80nm。
银纳米线/环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与乙醇经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/50mL；
(2)将E-51双酚A型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在50℃条件下，减压蒸馏除去乙醇，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g。
首先进行低温预固化：60摄氏度，固化2小时；然后进行高温固化：150摄氏度，固化时间8小时。
所述材料其扫描电镜图片如图3所示，从图中可以看出在未添加无机粒子的银纳米线/环氧树脂复合材料中，银纳米线表现出明显的聚集现象。
实施例13(比较例4)
银纳米线/环氧树脂复合材料，包括体积分数4％的银纳米线以及E-51双酚A型环氧树脂，所述银纳米线的长径比为100，其直径为80nm。
银纳米线/环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述银纳米线与乙醇经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/50mL；
(2)将E-51双酚A型环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在50℃条件下，减压蒸馏除去乙醇，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g。
首先进行低温预固化：60摄氏度，固化2小时；然后进行高温固化：150摄氏度，固化时间8小时。
本发明复合材料与现有技术复合材料性能对比见下表1。
表1 本发明材料同现有技术的相关性能指标对比
导热性能测试方法说明：根据ASTM C1113瞬态热线法测定环氧树脂复合材料的导热系数，采用QTM-500导热系数测定仪(日本京都电子工业株式会社)进行测试。
本发明的环氧树脂/银纳米线导热复合材料与未添加无机粒子的银纳米线/环氧树脂复合材料相比，在同样填充量下，材料的导热系数绝对值有了大幅提高。此外，虽然添加的无机粒子对复合材料导热值也有一定贡献，但从材料的导热系数增加率来看，本发明材料比未添加无机粒子的银纳米线/环氧树脂复合材料在提升环氧树脂导热性能方面同样具有明显优势。本发明提供的无机粒子辅助分散的环氧树脂/银纳米线导热复合材料，具有良好导热性能，可能是由于银纳米线和无机粒子之间形成了良好的热量通道。本发明材料在高效热界面材料领域具有很高应用价值。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种导热复合材料，其特征在于，包括体积分数1％至30％的无机、0.1％至10％的银纳米线以及环氧树脂，所述无机粒子和银纳米线均匀分散于环氧树脂中，所述无机粒子的平均粒径在20nm至50μm之间，其导热率在2W/m·K至280W/m·K，所述银纳米线的长径比大于等于60。
2.如权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述无机粒子为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氮化铝和/或氮化硼。
3.如权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述银纳米线的直径在60nm至100nm之间。
4.如权利要求1至3任意一项所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将银纳米线与有机溶剂经超声分散后形成银纳米线分散液，分散液的浓度为1g/50mL～1g/1000mL；
(2)将无机粒子和环氧树脂加入到步骤(1)所述的银纳米线分散液中，超声分散和/或机械搅拌形成均匀分散体系；
(3)将步骤(2)的均匀分散体系在25～100℃条件下，减压蒸馏除去有机溶剂，制得无溶剂分散体系；
(4)向步骤(3)制得的无溶剂分散体系中加入固化剂，均匀混合并真空脱气泡，然后进行固化反应，即制得所述的导热复合材料。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、甲苯或N,N’-二甲基甲酰胺。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的银纳米线，其长径比大于等于60，其直径在60nm至100nm之间。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的无机粒子为氧化铝、二氧化硅、氮化铝和/或氮化硼，所述无机粒子的平均粒径在20nm至50μm之间。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的环氧树脂为双酚A型或者双酚F型环氧树脂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410674642.XA CN104497477B (zh) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | 一种导热复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410674642.XA CN104497477B (zh) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | 一种导热复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104497477A true CN104497477A (zh) | 2015-04-08 |
| CN104497477B CN104497477B (zh) | 2017-05-17 |
Family
ID=52938940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410674642.XA Active CN104497477B (zh) | 2014-11-21 | 2014-11-21 | 一种导热复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104497477B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106977985A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-07-25 | 于军胜 | 一种基于银纳米线的散热降温涂料 |
| CN107163501A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-09-15 | 国网天津市电力公司 | 一种环氧基耐电晕纳米材料的制备方法 |
| CN108192459A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-06-22 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 导热复合材料及其制备方法和应用 |
| CN109337323A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-15 | 濮阳市盛源能源科技股份有限公司 | 一种银纳米线/不饱和聚酯树脂纳米复合材料及制备方法 |
| CN109503889A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-22 | 安徽大学 | 一种银纳米线杂化填料的制备方法及使用该填料的复合材料 |
| CN112250996A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-22 | 湖北大学 | 一种微纳米环氧树脂电子封装材料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120280168A1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-11-08 | Chung-Shan Institute of Science and Technology, Armaments, Bureau, Ministry of National Defense | Silver-nanowire thermo-interface material composite |
| US20130216826A1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-08-22 | Jnc Corporation | Thermosetting composition for protective film of transparent conductive film |
| CN103374207A (zh) * | 2012-04-18 | 2013-10-30 | 国家纳米科学中心 | 一种环氧复合材料及其制备方法 |
| CN103756256A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-30 | 华中科技大学 | 一种环氧树脂/银纳米线复合材料及制备方法和应用 |
-
2014
- 2014-11-21 CN CN201410674642.XA patent/CN104497477B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120280168A1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-11-08 | Chung-Shan Institute of Science and Technology, Armaments, Bureau, Ministry of National Defense | Silver-nanowire thermo-interface material composite |
| US20130216826A1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-08-22 | Jnc Corporation | Thermosetting composition for protective film of transparent conductive film |
| CN103374207A (zh) * | 2012-04-18 | 2013-10-30 | 国家纳米科学中心 | 一种环氧复合材料及其制备方法 |
| CN103756256A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-30 | 华中科技大学 | 一种环氧树脂/银纳米线复合材料及制备方法和应用 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106977985A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-07-25 | 于军胜 | 一种基于银纳米线的散热降温涂料 |
| CN107163501A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-09-15 | 国网天津市电力公司 | 一种环氧基耐电晕纳米材料的制备方法 |
| CN108192459A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-06-22 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 导热复合材料及其制备方法和应用 |
| CN108192459B (zh) * | 2017-11-23 | 2019-12-31 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 导热复合材料及其制备方法和应用 |
| CN109337323A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-15 | 濮阳市盛源能源科技股份有限公司 | 一种银纳米线/不饱和聚酯树脂纳米复合材料及制备方法 |
| CN109503889A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-22 | 安徽大学 | 一种银纳米线杂化填料的制备方法及使用该填料的复合材料 |
| CN112250996A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-22 | 湖北大学 | 一种微纳米环氧树脂电子封装材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104497477B (zh) | 2017-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104497477A (zh) | 一种导热复合材料及其制备方法 | |
| CN104178076B (zh) | 一种导热绝缘环氧树脂灌封胶及制备方法 | |
| CN107434905B (zh) | 导热聚合物复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN105385106B (zh) | 一种高导热绝缘复合材料的制备方法 | |
| Singh et al. | Recent developments on epoxy-based thermally conductive adhesives (TCA): a review | |
| CN105482435B (zh) | 三维褶皱状石墨烯散热浆料、其制备方法及应用 | |
| Yan et al. | Preparation of carbon nanotube/copper/carbon fiber hierarchical composites by electrophoretic deposition for enhanced thermal conductivity and interfacial properties | |
| JP5899303B2 (ja) | 高輝度ｌｅｄ用高性能ダイ取付接着剤（ｄａａ）ナノ材料 | |
| CN103756256B (zh) | 一种环氧树脂/银纳米线复合材料及制备方法和应用 | |
| CN110079050B (zh) | 一种导热阻燃环氧树脂复合材料及其制备方法 | |
| CN102191003A (zh) | 一种镀银碳纳米管导热胶黏剂及其制备方法 | |
| CN112778703A (zh) | 一种高韧性、导热性环氧树脂复合材料及其制备方法 | |
| CN101914264B (zh) | 一种电绝缘导热环氧树脂复合材料及其制备方法 | |
| CN105542447A (zh) | 一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料及其制备方法 | |
| CN102013281A (zh) | 高功率led用导电银胶 | |
| CN113754925B (zh) | 一种绝缘基材-碳纳米管杂化材料及其制备方法和用途 | |
| CN102391818A (zh) | 一种绝缘导热粘合剂及其制备方法 | |
| Zou et al. | Enhancement of thermal conductivity and tensile strength of liquid silicone rubber by three-dimensional alumina network | |
| CN104341774B (zh) | 用于半导体封装的模塑组合物和使用该模塑组合物的半导体封装 | |
| CN110982457A (zh) | 一种高导热胶黏剂及其制备方法 | |
| CN106753213A (zh) | 一种具有优异防潮防水性能的pcb电路板用有机硅电子灌封胶 | |
| Luo et al. | Thermal conductivity and closed-loop recycling of bulk biphenyl epoxy composites with directional controllable thermal pathways | |
| Kumar et al. | Thermal conductive epoxy adhesive composites filled with carbon-based particulate fillers: a comparative study | |
| CN106751477A (zh) | 一种高分子环氧导热材料及其制备方法 | |
| Dou et al. | Dry-contact thermal interface material with the desired bond line thickness and ultralow applied thermal resistance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |