CN105062007A - 高导热聚合物复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

高导热聚合物复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高导热聚合物复合材料及其制备方法与应用。本发明高导热聚合物复合材料包括聚合物基体和填充于所述聚合物基体中的三维氮化硼，且所述三维氮化硼在所述高导热聚合物复合材料中的体积分数为5-50％。本发明高导热聚合物复合材料采用三维氮化硼在聚合物基体中构建三维网络结构，在聚合物基体中建立了导热通道，从而赋予本发明高导热聚合物复合材料具有高导热系数，且其制备方法条件温和、易控，其工艺简单，安全环保。

Description

高导热聚合物复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于导热复合材料技术领域，特别涉及一种高导热聚合物复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着电子科技的迅速发展，电子器件的功率和集成度日益提高，自1959年以来，器件的特征尺寸不断减小，已从微米量级向亚微米量级发展，同时集成度每年以40～50％高速度递增，这使得人们的注意力逐渐从宏观物体转移到微尺度器件上，尤其是近年来柔性电子飞速发展，更极大地推动了这一研究热潮。在电子设备中，相当一部分功率损耗转化为热的形式，因此任何具有一定电阻的微电子元器件对于运行中的微电子设备而言都是一个内部热源元器件的耗散生热会直接导致电子设备温度的升高和热应力的增加，对微电子设备的工作可靠性造成严重威胁，热失效已经成为电子封装中最主要的失效方式之一。
传统导热材料如金属、金属氧化物、氮化物陶瓷及其它非金属材料因为自身的性能局限已无法满足现代电子技术发展的要求。迫切需要开发新型高导热聚合物复合材料材料以适应工业发展要求。
自上世纪九十年代开始，聚合物/导热陶瓷复合材料的制备与应用引起了学术界和工业界的广泛关注。已有的研究表明，复合材料导热性能的提高主要取决于导热陶瓷的种类、含量、颗粒大小及形状、陶瓷颗粒与聚合物材料的异质相容性等。但是，目前大部分的研究结果所得导热系数都在5W/mK以下，已实现商品化的高导热环氧塑封料的热导率也仅有4W/mK左右。这些研究结果表明，仅仅通过简单添加高导热陶瓷粉末，难以在聚合物基复合材料中形成导热网络，难以制备具有高导热率的聚合物基复合材料。
另外，当前三维氮化硼通常是通过化学气相沉积方式制备。具体的是通过将氮化硼的前驱体在高温下与反应附着在三维结构的模板(三维结构镍或石墨)。反应结束后，通过化学蚀刻方式除去模板得到三维结构氮化硼。
如南京航空航天大学公开的采用泡沫金属为模板，通过化学气相沉积和化学蚀刻方式制得低密度、高热稳定性等优异性能的三维氮化硼泡沫。但是研究发现，该方法制备的泡沫金属的网络孔洞高达数百微米，在以此为模板制备的三维氮化硼泡沫，体积密度低，不利于其宏量制备。又如在复旦大学公开的一种三维氮化硼的制备方法，其也是采用化学气相沉积法，以过渡金属单质粉末或含过渡金属元素的化合物为催化剂，经过高温还原反应，制备出多孔金属催化剂骨架；再利用化学气相沉积法生长六方氮化硼，获得带有催化剂骨架的六方氮化硼粉体和三维氮化硼。该方法虽然采用过渡金属单质或含过渡金属元素的化合物为原料，且以多孔催化剂模板取代传统的泡沫金属模板使得比采用泡沫金属作催化骨架得到的三维氮化硼孔隙率更高；但是该方法依然是采用传统的化学气相沉积和化学蚀刻相结合方式，导致制备的三维结构氮化硼易碎，机械强度差。
因此，当前通常化学气相沉积方法涉及高温反应(1000℃)和腐蚀性及爆炸性气体的使用，严重限制了三维氮化硼的使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供了一种高导热聚合物复合材料及其制备方法，以解决现有聚合物/导热陶瓷复合材料难以在聚合物基复合材料中形成导热网络，难以有效提高聚合物/导热陶瓷复合材料导热率的技术问题。
本发明另一目的在于克服现有技术的上述不足，还提供了由本发明高导热聚合物复合材料的应用，以解决现有聚合物/导热陶瓷复合材料由于导热率不高而使用受限的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种高导热聚合物复合材料，所述高导热聚合物复合材料包括聚合物基体和填充于所述聚合物基体中的三维氮化硼，且所述三维氮化硼在所述高导热聚合物复合材料中的体积分数为5-50％。
根据本发明的另一方面，提供了本发明高导热聚合物复合材料的一种制备方法，所述高导热聚合物复合材料的制备方法包括如下步骤：
将氮化硼纳米片、水与水溶性聚合物按照质量比为1:(1～50)：100的比例进行混合处理，得到混合物溶液；
将所述混合物溶液进行冷冻处理形成冰冻混合液，并将所述冰冻混合液进行冷冻干燥处理，得到三维氮化硼前驱体；
将所述三维氮化硼前驱体进行烧结热处理，得到三维氮化硼；
将所述三维氮化硼浸渍于液体预聚物中，进行除气泡处理后进行热固化处理，得到高导热聚合物复合材料。
根据本发明的又一方面，提供了本发明高导热聚合物复合材料的应用方法，具体地，所述高导热聚合物复合材料在电机领域、电子封装领域、LED封装领域以及航天航空军事领域中的应用。
与现有技术相比，上述本发明高导热聚合物复合材料采用三维氮化硼在聚合物基体中构建稳定的三维网络结构，在聚合物基体中建立了导热通道，从而赋予本发明高导热聚合物复合材料具有高导热系数。
上述本发明高导热聚合物复合材料的制备方法以三维氮化硼为三维网络结构体与液体预聚物进行热固化处理即可，实现在聚合物体中建立导热通道从而赋予本发明高导热聚合物复合材料具有高导热系数。同时，以氮化硼纳米片和水溶性聚合物为原料，采用冰模板法获得三维氮化硼，制备过程安全环保，使用的溶剂为水溶液，不涉及有机溶剂；而且反应条件温和、易控，其工艺简单，有效避免了如现有采用化学气相沉积方法制备三维氮化硼而涉及高温反应和腐蚀性及爆炸性气体等苛刻条件的使用，同时降低了三维氮化硼和本发明高导热聚合物复合材料的生产成本。其次，制备三维氮化硼密度低，孔隙率高，三维结构尺寸优异，具有良好的力学性能，提高了本发明高导热聚合物复合材料中的三维网络结构体的稳定性，使得本发明高导热聚合物复合材料导热性能稳定。
正是由于本发明高导热聚合物复合材料具有高的导热系数，且导热性能稳定，因此，其可以更加广泛的应用于电机领域、电子封装领域、LED封装领域以及航天航空军事领域等领域中。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例高导热聚合物复合材料的制备方法流程图；
图2为实施例1制备的三维氮化硼的扫描电镜(SEM)图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种具有导热网络结构的高导热聚合物复合材料。在一实施例中，该高导热聚合物复合材料包括聚合物基体和填充与所述聚合物基体中的三维氮化硼，且所述三维氮化硼在所述高导热聚合物复合材料中的体积分数为5-50％。这样，该高导热聚合物复合材料采用三维氮化硼在聚合物基体中构建三维网络结构，在聚合物基体中建立了导热通道，从而赋予本发明高导热聚合物复合材料具有高导热系数，另外，在赋予该高导热聚合物复合材料具有高导热率的基础上，还能相对降低三维氮化硼的体积含量。经测定，本发明实施例提供的高导热聚合物复合材料的导热系数为0.3-10W/m.K。
在一实施例中，本发明实施例提供的高导热聚合物复合材料中的三维氮化硼的密度控制为1.0～100mg/cm3；在另一实施例中，所述三维氮化硼的孔径为2～200μm。通过对三维氮化硼的密度和孔径进行控制，使得三维氮化硼构建的三维网络结构导热通道的导热性更好，且结构更加稳固，从而赋予本发明实施例提供的高导热聚合物复合材料高的导热率和导热稳定性。
在一实施例中，所述聚合物为液体环氧树脂、液体氰酸酯、液体双马来酰亚胺、液体聚酰亚胺预聚物中的至少一种液体预聚物经热固化处理形成的聚合物。
在进一步实施例中，所述液体预聚物热固化处理为阶梯式热固化处理，第一阶梯热固化处理的温度为80-140℃，时间为0.5-2h；第二阶梯热固化处理的温度为140-160℃，时间为0.5-2h；第三阶梯热固化处理的温度为160-200℃，时间为0.5-2h。
在一具体实施例中，该热固化处理为阶梯式热固化处理，第一阶梯热固化处理的温度为140℃，时间为2h；第二阶梯热固化处理的温度为160℃，时间为2h；第三阶梯热固化处理的温度为200℃，时间为2h。
通过对上述聚合物的种类选用和对液体预聚物的固化处理条件的控制，使得三维氮化硼能够在选用的该类聚合物建立高热率和高稳定的导热通道，赋予本发明实施例高导热聚合物复合材料高导热率和高稳定性的同时能适度降低三维氮化硼的体积含量。
因此，上述各实施例中的高导热聚合物复合材料采用三维氮化硼在聚合物基体中构建三维网络结构，在聚合物基体中建立了具有高导热率和高稳定性的导热通道，从而赋予本发明高导热聚合物复合材料具有高导热系数，与传统聚合物/导热陶瓷复合材料相比，导热系数高3倍以上，具体如下文具体实施示范例中所述。另外还能相对降低三维氮化硼的体积含量。
相应地，本发明实施例提供了上文所述的高导热聚合物复合材料的一种的制备方法。本发明实施例高导热聚合物复合材料的制备方法工艺步骤如图1所示，其包括如下步骤：
步骤S01：将氮化硼纳米片、水与水溶性聚合物按照质量比为1:(1～50)：100的比例进行混合处理，得到混合物溶液；
步骤S02：将步骤S01中配制的混合物溶液进行冷冻处理形成冰冻混合液，并将所述冰冻混合液进行冷冻干燥处理，得到三维氮化硼前驱体；
步骤S03：将步骤S02中制备的三维氮化硼前驱体进行烧结热处理，得到三维氮化硼；
步骤S04：将步骤S03中制备的三维氮化硼浸渍于液体预聚物中，进行除气泡处理后进行热固化处理，得到高导热聚合物复合材料。
具体地，上述步骤S01中，将氮化硼纳米片、水与水溶性聚合物按照上述一定比例进行混合处理后，化硼纳米片会形成均匀的分散体系。因此，该步骤S01中的混合处理可以是常规的处理方式，如搅拌、超声处理等。
在另一实施例中，该步骤S01中的水溶性聚合物选用聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。该聚合物不仅能有效溶解于水中，还能有效保证氮化硼纳米片在后续最终干燥的三维氮化硼前驱体中分布均匀，并有利于三维氮化硼的形成。
在优选实施例中，该步骤S01中的水选用去离子水。
在优选实施例中，该步骤S01中的氮化硼纳米片的直径、水溶性聚合物的选用同时按照上述条件进行设置，以提混合物溶液分散体系的稳定性和氮化硼纳米片的分散均匀性。
在进一步实施例中，上述步骤S01中的氮化硼纳米片按照如下方法制备：
S011：将微米氮化硼与有机溶剂按照质量比为1:(50～100)的比例进行超声混合处理，得到初混液；
S012：对所述初混液进行固液分离，得到所述氮化硼纳米片。
其中，作为一实施例，该步骤S011中的所述微米氮化硼的粒径为2μm～18μm。在另一实施例中，所述有机溶剂为异丙醇、N,N’-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。在又一实施例中，所述超声混合处理操作中，超声功率为100～1000W，超声时间为12～24h。通过对微米氮化硼粒径、有机溶剂和超声混合处理工艺参数的控制，使得微米氮化硼被充分剥离，形成为氮化硼纳米片。
该步骤S012中的固液分离可以采用常规的手段实现氮化硼纳米片与有机溶剂的分离，在一实施例中，该固液分离为离心分离，且离心速率为1000rpm～5000rpm，离心时间为10-30min。
上述步骤S02中，对步骤S01配制的混合溶液的冷冻处理是为使得混合溶液中水结冰，有利于聚合物的凝固。因此，在一实施例中，该冷冻处理的冷冻温度控制为-20～-40℃，冷冻时间为12～24h。通过对冷冻处理温度和时间的控制，不仅能够使得水结冰以便于后续冷冻干燥过程中的升华，更重要的是通过对温度和时间的控制，使得氮化硼纳米片在该凝固的混合溶液中的能够均匀分散，避免其发生后续冷冻干燥过程中出现团聚现象和发生塌陷现象，从而保证氮化硼纳米片在三维氮化硼前驱体能够均匀分布。
对该混合溶液的冷冻干燥处理的真空度为-20Pa～-100Pa，冷冻温度为-50-0℃，在一具体实施例中，该冷冻干燥处理的真空度为-40Pa，冷冻温度为-50℃。通过控制冷冻干燥温度和时间，在有效除去水分的同时，保证氮化硼纳米片在最终干燥的三维氮化硼前驱体中分布均匀。
在上述步骤S02的基础上，步骤S03中得到的三维氮化硼前驱体经步骤S03中的烧结热处理后，三维氮化硼前驱体中的水溶性聚合物被除去，从而形成多孔结构的三维氮化硼。在一实施例中，该所述烧结热处理的温度为800-1200℃，烧结时间为4-8h，在一具体实施例中，该烧结热处理的温度为1000℃，烧结时间为4h。该烧结热处理能有效除去聚合物，并赋予三维氮化硼前驱体稳定的三维结构。
经测得，烧结后的三维氮化硼的密度为1.0～100mg/cm3，其孔径为2～200μm。还三维氮化硼的密度和孔径使得三维氮化硼构建的三维网络结构导热通道的导热性更好，且结构更加稳固，从而赋予本发明实施例提供的高导热聚合物复合材料高的导热率和导热稳定性。
上述步骤S04中，将三维氮化硼浸渍于液体预聚物中后，该液体预聚物将三维氮化硼进行包覆，并会填充至三维氮化硼的多孔结构中。在一实施例中，该液体预聚物聚合物为液体环氧树脂、液体氰酸酯、液体双马来酰亚胺、液体聚酰亚胺预聚物中的至少一种。选用的该类液体预聚物聚合物不仅有良好的流动性，而且经热固化后使得三维氮化硼能够在聚合物中建立高热率和高稳定的导热通道，赋予本发明实施例高导热聚合物复合材料高导热率和高稳定性，同时能适度降低三维氮化硼的体积含量。
为了避免液体预聚物中混有气泡，并使得液体预聚物能够充分填充至三维氮化硼的多孔结构中，以最终高导热聚合物复合材料的导热率，采用除气泡处理手段进行处理。将所述三维氮化硼浸渍于液体预聚物中后，先进行除气泡处理后进行热固化处理。
为了进一步提高三维氮化硼能够在聚合物中建立的导热通道的高热率和高稳定性，在一实施例中，对所述液体预聚物聚合物的热固化处理设定为如上文中所述的阶梯式热固化处理，如设置为三阶梯热固化处理，第一阶梯热固化处理的温度为80-140℃，时间为0.5-2h；第二阶梯热固化处理的温度为140-160℃，时间为0.5-2h；第三阶梯热固化处理的温度为160-200℃，时间为0.5-2h。在一具体实施例中，该热固化处理为阶梯式热固化处理，第一阶梯热固化处理的温度为140℃，时间为2h；第二阶梯热固化处理的温度为160℃，时间为2h；第三阶梯热固化处理的温度为200℃，时间为2h。
由上述可知，本发明实施例高导热聚合物复合材料的制备方法是以三维氮化硼为三维网络结构体与液体预聚物进行热固化处理即可，实现在聚合物体中建立导热通道从而赋予本发明高导热聚合物复合材料具有高导热系数。
另外，以氮化硼纳米片和水溶性聚合物为原料，采用冰模板法获得三维氮化硼，制备过程安全环保，使用的溶剂为水溶液，不涉及有机溶剂；而且反应条件温和、易控，其工艺简单，有效避免了如现有采用化学气相沉积方法制备三维氮化硼而涉及高温反应和腐蚀性及爆炸性气体等苛刻条件的使用，同时降低了三维氮化硼和本发明高导热聚合物复合材料的生产成本。
其次，制备三维氮化硼密度低，孔隙率高，三维结构尺寸优异，具有良好的力学性能，提高了本发明高导热聚合物复合材料中的三维网络结构体的稳定性，使得本发明高导热聚合物复合材料导热性能稳定。
正如上文所述，本发明实施例提供的高导热聚合物复合材料具有高的导热率，优异的导热稳定性，且其制备方法条件温和，环保安全，而且还能适度节约三维氮化硼的用量，因此，本发明实施例提供的高导热聚合物复合材料能够广发应用于电机领域、电子封装领域、LED封装领域以及航天航空军事等领域中。
现以高导热聚合物复合材料及其制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种高导热聚合物复合材料及其制备方法。本实施例1提供的高导热聚合物复合材料按照如下方法制备：
S11：按照质量比1:50：100，将氮化硼纳米片、去离子水和聚乙二醇混合；
S12：将步骤S11的混合液在冰箱中以-20℃温度下，冷冻12h得到冰冻的混合物，将冰冻混合液采用冷冻真空干燥过程，其真空度为-40Pa，冷冻温度为-50℃，得到三维氮化硼前驱体；
S13：将三维氮化硼前驱体高温烧结操作过程，其烧结温度为1000℃，烧结时间为4h，得到三维氮化硼；
S14：将三维氮化硼浸渍与液体环氧树脂体系中，真空状态下除气泡，将此混合物采用阶梯式热固化，得到高导热聚合物复合材料，即热固化得到三维氮化硼-聚合物复合材料，其中，固化温度分别为140℃，160℃和200℃，时间均为2h。
将本实施例1制备的三维氮化硼进行扫描电镜(SEM)微观分析，其微观横截面如图2，其为多孔结构，密度为21mg/cm3；孔径为100μm。
将本实施例1制备的高导热聚合物复合材料进行导热性测定，测得其导热系数0.7W/m.K，另外测得三维氮化硼在高导热聚合物复合材料中的体积分数为5％。
实施例2
一种高导热聚合物复合材料及其制备方法。本实施例2提供的高导热聚合物复合材料按照如下方法制备：
S21：按照质量比1:30：100，将氮化硼纳米片、去离子水和聚乙烯醇混合；
S22：将步骤S21的混合液在冰箱中以-20℃温度下，冷冻12h得到冰冻的混合物，将冰冻混合液采用冷冻真空干燥过程，其真空度为-40Pa，冷冻温度为-50℃，得到三维氮化硼前驱体；
S23：将三维氮化硼前驱体高温烧结操作过程，其烧结温度为1000℃，烧结时间为4h，得到三维氮化硼；
S24：将三维氮化硼浸渍与液体氰酸酯中，真空状态下除气泡，将此混合物采用阶梯式热固化，得到高导热聚合物复合材料，即热固化得到三维氮化硼-聚合物复合材料，其中，固化温度分别为140℃，160℃和200℃，时间均为2h。
将本实施例2制备的三维氮化硼进行扫描电镜(SEM)微观分析，其微观横截面如图2近似，其为多孔结构，密度为30mg/cm3；孔径为150μm。
将本实施例2制备的高导热聚合物复合材料进行导热性测定，测得其导热系数2.8W/m.K，另外测得三维氮化硼在高导热聚合物复合材料中的体积分数为30％。
实施例3
一种高导热聚合物复合材料及其制备方法。本实施例3提供的高导热聚合物复合材料按照如下方法制备：
S31：按照质量比1:20：100，将氮化硼纳米片、去离子水和聚乙烯吡咯烷酮混合；
S32：将步骤S31的混合液在冰箱中以-20℃温度下，冷冻12h得到冰冻的混合物，将冰冻混合液采用冷冻真空干燥过程，其真空度为-40Pa，冷冻温度为-50℃，得到三维氮化硼前驱体；
S33：将三维氮化硼前驱体高温烧结操作过程，其烧结温度为1000℃，烧结时间为4h，得到三维氮化硼；
S34：将三维氮化硼浸渍与液体双马来酰亚胺中，真空状态下除气泡，将此混合物采用阶梯式热固化，得到高导热聚合物复合材料，即热固化得到三维氮化硼-聚合物复合材料，其中，固化温度分别为140℃，160℃和200℃，时间均为2h。
将本实施例3制备的三维氮化硼进行扫描电镜(SEM)微观分析，其微观横截面如图2近似，其为多孔结构，密度为45mg/cm3；孔径为200μm。
将本实施例3制备的高导热聚合物复合材料进行导热性测定，测得其导热系数6.2W/m.K，另外测得三维氮化硼在高导热聚合物复合材料中的体积分数为40％。
实施例4
一种高导热聚合物复合材料及其制备方法。本实施例4提供的高导热聚合物复合材料按照如下方法制备：
S41：按照质量比1:1：100，将氮化硼纳米片、去离子水和聚丙烯酰胺混合；
S42：将步骤S41的混合液在后在冰箱中以-20℃温度下，冷冻12h得到冰冻的混合物，将冰冻混合液采用冷冻真空干燥过程，其真空度为-40Pa，冷冻温度为-50℃，得到三维氮化硼前驱体；
S43：将三维氮化硼前驱体高温烧结操作过程，其烧结温度为1000℃，烧结时间为4h，得到三维氮化硼；
S44：将三维氮化硼浸渍与液体聚酰亚胺预聚物中，真空状态下除气泡。将此混合物采用阶梯式热固化，得到高导热聚合物复合材料，即热固化得到三维氮化硼-聚合物复合材料，其中，固化温度分别为140℃，160℃和200℃，时间均为2h。
将本实施例4制备的三维氮化硼进行扫描电镜(SEM)微观分析，其微观横截面如图2近似，其为多孔结构，密度为50mg/cm3；孔径为50μm。
将本实施例4制备的高导热聚合物复合材料进行导热性测定，测得其导热系数10W/m.K，另外测得三维氮化硼在高导热聚合物复合材料中的体积分数为50％。
对比例1
将氮化硼纳米片采用超声技术分散于液体环氧树脂中，真空状态下除气泡。将此混合物采用阶梯式热固化，固化温度分别为140℃，160℃和200℃，时间均为2h。热固化得到氮化硼纳米片-聚合物复合材料。氮化硼纳米片体积分数为5％，复合材料的导热系数仅为0.16W/m.K。
对比例2
将氮化硼纳米片采用超声技术分散于液体氰酸酯中，真空状态下除气泡。将此混合物采用阶梯式热固化，固化温度分别为140℃，160℃和200℃，时间均为2h。热固化得到氮化硼纳米片-聚合物复合材料。氮化硼纳米片的体积分数控制为20％，复合材料的导热系数仅为0.3W/m.K。
对比例3
将氮化硼纳米片采用超声技术分散于液体双马来酰亚胺中，真空状态下除气泡。将此混合物采用阶梯式热固化，固化温度分别为140℃，160℃和200℃，时间均为2h。热固化得到氮化硼纳米片-聚合物复合材料。氮化硼纳米片的体积分数控制为30％,复合材料的导热系数仅为0.4W/m.K。
对比例4
将氮化硼纳米片采用超声技术分散于液体聚酰亚胺预聚物中，真空状态下除气泡。将此混合物采用阶梯式热固化，固化温度分别为140℃，160℃和200℃，时间均为2h。热固化得到氮化硼纳米片-聚合物复合材料。氮化硼纳米片的体积分数控制为50％，复合材料的导热系数仅为2.8W/m.K。
由上述可知，本发明实施例提供的三维氮化硼在聚合物基体中构建三维网络结构，在聚合物基体中建立了导热通道，从而赋予本发明高导热聚合物复合材料具有高导热系数。
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 (10)

1.一种高导热聚合物复合材料，其特征在于：包括聚合物基体和填充于所述聚合物基体中的三维氮化硼，且所述三维氮化硼在所述高导热聚合物复合材料中的体积分数为5-50％。
2.根据权利要求1所述的高导热聚合物复合材料，其特征在于：所述高导热聚合物复合材料的导热系数为0.3-10W/m.K。
3.根据权利要求1或2所述的高导热聚合物复合材料，其特征在于：所述且所述三维氮化硼的密度为1.0～100mg/cm3；和/或
所述三维氮化硼的孔径为2～200μm；和/或
所述聚合物为液体环氧树脂、液体氰酸酯、液体双马来酰亚胺、液体聚酰亚胺预聚物中的至少一种液体预聚物经热固化处理形成的聚合物。
4.根据权利要求3所述的高导热聚合物复合材料，其特征在于：所述热固化处理为阶梯式热固化处理，第一阶梯热固化处理的温度为80-140℃，时间为0.5-2h；第二阶梯热固化处理的温度为140-160℃，时间为0.5-2h；第三阶梯热固化处理的温度为160-200℃，时间为0.5-2h。
5.一种高导热聚合物复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将氮化硼纳米片、水与水溶性聚合物按照质量比为1:(1～50)：100的比例进行混合处理，得到混合物溶液；
将所述混合物溶液进行冷冻处理形成冰冻混合液，并将所述冰冻混合液进行冷冻干燥处理，得到三维氮化硼前驱体；
将所述三维氮化硼前驱体进行烧结热处理，得到三维氮化硼；
将所述三维氮化硼浸渍于液体预聚物中，进行除气泡处理后进行热固化处理，得到高导热聚合物复合材料。
6.根据权利要求5所述的高导热聚合物复合材料，其特征在于：所述且所述三维氮化硼的密度为1.0～100mg/cm3；和/或
所述三维氮化硼的孔径为2～200μm；和/或
所述液体预聚物聚合物为液体环氧树脂、液体氰酸酯、液体双马来酰亚胺、液体聚酰亚胺预聚物中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的高导热聚合物复合材料，其特征在于：所述热固化处理为阶梯式热固化处理，第一阶梯热固化处理的温度为80-140℃，时间为0.5-2h；第二阶梯热固化处理的温度为140-160℃，时间为0.5-2h；第三阶梯热固化处理的温度为160-200℃，时间为0.5-2h。
8.根据权利要求5-7任一所述的制备方法，其特征在于：所述氮化硼纳米片的直径为100nm～600nm；和/或
所述水溶性聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
9.根据权利要求5-7任一所述的制备方法，其特征在于：所述冷冻处理的冷冻温度为-20～-40℃，冷冻时间为12～24h；和/或
所述冷冻干燥处理的真空度为-20Pa～-100Pa，冷冻温度为-50-0℃；和/或
所述烧结热处理的温度为800-1200℃，烧结时间为4-8h。
10.如权利要求1-4所述的高导热聚合物复合材料在电机领域、电子封装领域、LED封装领域以及航天航空军事领域中的应用。
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