CN111592738A - 一种EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘导热复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘导热复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导热绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料的技术领域，由包括以下百分含量的原料制备得到：改性六方氮化硼(h‑BN)10‑40wt％；核壳结构的MWCNTs@Al2O3 2‑6wt％；偶联剂质量分数为2‑8wt％的乙醇水溶液；固化剂20‑30wt％。本发明主要将h‑BN改性，利用MWCNTs的高导热性，将其进行Al2O3包覆限制其导电性，制备出核壳结构的MWCNTs@Al2O3，将MWCNTs@Al2O3作为一个桥梁连接h‑BN构成一个有效的导热通路降低填料的添加量并提升复合材料的导热性且兼顾绝缘的要求，最后制备出EP/h‑BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘导热复合材料。

Description

一种EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘导热复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于导热绝缘复合材料制备的技术领域，具体涉及对氮化硼的表面处理，制备Al2O3包覆的MWCNTs，即核壳结构的MWCNTs@Al2O3。以及EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3复合材料的制备。
背景技术
随着科学技术的发展，三维芯片结构、柔性电子学和发光二极管等新应用的出现，散热便成为一个具有挑战性的问题。例如，现如今成为通信业和学术界探讨的热点的第五代移动通信技术(5G)作为新一代移动通信系统，具有大数据流、超大的容量、高兼容性、低延迟高可靠性等优点，但高性能同时也带来了高发热量的问题。如华为科技公司5G芯片的功耗是4G的2.5倍，因此发热量会快速增大，会加快绝缘介质老化，降低芯片使用的可靠性和寿命。因此，散热对电子器件的性能、寿命和可靠性至关重要，需要新的高导热材料来应对这一挑战。由于聚合物复合材料具有重量轻、耐腐蚀、加工方便等优点，在电子封装与器件散热等应用领域受到较多的关注。在固体中，导热载体分为三种：声子、电子和光子。在聚合物体系中，由于不存在自由电子，热传导主要依靠晶格振动完成，声子是主要的热传导载体，高聚物的导热系数主要由其自身的结晶性和取向方向决定。对于环氧树脂(EP)而言，内部分子链的无规则缠绕、不能完全自由运动导致其规整度较低。加上分子链对声子的散射作用，导致环氧树脂导热系数很低(0.20-0.88W/(m·K))。
目前，在基体中添加导热系数较高的填料是提高复合材料导热性能比较有效的途径。为了提高复合材料的导热性能，同时又保证复合材料的绝缘性是比较困难的。六方氮化硼(h-BN，185-300W/(m·K))由于其较高的导热系数和良好的绝缘性好，是理想的用于改善聚合物导热系数的填料。由于h-BN与环氧树脂基体间界面热阻的存在，两者不能很好的接触，h-BN不能在环氧树脂基体中分散均匀，会降低分子间的散射，影响复合材料的导热性。MWCNTs具有优异的导热性的同时也有优异的导电性，在应用到绝缘导热复合材料时是一个较大的难点。因此，如何对h-BN表面处理，降低分子间声子的散射，改善其在环氧树脂基体中的分散性；以及如何对MWCNTs绝缘化处理抑制其导电性能，是制备导热绝缘复合材料的首要的难题。本发明提供了一种h-BN的表面改性的方法，又提供了一种对MWCNTs绝缘处理的方法，最后使改性后的h-BN与绝缘化处理的MWCNTs两者在环氧树脂基体中形成有效的导热通路，最终提升环氧树脂的导热性能。
发明内容
本发明针对目前背景技术中所存在的不足之处，提供了一种EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备方法，对h-BN进行表面改性，再对MWCNTs进行Al2O3包覆限制其绝缘性，再按照一定的比例添加到环氧树脂中，利用其导热性来与h-BN形成一个导热通路来提高复合材料的导热性能，而且保证了良好的绝缘性。
本发明的具体技术方案是：
一种EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备方法，以双酚A型环氧树脂为基体，改性的h-BN(粉末)和MWCNTs@Al2O3为填料；按h-BN的改性处理、MWCNTs的纯化处理、核壳结构的MWCNTs@Al2O3制备、填料与基体的混合固化。
由以下百分含量的原料制备得到：
改性六方氮化硼(h-BN)10-40wt％；
核壳结构的MWCNTs@Al2O3 2-6wt％；
偶联剂质量分数为2-8wt％的乙醇水溶液；
固化剂593 20-30wt％。
所述的h-BN的改性处理，本发明选用22μm的微粉h-BN，因为大的填料粒径对于复合材料内部导热通路的形成是有利的。配制硅烷偶联剂(KH550)质量分数为2-8wt％乙醇水溶液，超声5min使h-BN在溶液中分散均匀，60-80℃水浴，磁力搅拌1-2h，将溶液自然冷却至室温，使用去离子水与无水乙醇真空抽滤水洗，除去残余的偶联剂，80℃在真空烘箱中干燥12h，得到改性的h-BN。
所述的MWCNTs的纯化处理，称取适量的MWCNTs放入盛有提前配好的混酸溶液(V浓硫酸:V浓硝酸＝3:1)的三口烧瓶中超声10-20min，70-100℃水浴，磁力搅拌1-2h，将溶液冷却至室温，加入去离子水稀释(冰浴，边加边玻璃棒搅拌)，先用离心机去除浓度较大的混酸，然后再加去离子水稀释，用过滤器真空抽滤，洗涤至中性。将MWCNTs溶液超声分散冷冻后放入冷冻干燥机干燥，得到纯化后的MWCNTs备用。
所述的核壳结构的MWCNTs@Al2O3制备，采用改进的溶胶-凝胶法：配制pH＝4-5的乙酸-乙酸铵缓冲液，取适量得到的纯化后的MWCNTs加入盛有缓冲液的三口烧瓶，再加入适量的Al2(SO4)3·18H2O超声30min至溶液分散均匀，85℃(水浴1-3h)磁力搅拌。反应结束之后，待反应液冷却至室温，取出液体真空抽率，用去离子水抽滤清洗至中性，将得到的滤渣放入适量的去离子水中超声，然后倒入培养皿中后冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机中干燥除去去离子水，最后得到MWCNTs@Al(OH)3，400-550℃煅烧2h得到MWCNTs@Al2O3。
所述的填料与基体的混合固化，称取适量的EP，加入邻苯二甲酸二丁酯作为稀释剂、改性的h-BN、MWCNTs@Al2O3和593固化剂。最后得到EP/h-BN-KH550/MWCNTs@Al2O3的导热绝缘复合材料。复合材料的尺寸为直径25mm，厚度5mm接下来去测其导热系数和介电性能及体积电阻率。本发明采用的是溶液共混法来制备复合材料，其制备的过程：称取适量的环氧树脂，放在60℃的烘箱中10min，因为升温可以除去环氧树脂之中的气泡，并且其粘度也会降低便于接下来填料的加入。之后加入10wt％的邻本二甲酸二丁酯作为稀释剂，再加入填料混合后放入60℃烘箱除气泡，之后加入1.25g环氧树脂593固化剂搅拌均匀后，放入60℃烘箱除去混合溶液中的气泡。倒入聚四氟乙烯模具常温或低温4小时预固化，再80℃固化4小时，取出样品后真空烘箱100℃中8h除去样品中的稀释剂。然后用砂纸将样品表面打磨光滑，最后进行一系列的表征。
本发明的有益效果：本发明的导热绝缘复合材料绝缘性能良好，导热性能优异，填料易于在聚合物中分散，可以形成有效的导热通路，降低了填料的添加量，提高了其可加工性能。本发明原料廉价易得，来源丰富，成本较低，工艺简单，设备要求低，有利于工业化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备方法，由包括以下百分含量的原料制备得到：
改性六方氮化硼(h-BN)10-40wt％；
核壳结构的MWCNTs@Al2O3 2-6wt％；
偶联剂质量分数为2-8wt％的乙醇水溶液；
固化剂593 20-30wt％。
本发明提供了一种EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备方法优选包括以下步骤：
本发明所述的h-BN的改性处理，其中优选4wt％乙醇水溶液，80℃水溶液，2h磁力搅拌。
本发明所述的MWCNTs的纯化处理，优选20min超声处理，70℃的纯化温度。在相同的时间下，纯化温度越高对MWCNTs刻蚀越严重，会破坏MWCNTs的长径比，对其导热性是不利的，不利于在复合材料内部形成有效的导热通路。
本发明所述的核壳结构的MWCNTs@Al2O3制备，优选pH＝4.6的乙酸-乙酸铵缓冲液，2h水浴磁力搅拌，500℃煅烧2h得到MWCNTs@Al2O3。
实施例1
EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备：
配置偶联剂质量分数为4wt％的乙醇水溶液，称取5g粒径22μm左右的h-BN粉末，倒入300ml乙醇水溶液中超声分散5min，80℃水浴磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温后使用真空抽滤水洗几次。最后在80℃真空烘箱中干燥12h，得到改性后的h-BN待用。
称取1g MWCNTs放入盛有提前配好的100ml混酸溶液(V浓硫酸:V浓硝酸＝3:1)的三口烧瓶中超声20min，70℃水浴，磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温，加入去离子水稀释(冰浴，边加边玻璃棒搅拌)，先用离心机去除浓度较大的混酸，然后再加去离子水稀释，用过滤器真空抽滤，洗涤至中性。将超声分散均匀的MWCNTs溶液冷冻后放入冷冻干燥机干燥，得到纯化后的MWCNTs备用。
采用改进的溶胶-凝胶法：配制pH＝4.6的乙酸-乙酸铵缓冲液，取1.0g得到的纯化后的MWCNTs加入盛有100ml缓冲液的三口烧瓶，再加入0.8g的Al2(SO4)3·18H2O超声30min至溶液分散均匀，85℃(水浴2h)磁力搅拌。反应结束之后，待反应液冷却至室温，取出液体真空抽率，用去离子水抽滤清洗至中性，将得到的滤渣放入适量的去离子水中超声，然后倒入培养皿中后冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机中干燥除去去离子水，最后得到MWCNTs@Al(OH)3，500℃煅烧2h得到MWCNTs@Al2O3备用。
本发明采用的是溶液共混法来制备复合材料，其制备的过程：称取5.0g的环氧树脂，放在60℃的烘箱中10min，因为升温可以除去环氧树脂之中的气泡，并且其粘度也会降低便于接下来填料的加入。之后加入10wt％的邻本二甲酸二丁酯作为稀释剂，再加入1.32gh-BN和0.26g MWCNTs@Al2O3合后放入60℃烘箱除气泡，之后加入1.25g环氧树脂593固化剂搅拌均匀后，放入60℃烘箱除去混合溶液中的气泡。倒入聚四氟乙烯模具常温或低温预固化4小时，再80℃固化4小时，取出样品后真空烘箱100℃中8h除去样品中的稀释剂。然后用砂纸将样品表面打磨光滑，用热常熟分析仪(TPS 2200，瑞典Hot Disk)测得其导热系数为0.63W/(m·K)，是纯环氧树脂(0.22W/(m·K))的2.86倍，测得其体积电阻率为8.4E+13Ω·m满足绝缘的要求。
实施例2
EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备：
配置偶联剂质量分数为4wt％的乙醇水溶液，称取5g粒径22μm左右的h-BN粉末，倒入300ml乙醇水溶液中超声分散5min，80℃水浴磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温后使用真空抽滤水洗几次。最后在80℃真空烘箱中干燥12h，得到改性后的h-BN待用。
称取1g MWCNTs放入盛有提前配好的100ml混酸溶液(V浓硫酸:V浓硝酸＝3:1)的三口烧瓶中超声20min，70℃水浴，磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温，加入去离子水稀释(冰浴，边加边玻璃棒搅拌)，先用离心机去除浓度较大的混酸，然后再加去离子水稀释，用过滤器真空抽滤，洗涤至中性。将超声分散均匀的MWCNTs溶液冷冻后放入冷冻干燥机干燥，得到纯化后的MWCNTs备用。
采用改进的溶胶-凝胶法：配制pH＝4.6的乙酸-乙酸铵缓冲液，取1.0g得到的纯化后的MWCNTs加入盛有100ml缓冲液的三口烧瓶，再加入0.8g的Al2(SO4)3·18H2O超声30min至溶液分散均匀，85℃(水浴2h)磁力搅拌。反应结束之后，待反应液冷却至室温，取出液体真空抽率，用去离子水抽滤清洗至中性，将得到的滤渣放入适量的去离子水中超声，然后倒入培养皿中后冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机中干燥除去去离子水，最后得到MWCNTs@Al(OH)3，500℃煅烧2h得到MWCNTs@Al2O3备用。
本发明采用的是溶液共混法来制备复合材料，其制备的过程：称取5.0g的环氧树脂，放在60℃的烘箱中10min，因为升温可以除去环氧树脂之中的气泡，并且其粘度也会降低便于接下来填料的加入。之后加入10wt％的邻本二甲酸二丁酯作为稀释剂，再加入1.35gh-BN和0.41g MWCNTs@Al2O3合后放入60℃烘箱除气泡，之后加入1.25g环氧树脂异佛尔酮二胺固化剂搅拌均匀后，放入60℃烘箱除去混合溶液中的气泡。倒入聚四氟乙烯模具常温或低温4预固化小时，再80℃固化4小时，取出样品后真空烘箱100℃中8h除去样品中的稀释剂。然后用砂纸将样品表面打磨光滑，用热常熟分析仪(TPS 2200，瑞典Hot Disk)测得其导热系数为0.67W/(m·K)，是纯环氧树脂(0.22W/(m·K))的3.05倍，测得其体积电阻率为1.2E+11Ω·m满足绝缘的要求。
实施例3
EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备：
配置偶联剂质量分数为4wt％的乙醇水溶液，称取5g粒径22μm左右的h-BN粉末，倒入300ml乙醇水溶液中超声分散5min，80℃水浴磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温后使用真空抽滤水洗几次。最后在80℃真空烘箱中干燥12h，得到改性后的h-BN待用。
称取1g MWCNTs放入盛有提前配好的100ml混酸溶液(V浓硫酸:V浓硝酸＝3:1)的三口烧瓶中超声20min，70℃水浴，磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温，加入去离子水稀释(冰浴，边加边玻璃棒搅拌)，先用离心机去除浓度较大的混酸，然后再加去离子水稀释，用过滤器真空抽滤，洗涤至中性。将超声分散均匀的MWCNTs溶液冷冻后放入冷冻干燥机干燥，得到纯化后的MWCNTs备用。
采用改进的溶胶-凝胶法：配制pH＝4.6的乙酸-乙酸铵缓冲液，取1.0g得到的纯化后的MWCNTs加入盛有100ml缓冲液的三口烧瓶，再加入0.8g的Al2(SO4)3·18H2O超声30min至溶液分散均匀，85℃(水浴2h)磁力搅拌。反应结束之后，待反应液冷却至室温，取出液体真空抽率，用去离子水抽滤清洗至中性，将得到的滤渣放入适量的去离子水中超声，然后倒入培养皿中后冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机中干燥除去去离子水，最后得到MWCNTs@Al(OH)3，500℃煅烧2h得到MWCNTs@Al2O3备用。
本发明采用的是溶液共混法来制备复合材料，其制备的过程：称取5.0g的环氧树脂，放在60℃的烘箱中10min，因为升温可以除去环氧树脂之中的气泡，并且其粘度也会降低便于接下来填料的加入。之后加入10wt％的无水乙醇作为稀释剂，再加入1.39g h-BN和0.56g MWCNTs@Al2O3合后放入60℃烘箱除气泡，之后加入1.25g环氧树脂593固化剂搅拌均匀后，放入60℃烘箱除去混合溶液中的气泡。倒入聚四氟乙烯模具常温或低温预固化4小时，再80℃固化4小时，取出样品后真空烘箱100℃中8h除去样品中的稀释剂。然后用砂纸将样品表面打磨光滑，用热常熟分析仪(TPS 2200，瑞典Hot Disk)测得其导热系数为0.72W/(m·K)，是纯环氧树脂(0.22W/(m·K))的3.27倍，测得其体积电阻率为5.7E+10Ω·m满足绝缘的要求。
实施例4
EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备：
配置偶联剂质量分数为4wt％的乙醇水溶液，称取5g粒径22μm左右的h-BN粉末，倒入300ml乙醇水溶液中超声分散5min，80℃水浴磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温后使用真空抽滤水洗几次。最后在80℃真空烘箱中干燥12h，得到改性后的h-BN待用。
称取1g MWCNTs放入盛有提前配好的100ml混酸溶液(V浓硫酸:V浓硝酸＝3:1)的三口烧瓶中超声20min，70℃水浴，磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温，加入去离子水稀释(冰浴，边加边玻璃棒搅拌)，先用离心机去除浓度较大的混酸，然后再加去离子水稀释，用过滤器真空抽滤，洗涤至中性。将超声分散均匀的MWCNTs溶液冷冻后放入冷冻干燥机干燥，得到纯化后的MWCNTs备用。
采用改进的溶胶-凝胶法：配制pH＝4.6的乙酸-乙酸铵缓冲液，取1.0g得到的纯化后的MWCNTs加入盛有100ml缓冲液的三口烧瓶，再加入0.8g的Al2(SO4)3·18H2O超声30min至溶液分散均匀，85℃(水浴2h)磁力搅拌。反应结束之后，待反应液冷却至室温，取出液体真空抽率，用去离子水抽滤清洗至中性，将得到的滤渣放入适量的去离子水中超声，然后倒入培养皿中后冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机中干燥除去去离子水，最后得到MWCNTs@Al(OH)3，500℃煅烧2h得到MWCNTs@Al2O3备用。
本发明采用的是溶液共混法来制备复合材料，其制备的过程：称取5.0g的环氧树脂，放在60℃的烘箱中10min，因为升温可以除去环氧树脂之中的气泡，并且其粘度也会降低便于接下来填料的加入。之后加入10wt％的邻苯二甲酸二丁酯为稀释剂，再加入2.21gh-BN和0.14g MWCNTs@Al2O3合后放入60℃烘箱除气泡，之后加入1.25g环氧树脂双氰胺固化剂搅拌均匀后，放入60℃烘箱除去混合溶液中的气泡。倒入聚四氟乙烯模具常温或低温预固化4小时，再80℃固化4小时，取出样品后真空烘箱100℃中8h除去样品中的稀释剂。然后用砂纸将样品表面打磨光滑，用热常熟分析仪(TPS 2200，瑞典Hot Disk)测得其导热系数为0.93W/(m·K)，是纯环氧树脂(0.22W/(m·K))的3.23倍，测得其体积电阻率为5.7E+13Ω·m满足绝缘的要求。
实施例5
EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备：
配置偶联剂质量分数为4wt％的乙醇水溶液，称取5g粒径22μm左右的h-BN粉末，倒入300ml乙醇水溶液中超声分散5min，80℃水浴磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温后使用真空抽滤水洗几次。最后在80℃真空烘箱中干燥12h，得到改性后的h-BN待用。
称取1g MWCNTs放入盛有提前配好的100ml混酸溶液(V浓硫酸:V浓硝酸＝3:1)的三口烧瓶中超声20min，70℃水浴，磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温，加入去离子水稀释(冰浴，边加边玻璃棒搅拌)，先用离心机去除浓度较大的混酸，然后再加去离子水稀释，用过滤器真空抽滤，洗涤至中性。将超声分散均匀的MWCNTs溶液冷冻后放入冷冻干燥机干燥，得到纯化后的MWCNTs备用。
采用改进的溶胶-凝胶法：配制pH＝4.6的乙酸-乙酸铵缓冲液，取1.0g得到的纯化后的MWCNTs加入盛有100ml缓冲液的三口烧瓶，再加入0.8g的Al2(SO4)3·18H2O超声20min至溶液分散均匀，85℃(水浴2h)磁力搅拌。反应结束之后，待反应液冷却至室温，取出液体真空抽率，用去离子水抽滤清洗至中性，将得到的滤渣放入适量的去离子水中超声，然后倒入培养皿中后冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机中干燥除去去离子水，最后得到MWCNTs@Al(OH)3，500℃煅烧2h得到MWCNTs@Al2O3备用。
本发明采用的是溶液共混法来制备复合材料，其制备的过程：称取5.0g的环氧树脂，放在60℃的烘箱中10min，因为升温可以除去环氧树脂之中的气泡，并且其粘度也会降低便于接下来填料的加入。之后加入10wt％的邻苯二甲酸二辛酯为稀释剂，再加入1.39gh-BN和0.56g MWCNTs@Al2O3合后放入60℃烘箱除气泡，之后加入1.25g环氧树脂593固化剂搅拌均匀后，放入60℃烘箱除去混合溶液中的气泡。倒入聚四氟乙烯模具常温或低温预固化4小时，再80℃固化4小时，取出样品后真空烘箱100℃中8h除去样品中的稀释剂。然后用砂纸将样品表面打磨光滑，用热常熟分析仪(TPS 2200，瑞典Hot Disk)测得其导热系数为0.71W/(m·K)，是纯环氧树脂(0.22W/(m·K))的3.23倍，测得其体积电阻率为5.7E+10Ω·m满足绝缘的要求。
实施例6
EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘复合材料的制备：
配置偶联剂质量分数为4wt％的乙醇水溶液，称取5g粒径22μm左右的h-BN粉末，倒入300ml乙醇水溶液中超声分散5min，80℃水浴磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温后使用真空抽滤水洗几次。最后在80℃真空烘箱中干燥12h，得到改性后的h-BN待用。
称取1g MWCNTs放入盛有提前配好的100ml混酸溶液(V浓硫酸:V浓硝酸＝3:1)的三口烧瓶中超声20min，70℃水浴，磁力搅拌2h，将溶液冷却至室温，加入去离子水稀释(冰浴，边加边玻璃棒搅拌)，先用离心机去除浓度较大的混酸，然后再加去离子水稀释，用过滤器真空抽滤，洗涤至中性。将超声分散均匀的MWCNTs溶液冷冻后放入冷冻干燥机干燥，得到纯化后的MWCNTs备用。
采用改进的溶胶-凝胶法：配制pH＝4.6的乙酸-乙酸铵缓冲液，取1.0g得到的纯化后的MWCNTs加入盛有100ml缓冲液的三口烧瓶，再加入0.8g的Al2(SO4)3·18H2O超声20min至溶液分散均匀，85℃(水浴2h)磁力搅拌。反应结束之后，待反应液冷却至室温，取出液体真空抽率，用去离子水抽滤清洗至中性，将得到的滤渣放入适量的去离子水中超声，然后倒入培养皿中后冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机中干燥除去去离子水，最后得到MWCNTs@Al(OH)3，500℃煅烧2h得到MWCNTs@Al2O3备用。
本发明采用的是溶液共混法来制备复合材料，其制备的过程：称取5.0g的环氧树脂，放在60℃的烘箱中10min，因为升温可以除去环氧树脂之中的气泡，并且其粘度也会降低便于接下来填料的加入。之后加入10wt％的邻苯二甲酸二辛酯为稀释剂，再加入2.18gh-BN和0.07g MWCNTs@Al2O3合后放入60℃烘箱除气泡，之后加入1.25g环氧树脂593固化剂搅拌均匀后，放入60℃烘箱除去混合溶液中的气泡。倒入聚四氟乙烯模具常温或低温预固化4小时，再80℃固化4小时，取出样品后真空烘箱100℃中8h除去样品中的稀释剂。然后用砂纸将样品表面打磨光滑，用热常熟分析仪(TPS 2200，瑞典Hot Disk)测得其导热系数为0.91W/(m·K)，是纯环氧树脂(0.22W/(m·K))的4.14倍，测得其体积电阻率为8.1E+13Ω·m满足绝缘的要求。

Claims (7)

1.一种导热绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法，其特征在于：由包括以下百分含量的原料制备得到：改性六方氮化硼(h-BN)10-40wt％；核壳结构的MWCNTs@Al2O3 2-8wt％；偶联剂质量分数为2-8wt％的乙醇水溶液；固化剂20-30wt％。
2.根据权利要求1所述的导热绝缘环氧树脂复合材料，其特征是：所述的EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘导热复合材料的制备方法包括以下步骤：h-BN的改性处理，MWCNTs的纯化处理，核壳结构的MWCNTs@Al2O3制备，填料与基体的混合固化。
3.根据权利要求1所述的导热绝缘环氧树脂复合材料，其特征在于：所述固化剂是二亚乙基三胺与丁基缩水甘油醚的加成物、异佛尔酮二胺、聚醚胺、双氰胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的导热绝缘环氧树脂复合材料，所述的h-BN为粒径22μm左右的粉末，所述的环氧树脂为双酚A型。
5.根据权利要求1所述的导热绝缘环氧树脂复合材料，其特征是：所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯、无水乙醇、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二烯丙酯环氧树脂稀释剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的导热绝缘环氧树脂复合材料，其特征是：所述偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792的一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的导热绝缘环氧树脂复合材料，其特征在于，包括以下步骤：
将所述的环氧树脂、改性的h-BN、核壳结构的MWCNTs@Al2O3、稀释剂和固化剂混合除气泡、预固化、固化，得到EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3导热绝缘导热复合材料。
(1)配制硅烷偶联剂质量分数为2-8wt％乙醇水溶液，超声使h-BN在溶液中分散均匀，60-80℃水浴搅拌，将溶液自然冷却至室温，抽滤水洗，除去残余的偶联剂，80℃在真空烘箱中干燥12h，得到改性的h-BN。
(2)称取适量的躲避碳纳米管(MWCNTs)放入盛有提前配好的混酸溶液(V浓硫酸:V浓硝酸＝3:1)的三口烧瓶中超声，70-100℃搅拌，将溶液冷却至室温，稀释、抽滤、洗涤至中性。将MWCNTs溶液超声分散冷冻后放入冷冻干燥机干燥，得到纯化的MWCNTs。
(3)采用改进的溶胶-凝胶法制备核壳结构的MWCNTs@Al2O3：配制pH＝4-5的乙酸-乙酸铵缓冲液，取适量纯化MWCNTs加入盛有缓冲液的三口烧瓶，再加入适量的Al2(SO4)3·18H2O超声30min至溶液分散均匀，85℃搅拌。反应结束之后，冷却至室温，去离子水抽滤清洗至中性，冷冻干燥，得到MWCNTs@Al(OH)3，400-600℃煅烧得到MWCNTs@Al2O3。
(4)称取适量环氧树脂、稀释剂、改性的h-BN、MWCNTs@Al2O3和固化剂。升温至60℃、除气泡，倒入聚四氟乙烯模具常温4小时预固化，再80℃固化4小时，取出样品后真空烘箱100℃中除去样品中的稀释剂。得到EP/h-BN/MWCNTs@Al2O3的导热绝缘复合材料。
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