CN106700423A - 一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料；具体由绝缘导热复合材料、增强基体材料和功能助剂组成，所述绝缘导热复合材料为环氧树脂和聚碳酸酯复合物，所述增强基体为玻璃纤维、短切碳纤维和碳化硼，本发明提供的聚碳酸酯绝缘导热复合材料热导率高、电绝缘性能好，耐摩擦性能优良。

Description

一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料生产技术领域领域，具体涉及一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，微电子器件正向高性能、高集成度的方向发展，与之伴随的是电子元件的发热功率不断提高，各类微电子技术应用领域也对热管理材料产生了进一步的需求和依赖。尽管金刚石/铜、SiC/Al等复合材料作为新一代的热管理材料，具有较高的热导率和适宜的热膨胀系数，但由于金属基体的存在，并不能用于要求特定绝缘或介电性能的应用场合。例如集成电路基板除了要有电绝缘性外，还要求材料具有高的热导率，以便将热量及时散发出去，满足大功率的要求。与此同时，集成电路封装基板存在分布电容，对超高频信号产生延迟，其延迟时间(L为信号传送距离，ε为基片或绝缘层的介电常数，c为真空中的光速)，这就要求基板材料应具有低的介电系数。因而，在此应用场合下，高导热复合材料已不能满足低介电系数、电绝缘性良好的性能要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种热导率高、电绝缘性能好，耐摩擦性能优良的聚碳酸酯绝缘导热复合材料，以及它的制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料，由绝缘导热复合材料、增强基体材料和功能助剂组成，所述绝缘导热复合材料为环氧树脂和聚碳酸酯复合物，所述增强基体为玻璃纤维、短切碳纤维和碳化硼。
进一步的，所述氮化硼为六方晶系结构或闪锌矿型结构。
进一步的，所述氮化硼的粒径分布为：10-100nm的氮化硼含量为25-40wt％，100-400nm的氮化硼含量为60-75wt％。
进一步的，所述绝缘导热复合材料、增强基体材料和功能助剂的重量比为30-36:12-15:0.4-3，其中绝缘导热复合材料中环氧树脂和聚碳酸酯的重量比为4-6:1-3。
进一步的，所述功能助剂包括硅烷偶联剂，抗老化剂，增塑剂，阻燃剂，复合稳定剂和溶剂。
进一步的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
进一步的，所述复合稳定剂为活性氧化锌，水杨酸芳香酯，马来酸二丁基锡和硬脂酸皂的混合物。
一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将硅烷偶联剂溶于95％的乙醇溶液中，超声分散成12-15wt％的硅烷偶联剂-水溶液；
(2)采用喷雾法将硅烷偶联剂-水溶液入到绝缘导热复合材料中，升温至85-120℃，搅拌1-2小时，冷却备用；
(3)将增强基体材料和其余功能助剂混合搅拌不少于30分钟，再和步骤(2)所得的混合物一起置于模具中冷压成型，成型压力5-20MPa，持续时间15-30s，反复冷压3-5次，最后升温至280-320℃进行高温成型，升温速率5-10℃/min，成型压力5-20MPa，持续时间30-60min，冷却，即得导热绝缘聚砜复合材料成品。
本发明的有益效果为：
本发明将不同粒径的氮化硼与其他填料一起作为基体材料均匀分散填充到绝缘导热复合材料中，有助于分子间相互搭接，构成立体网状结构，能够在较低的填料填充量下较大幅度的提高聚砜的导热性能。同时，采用模压成型，可以克服环氧树脂加工成型过程中熔融流动性差的缺点，制备出各种指定形状的零部件。采用本发明方法制备的聚碳酸酯绝缘导热复合材料具有较高的热导率和良好的耐磨擦性，同时还保持有优异的电绝缘性能，可应用于高温条件下对电绝缘有较高要求的特殊场所。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将12-15gN-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷硅烷偶联剂溶于100ml95％的乙醇溶液中，超声分散成12-15wt％的硅烷偶联剂-水溶液；
(2)采用喷雾法将硅烷偶联剂-水溶液入到绝缘导热复合材料中，绝缘导热复合材料为24-25g环氧树脂和4-12g聚碳酸酯组成的复合物，升温至85-120℃，搅拌1-2小时，冷却备用；
(3)将12-15g增强基体材料和0.4-3g其余功能助剂混合搅拌不少于30分钟，其中增强基体为玻璃纤维、短切碳纤维和六方晶系结构碳化硼组成的混合物，其余功能助剂包括抗老化剂，增塑剂，阻燃剂，活性氧化锌，水杨酸芳香酯，马来酸二丁基锡，硬脂酸皂和20％的乙醇水溶液；
再和步骤(2)所得的混合物一起置于模具中冷压成型，成型压力5-20MPa，持续时间15-30s，反复冷压3-5次，最后升温至280-320℃进行高温成型，升温速率5-10℃/min，成型压力5-20MPa，持续时间30-60min，冷却，即得导热绝缘聚砜复合材料成品。
本实施例中氮化硼的粒径分布为：10-100nm的氮化硼含量为25-40wt％，100-400nm的氮化硼含量为60-75wt％。
实施例2：
一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将12-15gγ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷溶于100ml 95％的乙醇溶液中，超声分散成12-15wt％的硅烷偶联剂-水溶液；
(2)采用喷雾法将硅烷偶联剂-水溶液入到绝缘导热复合材料中，绝缘导热复合材料为24-25g环氧树脂和4-12g聚碳酸酯组成的复合物，升温至85-120℃，搅拌1-2小时，冷却备用；
(3)将12-15g增强基体材料和0.4-3g其余功能助剂混合搅拌不少于30分钟，其中增强基体为玻璃纤维、短切碳纤维和六方晶系结构碳化硼组成的混合物，其余功能助剂包括抗老化剂，增塑剂，阻燃剂，活性氧化锌，水杨酸芳香酯，马来酸二丁基锡，硬脂酸皂和20％的乙醇水溶液；
再和步骤(2)所得的混合物一起置于模具中冷压成型，成型压力5-20MPa，持续时间15-30s，反复冷压3-5次，最后升温至280-320℃进行高温成型，升温速率5-10℃/min，成型压力5-20MPa，持续时间30-60min，冷却，即得导热绝缘聚砜复合材料成品。
本实施例中氮化硼的粒径分布为：10-100nm的氮化硼含量为25-40wt％，100-400nm的氮化硼含量为60-75wt％。
实施例3：
一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将15gγ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷溶于100ml 95％的乙醇溶液中，超声分散成15wt％的硅烷偶联剂-水溶液；
(2)采用喷雾法将硅烷偶联剂-水溶液入到绝缘导热复合材料中，绝缘导热复合材料为24g环氧树脂和12g聚碳酸酯组成的复合物，升温至85-120℃，搅拌1-2小时，冷却备用；
(3)将12g增强基体材料和3g其余功能助剂混合搅拌不少于30分钟，其中增强基体为玻璃纤维、短切碳纤维和闪锌矿型结构碳化硼组成的混合物，其余功能助剂包括抗老化剂，增塑剂，阻燃剂，活性氧化锌，水杨酸芳香酯，马来酸二丁基锡，硬脂酸皂和20％的乙醇水溶液；
再和步骤(2)所得的混合物一起置于模具中冷压成型，成型压力5-20MPa，持续时间15-30s，反复冷压3-5次，最后升温至280-320℃进行高温成型，升温速率5-10℃/min，成型压力5-20MPa，持续时间30-60min，冷却，即得导热绝缘聚砜复合材料成品。
本实施例中氮化硼的粒径分布为：10-100nm的氮化硼含量为25-40wt％，100-400nm的氮化硼含量为60-75wt％。
实施例4：
一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将12gN-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷溶于100ml95％的乙醇溶液中，超声分散成12wt％的硅烷偶联剂-水溶液；
(2)采用喷雾法将硅烷偶联剂-水溶液入到绝缘导热复合材料中，绝缘导热复合材料为25g环氧树脂和4g聚碳酸酯组成的复合物，升温至85-120℃，搅拌1-2小时，冷却备用；
(3)将15g增强基体材料和0.4g其余功能助剂混合搅拌不少于30分钟，其中增强基体为玻璃纤维、短切碳纤维和闪锌矿型结构碳化硼组成的混合物，其余功能助剂包括抗老化剂，增塑剂，阻燃剂，活性氧化锌，水杨酸芳香酯，马来酸二丁基锡，硬脂酸皂和20％的乙醇水溶液；
再和步骤(2)所得的混合物一起置于模具中冷压成型，成型压力5-20MPa，持续时间15-30s，反复冷压3-5次，最后升温至280-320℃进行高温成型，升温速率5-10℃/min，成型压力5-20MPa，持续时间30-60min，冷却，即得导热绝缘聚砜复合材料成品。
本实施例中氮化硼的粒径分布为：10-100nm的氮化硼含量为25-40wt％，100-400nm的氮化硼含量为60-75wt％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种聚碳酸酯绝缘导热复合材料，其特征在于，由绝缘导热复合材料、增强基体材料和功能助剂组成，所述绝缘导热复合材料为环氧树脂和聚碳酸酯复合物，所述增强基体为玻璃纤维、短切碳纤维和碳化硼。
2.如权利要求1所述的聚碳酸酯绝缘导热复合材料，其特征在于，所述氮化硼为六方晶系结构或闪锌矿型结构。
3.如权利要求1所述的聚碳酸酯绝缘导热复合材料，其特征在于，所述氮化硼的粒径分布为：10-100nm的氮化硼含量为25-40wt％，100-400nm的氮化硼含量为60-75wt％。
4.如权利要求1所述的聚碳酸酯绝缘导热复合材料，其特征在于，所述绝缘导热复合材料、增强基体材料和功能助剂的重量比为30-36:12-15:0.4-3，其中绝缘导热复合材料中环氧树脂和聚碳酸酯的重量比为4-6:1-3。
5.如权利要求1所述的聚碳酸酯绝缘导热复合材料，其特征在于，所述功能助剂包括硅烷偶联剂，抗老化剂，增塑剂，阻燃剂，复合稳定剂和溶剂。
6.如权利要求5所述的聚碳酸酯绝缘导热复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
7.如权利要求5所述的聚碳酸酯绝缘导热复合材料，其特征在于，所述复合稳定剂为活性氧化锌，水杨酸芳香酯，马来酸二丁基锡和硬脂酸皂的混合物。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的聚碳酸酯绝缘导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将硅烷偶联剂溶于95％的乙醇溶液中，超声分散成12-15wt％的硅烷偶联剂-水溶液；
(2)采用喷雾法将硅烷偶联剂-水溶液入到绝缘导热复合材料中，升温至85-120℃，搅拌1-2小时，冷却备用；
(3)将增强基体材料和其余功能助剂混合搅拌不少于30分钟，再和步骤(2)所得的混合物一起置于模具中冷压成型，成型压力5-20MPa，持续时间15-30s，反复冷压3-5次，最后升温至280-320℃进行高温成型，升温速率5-10℃/min，成型压力5-20MPa，持续时间30-60min，冷却，即得导热绝缘聚砜复合材料成品。
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