CN105315943A - 一种高导热环氧树脂导电胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高导热环氧树脂导电胶，以重量份计，包括以下组分：双酚A型环氧树脂30-50份，石墨烯2-6份，酚醛树脂10-20份，氮化硼2-3份，二氧化硅气凝胶1.5-3份，稀释剂3-8份，固化剂1-2份，偶联剂2-5份，促进剂0.5-1份。本发明还公开了该高导热环氧树脂导电胶的制备方法。该导电胶导热性能好，具有一定的导电能力，粘结强度大，机械性能好，且其无毒、无味、对人体和环境无害，且制备方法简单，工艺条件温和，易于操作。

Description

一种高导热环氧树脂导电胶及其制备方法

技术领域：

本发明涉及胶黏剂技术领域，具体的涉及一种高导热环氧树脂导电胶。

背景技术：

高性能电子设备采用具有高导热性能的材料来耗散热量，以防止过多的热量对电子系统造成伤害。然而，尽管聚合物相比于其他材料来说有很多优点，但是环氧树脂胶的热导率却很低，仅仅只有大约0.2W/mK左右。这影响了环氧树脂胶在更多方面和领域上的应用。

石墨烯由于其具有优异的热导率引起了人们的关注，尤其是在电子元件和电气装备方面的应用方面。石墨烯是一种具有高长径比的理想二维片状材料，这赋予了石墨烯独特的热性能。已有文献报道，在常温下通过共焦显微拉曼光谱测定，单层石墨烯的面内热导率达到了4800-5300W/mk的范围。因此，石墨烯被用于增强聚合物的导热性能。然而，通过传统的机械剥离法制备大量石墨烯是比较困难而且昂贵的，因此，化学法制备石墨烯以其具有高产率和低成本的特点，在实现工业化生产方面具有潜在的商业应用价值。通过化学氧化法得到的氧化石墨再通过适当的化学还原法或者热退火处理也能获得优良的热导率。

纳米六方氮化硼是一种类石墨烯的二维材料，而同时也是一种性能优异并具有很大发展潜力的新型陶瓷材料，因其具有高温抗氧化性、耐辐射、高导热率、高温润滑性、介电性能和绝缘性能良好的特点，在冶金、航天航空、电子和核工业等领域有着广泛的应用。六方氮化硼粉体材料是基于二维的氮化硼纳米片通过空间交联形成的三维网状结构，除了具有二维氮化硼纳米片的性质，三维氮化硼纳米材料在空间导热，催化剂载体及吸声防震等方面具有更大的优势。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高导热环氧树脂导电胶，其导热性能好，具有一定的导电能力，粘结强度大，机械性能好。

本发明的另一个目的是提供该高导热环氧树脂导电胶的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高导热环氧树脂导电胶，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂30-50份，

石墨烯2-6份，酚醛树脂10-20份，

氮化硼2-3份，二氧化硅气凝胶1.5-3份，

稀释剂3-8份，固化剂1-2份，

偶联剂2-5份，促进剂0.5-1份。

作为上述技术方案的优选，一种高导热环氧树脂导电胶，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂45份，

石墨烯3份，酚醛树脂18份，

氮化硼2.5份，二氧化硅气凝胶2份，

稀释剂7份，固化剂1.5份，

偶联剂3份，促进剂0.6份。

作为上述技术方案的优选，所述石墨烯为单层石墨烯、多层石墨烯纳米片的一种或多种混合，其厚度为5-20nm。

作为上述技术方案的优选，所述酚醛树脂为线性酚醛树脂、双酚A酚醛树脂、联苯型酚醛树脂中的一种或多种混合。

作为上述技术方案的优选，所述氮化硼为氮化硼纳米片，其厚度为5-10nm。

作为上述技术方案的优选，所述二氧化硅气凝胶的粒径大小为20-30nm。

作为上述技术方案的优选，所述稀释剂为乙二醇、松油醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或多种混合。

作为上述技术方案的优选，所述固化剂为咪唑类固化剂。

作为上述技术方案的优选，所述偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合。

一种高导热环氧树脂导电胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯、氮化硼、二氧化硅气凝胶、偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500-1000W的功率下超声30-60min，除去溶剂，得到混合物A；

(2)将双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和稀释剂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的混合物A、固化剂、促进剂，通过三辊扎机混合，得到高导热环氧树脂导电胶。

本发明具有以下有益效果：

本发明在环氧树脂胶黏剂中添加石墨烯纳米片和氮化硼纳米片，使得导电胶具有优异的导热性能，且石墨烯的加入使得导电胶的导电性能得到改善，氧化硅气凝胶使得该导电胶的力学性能得到改善，抗冲击性能大大提高，且其耐热性能增加；

本发明采用氮化硼纳米片部分取代石墨烯纳米片，大大降低了导电胶的制备成本，且该导电胶无毒、无味、对人体和环境无害，且制备方法简单，工艺条件温和，易于操作。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。

实施例1

一种高导热环氧树脂导电胶，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂30份，

石墨烯2份，酚醛树脂10份，

氮化硼2份，二氧化硅气凝胶1.5份，

稀释剂3份，固化剂1份，

偶联剂2份，促进剂0.5份。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将石墨烯、氮化硼、二氧化硅气凝胶、偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500W的功率下超声30min，除去溶剂，得到混合物A；

(2)将双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和稀释剂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的混合物A、固化剂、促进剂，通过三辊扎机混合，得到高导热环氧树脂导电胶。

实施例2

一种高导热环氧树脂导电胶，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂50份，

石墨烯6份，酚醛树脂20份，

氮化硼3份，二氧化硅气凝胶3份，

稀释剂8份，固化剂2份，

偶联剂5份，促进剂1份。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将石墨烯、氮化硼、二氧化硅气凝胶、偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，1000W的功率下超声60min，除去溶剂，得到混合物A；

(2)将双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和稀释剂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的混合物A、固化剂、促进剂，通过三辊扎机混合，得到高导热环氧树脂导电胶。

实施例3

一种高导热环氧树脂导电胶，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂35份，

石墨烯3份，酚醛树脂12份，

氮化硼2.2份，二氧化硅气凝胶1.8份，

稀释剂4份，固化剂1.2份，

偶联剂3份，促进剂0.6份。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将石墨烯、氮化硼、二氧化硅气凝胶、偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，600W的功率下超声40min，除去溶剂，得到混合物A；

(2)将双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和稀释剂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的混合物A、固化剂、促进剂，通过三辊扎机混合，得到高导热环氧树脂导电胶。

实施例4

一种高导热环氧树脂导电胶，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂40份，

石墨烯4份，酚醛树脂14份，

氮化硼2.4份，二氧化硅气凝胶2份，

稀释剂5份，固化剂1.4份，

偶联剂3.5份，促进剂0.7份。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将石墨烯、氮化硼、二氧化硅气凝胶、偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，700W的功率下超声45min，除去溶剂，得到混合物A；

(2)将双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和稀释剂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的混合物A、固化剂、促进剂，通过三辊扎机混合，得到高导热环氧树脂导电胶。

实施例5

一种高导热环氧树脂导电胶，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂45份，

石墨烯5份，酚醛树脂16份，

氮化硼2.6份，二氧化硅气凝胶2.5份，

稀释剂6份，固化剂1.6份，

偶联剂4份，促进剂0.8份。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将石墨烯、氮化硼、二氧化硅气凝胶、偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，800W的功率下超声50min，除去溶剂，得到混合物A；

(2)将双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和稀释剂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的混合物A、固化剂、促进剂，通过三辊扎机混合，得到高导热环氧树脂导电胶。

实施例6

一种高导热环氧树脂导电胶，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂50份，

石墨烯5.5份，酚醛树脂18份，

氮化硼2.6份，二氧化硅气凝胶3份，

稀释剂7份，固化剂1.8份，

偶联剂5份，促进剂0.9份。

其制备方法包括以下步骤：

(1)将石墨烯、氮化硼、二氧化硅气凝胶、偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，900W的功率下超声55min，除去溶剂，得到混合物A；

(2)将双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和稀释剂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的混合物A、固化剂、促进剂，通过三辊扎机混合，得到高导热环氧树脂导电胶。

将本发明提供的高导热环氧树脂导电胶在加热固化后，进行性能测试。结果如表1所示，其中对比例为普通环氧树脂胶。

表1

从表1来看，本发明提供的高导热环氧树脂导电胶导电、导热性能好，机械性能优异。

Claims (10)

1.一种高导热环氧树脂导电胶，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂30-50份，

石墨烯2-6份，酚醛树脂10-20份，

氮化硼2-3份，二氧化硅气凝胶1.5-3份，

稀释剂3-8份，固化剂1-2份，

偶联剂2-5份，促进剂0.5-1份。

2.如权利要求1所述的一种高导热环氧树脂导电胶，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：

双酚A型环氧树脂45份，

石墨烯3份，酚醛树脂18份，

氮化硼2.5份，二氧化硅气凝胶2份，

稀释剂7份，固化剂1.5份，

偶联剂3份，促进剂0.6份。

3.如权利要求1所述的一种高导热环氧树脂导电胶，其特征在于，所述石墨烯为单层石墨烯、多层石墨烯纳米片的一种或多种混合，其厚度为5-20nm。

4.如权利要求1所述的一种高导热环氧树脂导电胶，其特征在于，所述酚醛树脂为线性酚醛树脂、双酚A酚醛树脂、联苯型酚醛树脂中的一种或多种混合。

5.如权利要求1所述的一种高导热环氧树脂导电胶，其特征在于，所述氮化硼为氮化硼纳米片，其厚度为5-10nm。

6.如权利要求1所述的一种高导热环氧树脂导电胶，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶的粒径大小为20-30nm。

7.如权利要求1所述的一种高导热环氧树脂导电胶，其特征在于，所述稀释剂为乙二醇、松油醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或多种混合。

8.如权利要求1所述的一种高导热环氧树脂导电胶，其特征在于，所述固化剂为咪唑类固化剂。

9.如权利要求1所述的一种高导热环氧树脂导电胶，其特征在于，所述偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合。

10.如权利要求1至9任一所述的一种高导热环氧树脂导电胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将石墨烯、氮化硼、二氧化硅气凝胶、偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500-1000W的功率下超声30-60min，除去溶剂，得到混合物A；

(2)将双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和稀释剂混合搅拌均匀，加入步骤(1)得到的混合物A、固化剂、促进剂，通过三辊扎机混合，得到高导热环氧树脂导电胶。