一种导热复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导热复合材料及其制备方法。本发明专利技术的导热复合材料中包含石墨烯/铜复合材料作为导热填料。本发明专利技术的导热复合材料的原料组分包括：由树脂单体和固化剂构成的树脂基体20～50份；作为导热填料的石墨烯/铜复合材料45～80份，以及可选的偶联剂0.2～1份，可选的促进剂0.2～1份。本发明专利技术的导热复合材料不仅具有很好的导热性能，导热系数高达6.8W/m.K，还具备了优良的力学性能，在PCB电路板以及电子封装热界面材料等领域都可以得到广泛的应用。

Heat conducting composite material and preparation method thereof

The invention discloses a heat conducting composite material and a preparation method thereof. The heat conducting composite material of the present invention comprises graphene / copper composite material as heat conducting filler. The raw materials thermal conductivity of the composite material of the invention include: composed of resin monomer and curing agent resin 20 ~ 50; as the graphene / Cu composite conductive filler is 45 ~ 80, and the optional coupling agent 0.2 ~ 1, 0.2 ~ 1 optional accelerator. Thermal conductivity of the composite material of the invention not only has good thermal conductivity, high thermal conductivity of 6.8W/m.K, but also has good mechanical properties, in the field of PCB circuit board and electronic packaging thermal interface material can be widely used.

【技术实现步骤摘要】
一种导热复合材料及其制备方法
本专利技术属于导热复合材料
，涉及一种导热复合材料及其制备方法，尤其涉及一种包含石墨烯/铜复合材料作为导热填料的导热复合材料及其制备方法。
技术介绍
目前导热胶所用的导热填料主要分为金属填料和无机填料两大类，而金属填料由于具备高热导率，高填充量而得到了广泛应用。目前金属填料中应用最多的就是银，虽然银具有高的热导率，但高昂的成本是限制其应用的最大因素。超细球形铜粉作为一种功能材料，在导热、导电、冶金和润滑等方面具有广阔的应用前景。在应用时，铜粉的抗氧化性能、粒度和形状是评价其品质的重要依据。而且，铜粉具有较高的热膨胀系数(CTE)，影响了它与低热膨胀系数物质的结合，大大影响了它的应用范围。石墨烯作为一种二维材料，具有优异的热学、电学和力学性能，同时也有较低的热膨胀系数。石墨烯的这些优异特性使其在光电子器件、化学电源(如太阳能电池、锂离子电池)、气体传感器、催化剂和药物载体、抗静电和散热材料等领域有巨大的潜在应用前景。热界面材料主要是由高分子材料和高热导率的填料复合而成。陶瓷、金属和金属氧化物是典型的导热填料。但是，高的填充量所能达到的热导率在1～5W/mK范围内，这依然不能满足现代电子器件对高的热导率的要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种导热复合材料及其制备方法。本专利技术所制备的导热复合材料在35℃的热导率达到6.8W/mK，且具备很好的力学性能，在电子封装领域有很好的应用前景。为达上述目的，本专利技术采用以下方案：第一方面，本专利技术提供一种导热复合材料，所述导热复合材料中包含石墨烯/铜复合材料作为导热填料。优选地，以所述导热复合材料的总质量为100wt％计，其中的作为导热填料的石墨烯/铜复合材料的质量百分比为50wt％～80wt％，例如为50wt％、52wt％、54wt％、56wt％、58wt％、60wt％、63wt％、65wt％、67.5wt％、70wt％、72wt％、74wt％、76wt％、78wt％或80wt％等，优选为80wt％。作为本专利技术所述导热复合材料的优选技术方案，一种导热复合材料，按重量份计包括以下原料组分：树脂基体20份～50份导热填料45份～80份；其中，所述导热填料为石墨烯/铜复合材料。本专利技术中，“导热复合材料原料组分”：指制备导热复合材料所使用的原料。本专利技术中，导热复合材料的原料组分中，树脂基体的重量份为20份～50份，例如20份、22份、25份、27份、30份、32份、34份、36份、38份、40份、42.5份、43.5份、45份、46份、48份或50份等。本专利技术中，导热复合材料的原料组分中，导热填料的重量份为45份～80份，例如45份、47份、48份、50份、52份、54份、55份、58份、60份、62.5份、65份、67份、70份、73份、76份、78份或80份等。优选地，所述树脂基体为树脂单体和固化剂的混合物。优选地，所述树脂单体为双酚A二缩水甘油醚或双酚F二缩水甘油醚中的任意一种或两种的混合物。优选地，所述固化剂为甲基六氢苯酐。优选地，所述树脂基体中，所述树脂单体和所述固化剂的质量比为1:(0.7～1)，例如为1:0.7、1:0.75、1:0.8、1:0.82、1:0.85、1:0.9、1:0.95或1:1等，优选为1:(0.7～0.9)，进一步优选为1:0.85。作为本专利技术所述导热复合材料的优选技术方案，所述导热复合材料的原料组分中还包括偶联剂和/或促进剂。本专利技术中，所述“偶联剂和/或促进剂”指：可以是偶联剂，也可以是促进剂，还可以是偶联剂和促进剂的混合物。优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。优选地，所述偶联剂的加入重量份为0.2份～1份，例如0.2份、0.4份、0.5份、0.6份、0.8份、0.9份或1份等。优选地，所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑。优选地，所述促进剂的加入重量份为0.2份～1份，例如0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等。优选地，所述偶联剂和所述促进剂的质量比为1:(0.8～1)，优选为1:1。作为本专利技术所述导热复合材料的优选技术方案，一种导热复合材料，所述导热复合材料按重量份计包括以下原料组分：其中，导热填料为石墨烯/铜复合材料；树脂基体为树脂单体和固化剂按1:(0.7～0.85)混合得到的混合物。作为本专利技术所述导热复合材料的进一步优选技术方案，一种导热复合材料，所述导热复合材料按重量份计包括以下原料组分：其中，导热填料为石墨烯/铜复合材料；树脂基体为树脂单体和固化剂按1:(0.7～1:0.85)混合得到的混合物。作为本专利技术所述导热复合材料的更进一步优选技术方案，一种导热复合材料，所述导热复合材料按重量份计包括以下原料组分：其中，导热填料为石墨烯/铜复合材料；树脂基体为树脂单体和固化剂按1:0.85混合得到的混合物。作为本专利技术所述导热复合材料的优选技术方案，所述石墨烯/铜复合材料包括表面修饰的铜粉颗粒以及包覆在所述表面修饰的铜粉颗粒的表面的石墨烯。优选地，所述石墨烯/铜复合材料是将氧化石墨烯/铜复合材料在由还原性气体和惰性气体组成的混合气中热处理得到的，其中，所述氧化石墨烯/铜复合材料包括表面修饰的铜粉颗粒以及包覆在所述表面修饰的铜粉颗粒的表面的氧化石墨烯；优选地，所述还原性气体为氢气；优选地，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的组合，优选为氩气；优选地，所述热处理的温度为850℃～1000℃，例如为850℃、875℃、880℃、900℃、920℃、940℃、950℃或1000℃等，优选为900℃。优选地，所述热处理的时间为0.5h～2h，例如为0.5h、0.6h、0.75h、0.8h、1h、1.2h、1.3h、1.5h、1.75h或2h等，优选为1h。本专利技术所述热处理在反应炉中进行，所述反应炉可以是管式炉和箱式炉等。优选地，所述氧化石墨烯/铜复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯分散到溶剂中，得到氧化石墨烯的分散液；(2)使用修饰剂对铜粉进行表面修饰，得到表面修饰的铜粉；(3)将步骤(2)得到的表面修饰的铜粉分散到溶剂中，得到表面修饰的铜粉的分散液；(4)将氧化石墨烯的分散液和表面修饰的铜粉的分散液混合，得到均匀的混合液，分离并干燥，得到氧化石墨烯/铜复合材料。优选地，步骤(1)所述溶剂为水。本专利技术所述“水”可以是本领域常用的水，比如超纯水、蒸馏水和去离子水等。优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯的分散液的浓度为2mg/ml～4mg/ml，例如为2mg/ml、2.3mg/ml、2.5mg/ml、2.6mg/ml、2.8mg/ml、3mg/ml、3.2mg/ml、3.4mg/ml、3.5mg/ml、3.75mg/ml、3.85mg/ml或4mg/ml等，优选为2.5mg/ml～4mg/ml。优选地，步骤(2)所述修饰剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷和/或3-氨基丙基三甲氧基硅烷。本专利技术所述“3-氨基丙基三乙氧基硅烷和/或3-氨基丙基三甲氧基硅烷”指：可以是3-氨基丙基三乙氧基硅烷，也可以是3-氨基丙基三甲氧基硅烷，还可以是3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷的混合物。优选地，步骤(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料中包含石墨烯/铜复合材料作为导热填料。

【技术特征摘要】
1.一种导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料中包含石墨烯/铜复合材料作为导热填料。2.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，以所述导热复合材料的总质量为100wt％计，所述导热填料石墨烯/铜复合材料的质量百分比为50wt％～80wt％，优选为80wt％。3.根据权利要求1或2所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料按重量份计包括以下原料组分：树脂基体20份～50份导热填料45份～80份；其中，所述导热填料为石墨烯/铜复合材料。4.根据权利要求3所述的导热复合材料，其特征在于，所述树脂基体为树脂单体和固化剂的混合物；优选地，所述树脂单体为双酚A二缩水甘油醚或双酚F二缩水甘油醚中的任意一种或两种的混合物；优选地，所述固化剂为甲基六氢苯酐；优选地，所述树脂基体中，所述树脂单体和所述固化剂的质量比为1:(0.7～1)，优选为1:(0.7～0.9)，进一步优选为1:0.85。5.根据权利要求3或4所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料的原料组分中还包括偶联剂和/或促进剂；优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂；优选地，所述偶联剂的加入重量份为0.2份～1份；优选地，所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑；优选地，所述促进剂的加入重量份为0.2份～1份；优选地，所述偶联剂和所述促进剂的质量比为1:(0.8～1)，优选为1:1。6.根据权利要求1-5任一项所述的导热复合材料，其特征在于，所述石墨烯/铜复合材料包括表面修饰的铜粉颗粒以及包覆在所述表面修饰的铜粉颗粒的表面的石墨烯；优选地，所述石墨烯/铜复合材料是将氧化石墨烯/铜复合材料在由还原性气体和惰性气体组成的混合气中热处理得到的，其中，所述氧化石墨烯/铜复合材料包括表面修饰的铜粉颗粒以及包覆在所述表面修饰的铜粉颗粒的表面的氧化石墨烯；优选地，所述还原性气体为氢气；优选地，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的组合，优选为氩气；优选地，所述热处理的温度为850℃～1000℃，优选为900℃；优选地，所述热处理的时间为0.5h～2h，优选为1h。7.根据权利要求6所述的导热复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯/铜复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯分散到溶剂中，得到氧化石墨烯的分散液；(2)使用修饰剂对铜粉进行表面修饰，得到表面修饰的铜粉；(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蓉，刘绍庆，符显珠，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44