本发明专利技术属于聚合物基导热复合材料领域，涉及一种导热高分子复合材料的制备方法，尤其涉及一种磁性微纳米复合填料/硅橡胶导热复合材料的制备方法。本发明专利技术将磁性纳米金属颗粒分散复合到微米级导热填料表面，制备得到磁性复合导热填料，利用微纳米复合带来磁响应性，通过外加磁场对分散在硅橡胶基体中的微纳米复合填料排列取向进行调控，可实现复合导热填料在硅橡胶基体中的定向排列，进而实现在填料的低填充分数下制备导热性能各向异性的高导热硅橡胶复合材料，另外，通过磁性纳米金属颗粒包覆导热填料制备微纳米复合填料，可避免纳米金属颗粒在聚合物基体中不易分散、易团聚问题，可间接实现微纳米粒子在聚合物基体中的均匀分散。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物基导热复合材料领域，涉及一种导热高分子复合材料的制备方法，尤其涉及一种。
技术介绍
近年来，随着电子元器件日益向着集成化和微型化发展，由此导致的热量聚集和散热问题已成为制约电子元器件工作可靠性及使用寿命的关键因素之一；国内外很多研宄者对导热材料进行了广泛的研宄以解决此类问题，高分子材料具有电绝缘性好、质轻、耐腐蚀、易于加工等优点，但其导热性差，为此，国内外很多研宄通过适当工艺将导热填料填充到高分子材料中，以改善其导热性能。影响高分子材料导热性能的因素有很多，如不同的材料制备方法、填料导热性能的好坏和填充量的高低、不同的填料形状和尺寸、不同填料的组分比例和填料表面的理化特性等都会显著影响材料的热导率；已有研宄结果表明，增加复合材料中高导热填料的比例有利于形成导热网络，从而显著提高材料的导热系数，但同时该方法也会影响复合材料的力学性能，导致材料的可加工性能严重下降等问题；众所周知，提高复合材料的导热性能的关键是在体系中形成与热流方向平行的导热链或导热网络，相关研宄中发现，在外加磁场的条件下，磁性填料受外磁场作用可沿磁场方向形成许多链状物，而且链状物排列的方向和磁场一致；目前常用的导热填料多为陶瓷填料、金属氧化物、金属氮化物或碳化物，然而，这些填料，尤其是在低添加量时难以形成导热网链，开发的导热橡胶普遍具有热导率低这一缺陷，虽然硅橡胶作为一种特种合成橡胶，表现出优异的物理化学性能，但同绝大多数聚合物材料的导热性能一样，其导热系数非常低。中国专利201210528511.1公开了一种微纳米混合填料液体硅橡胶导热复合材料的制备方法，专利中将微米级导热颗粒和纳米纤维状导热填料分别加入到硅橡胶基体中，在外加电场的作用下使纳米纤维状填料取向为连接线，从而形成导热链；众所周知，纳米填料的分散问题一直是聚合物基纳米复合材料的中心问题，也是制约复合材料性能提高的瓶颈，专利中添加的纤维状纳米填料相对于纳米颗粒，其分散问题更为突出，而专利中未解决纳米纤维状填料的分散问题。针对以上问题，本专利将磁性纳米金属颗粒分散复合到微米级导热填料表面，制备得到磁性复合导热填料，利用微纳米复合带来磁响应性，通过外加磁场对分散在硅橡胶基体中的微纳米复合填料排列取向进行调控，可实现复合导热填料在硅橡胶基体中的定向排列，进而实现在填料的低填充分数下制备导热性能各向异性的高导热硅橡胶复合材料，另外，通过磁性纳米金属颗粒包覆导热填料制备微纳米复合填料，可避免纳米金属颗粒在聚合物基体中不易分散、易团聚问题，可间接实现微纳米粒子在聚合物基体中的均匀分散。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有填充型导热硅橡胶及制备方法的缺点，提供一种具有高导热系数，综合性能优异的磁性微纳米复合填料填充的双组份液体硅橡胶复合材料的制备方法。本专利技术的制备方法具体步骤如下: 步骤1:磁性纳米颗粒/微米颗粒复合导热填料的制备: 以微米级颗粒和可溶性金属盐为起始原料，称取一定质量份数的可溶性金属盐，加乙二醇溶解；在搅拌的条件下，向上述溶液中加入一定质量份数的微米级颗粒，继续搅拌使微米级颗粒分散均匀；加入已配置好的氢氧化钠溶液，继续搅拌反应至金属离子的氢氧化物充分形成；用上述氢氧化钠溶液调节溶液PH值为10 ;最后加入还原剂进行还原，即为磁性纳米颗粒/微米颗粒复合导热填料的乙二醇溶液；经过滤、洗涤、干燥后，得到复合导热填料。步骤2:将步骤I中所得的复合导热填料经过干燥后，称取一定质量份数的复合导热填料加入到双组份液体硅橡胶的A组份中，搅拌至均匀。步骤3:在步骤2所得的混合液中加入适量双组份液体硅橡胶的B组份，快速搅拌使其混合均匀。步骤4:将步骤3所得的混合液注入到施加了磁场的模具中室温固化，干燥后制备得到磁性微纳米复合填料/硅橡胶导热复合材料。步骤I中，所述的微米级颗粒为氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硅、氮化铝、氮化硼和碳化硅中的一种，颗粒的粒径为1~50μπι;所述的可溶性金属盐选自铁、镍或钴的氯酸盐、硝酸盐、乙酸盐、硫酸盐和草酸盐中的一种或几种；所述的还原剂为水合肼或硼氢化钠中的一种；生成的磁性纳米级颗粒为纳米金属颗粒铁、镍、钴中一种或两种以上的混合颗粒，纳米级颗粒占复合导热填料质量分数的1%~10%。步骤2中，搅拌时间为10~24h。步骤4中，磁场强度为0.1-2.5T。步骤4中，固化时间为10~20h。所述的磁性纳米颗粒/微米颗粒复合导热填料占磁性微纳米复合填料/硅橡胶导热复合材料总质量的5%~50%。所述的硅橡胶为市售的双组份、室温固化型液体硅橡胶，其中，A组份为未交联硫化的粘稠状硅橡胶流体，B组份为包括硫化剂、交联剂和增粘剂在内组成的液体混合物；加入的B组分的量占液体硅橡胶总质量的5%~15%。将磁性纳米金属颗粒分散复合到微米级导热填料表面，在导热硅橡胶复合材料的制备过程中施加磁场，使不具备磁场响应的微米级导热填料在聚合物基体中定向排列，实现填料在低填充含量下大幅提高聚合物基复合材料的导热性能；另外，通过磁性纳米金属颗粒包覆导热填料制备微纳米复合填料，可避免纳米金属颗粒在聚合物基体中不易分散、易团聚问题，可间接实现微纳米粒子在聚合物基体中的均匀分散。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本专利技术的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术中磁性微纳米复合填料/硅橡胶导热复合材料制备过程示意图，如图所示，将磁性纳米金属颗粒分散复合到微米级导热填料表面，在导热硅橡胶复合材料的制备过程中施加磁场，使不具备磁场响应的微米级导热填料在聚合物基体中定向排列，实现填料在低填充含量下大幅提高聚合物基复合材料的导热性能。图2为本专利技术实施例1中制备的磁性纳米级金属镍颗粒/微米级氧化铝导热复合填料的扫面电子显微镜图，从图中可以看出纳米级金属镍颗粒均匀分散在氧化铝颗粒的表面，在氧化铝表面形成纳米层。图3为本专利技术实施例中用到的微米级氧化铝填料、制备得到的纳米级金属镍颗粒和金属镍颗粒/氧化铝复合填料的XRD图。【具体实施方式】下面参照实施对本专利技术进行说明。实施例1: 称取1.18g (5mmol)的六水合氯化镲(NiCl2.6Η20)，在搅拌的条件下加乙二醇50ml至完全溶解；称取2.5g平均粒径为3 μπι的氧化铝微米颗粒，加入到氯化镍的乙二醇溶液中，继续搅拌使氧化铝颗粒分散均匀；在搅拌过程中滴加氢氧化钠溶液至氢氧化镍充分形成；调节溶液PH值为10，生成氢氧化镍/氧化铝复合粒子，继续搅拌30min ;逐滴加入水合肼的水溶液，直到反应完全，然后将反应混合物溶液分离后，用去离子水洗涤5次，在80°C条件下干燥10小时得到2.74g的纳米镍/氧化铝复合导热填料，其中纳米镍颗粒占复合导热填料的质量分数为9%。称取上述制备的复合导热填料lg，加入到8.1g双组份液体硅橡胶的A组份中充分搅拌12h，使其混合均匀；在上述混合液中加入0.9g双组份液体硅橡胶的B组份，快速搅拌使其混合均匀，其中复合导热填料占导热复合材料的质量分数为10%。将此混合液注入到施加了 0.5T磁场本文档来自技高网...
【技术保护点】
磁性微纳米复合填料/硅橡胶导热复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1：磁性纳米颗粒/微米颗粒复合导热填料的制备以微米级颗粒和可溶性金属盐为起始原料，称取一定质量份数的可溶性金属盐，加乙二醇溶解；在搅拌的条件下，向上述溶液中加入一定质量份数的微米级颗粒，继续搅拌使微米级颗粒分散均匀；加入已配置好的氢氧化钠溶液，继续搅拌反应至金属离子的氢氧化物充分形成；用上述氢氧化钠溶液调节溶液pH值为10；最后加入还原剂进行还原，即为磁性纳米颗粒/微米颗粒复合导热填料的乙二醇溶液；经过滤、洗涤、干燥后，得到复合导热填料；步骤2：将步骤1中所得的复合导热填料经过干燥后，称取一定质量份数的复合导热填料加入到双组份液体硅橡胶的A组份中，搅拌至均匀；步骤3：在步骤2所得的混合液中加入适量双组份液体硅橡胶的B组份，快速搅拌使其混合均匀；步骤4：将步骤3所得的混合液注入到施加了磁场的模具中室温固化，干燥后制备得到磁性微纳米复合填料/硅橡胶导热复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱琳，王亚，王丹萍，沈湘黔，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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