一种改性六方氮化硼、半固化片、环氧树脂导热复合材料、覆铜板及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种改性六方氮化硼、半固化片、环氧树脂导热复合材料、覆铜板及其制备方法和应用。所述改性六方氮化硼通过如下方法制备得到：S1：将六方氮化硼超声分散于二氢杨梅素溶液中，搅拌，过滤，烘干得到二氢杨梅素改性后的六方氮化硼BN@DMY；S2：将BN@DMY于200℃~250℃下热处理4~6h即得到所述改性六方氮化硼。本发明专利技术提供的改性六方氮化硼利用二氢杨梅素对其进行改性后，经热处理得到，能够大大提升氮化硼在环氧树脂中的分散性，将其作为导热填料添加至半固化片、环氧树脂导热复合材料和覆铜板中时，少量添加该导热填料即可有效提高半固化片、复合材料和覆铜板的热导率，且复合材料和覆铜板的力学性能良好。

A modified hexagonal boron nitride, semi-curable sheet, epoxy resin thermal conductive composite material, copper clad laminate, its preparation method and Application

The invention relates to a modified hexagonal boron nitride, a semi-curable sheet, an epoxy resin heat conductive composite material, a copper clad plate, a preparation method and application thereof. The modified hexagonal boron nitride is prepared by the following methods: S1: the hexagonal boron nitride is ultrasonic dispersed in the dihydromyricetin solution, stirred, filtered and dried to obtain the modified hexagonal boron nitride BN@DMY; S2: the modified hexagonal boron nitride is obtained by heat treatment of BN@DMY at 200 ~250 C for 4~6 hours. The modified hexagonal boron nitride provided by the invention is modified by dihydromyricetin and obtained by heat treatment, which can greatly improve the dispersibility of boron nitride in epoxy resin. When it is added to semi-cured sheet, epoxy resin heat conductive composite material and copper clad sheet as heat conductive filler, a small amount of the heat conductive filler can effectively improve semi-cured sheet, composite material and copper clad sheet. The thermal conductivity and mechanical properties of composite and copper clad laminate are good.

【技术实现步骤摘要】
一种改性六方氮化硼、半固化片、环氧树脂导热复合材料、覆铜板及其制备方法和应用
本专利技术属于电子元器件散热
，具体涉及一种改性六方氮化硼、半固化片、环氧树脂导热复合材料、覆铜板及其制备方法和应用。
技术介绍
随着电子工业的飞速发展，人们对电子元器件的微型化提出了更高的要求，但随着体积的变小，其功率密度也越来越高，从而导致电子元器件在运行过程中产生较多的热量难以及时散发，热量堆积容易降低产品的使用效率，同时也会一定程度上缩短产品的使用寿命。因此，提高电子产品的散热性成为目前亟待解决的关键技术问题。电路基板作为电子元器件的载体，如果具有良好的导热性，可以将电子元器件工作时产生的热量大幅度地向下传递到散热器。因此，制备高导热性的电路基板对于电子元器件的有效散热起着重要的作用。玻璃纤维增强的环氧树脂基覆铜板由于原料易得、成本低和良好的加工性，是目前使用最为广泛的电路基板，传统的玻璃纤维布增强环氧树脂复合材料的导热系数一般在0.2～0.3W/m·K左右，难以满足电子元器件高效散热的需求。为了有效提高绝缘层的散热性，通常在环氧树脂中添加大量的导热填料，并使其在复合材料体系内形成导热通路，从而有效提高散热性能。常用的导热填料主要有氧化镁(MgO)、三氧化二铝(AI2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AIN)、碳化硅(SiC)和氮化硼(BN)等。然而，由于无机填料粒子和有机树脂基体之间的相容性较差，使得填料粒子在树脂基体中难以均匀分散，易形成团聚体，从而不能有效地形成导热通路，并且会降低树脂的力学性能。进一步，由于无机填料粒子与基体的表面张力差异较大，使得填料粒子表面较难以被树脂基体润湿，从而使得两者界面处存在空隙，造成界面热阻增大，因此，对无机填料的表面改性就显得尤其重要。此外，低含量的导热填料之间存在聚合物阻隔，只有当导热填料的添加量达到50％以上，才能较为明显的提高材料的导热性能，但会导致复合材料的力学性能大幅度下降。因此，如何在降低填料添加量的同时保持复合材料的高导热性成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中通过添加大量的导热填料提高覆铜板的导热性能时，力学性能大幅降低的缺陷和不足，本专利技术提供一种改性六方氮化硼。本专利技术提供的改性六方氮化硼是利用二氢杨梅素对其进行改性后，经热处理得到，在环氧树脂中具有良好的分散性，将其作为导热填料添加至半固化片、环氧树脂导热复合材料和覆铜板中时，少量添加即可使得半固化片、复合材料和覆铜板具有较高的热导率，且复合材料和覆铜板的力学性能良好。本专利技术的另一目的在于提供上述改性六方氮化硼作为导热填料在制备半固化片或环氧树脂导热复合材料中的应用。本专利技术的另一目的在于提供一种半固化片。本专利技术的另一目的在于提供上述半固化片的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供上述半固化片在制备环氧树脂导热复合材料、导热覆铜板中的应用。本专利技术的另一目的在于提供一种玻璃纤维增强的环氧树脂导热复合材料本专利技术的另一目的在于提供一种玻璃纤维增强的环氧树脂基导热覆铜板。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种改性六方氮化硼，所述改性六方氮化硼通过如下方法制备得到：S1：将六方氮化硼超声分散于二氢杨梅素溶液中，搅拌，过滤，烘干得到二氢杨梅素改性后的六方氮化硼BN@DMY；S2：将BN@DMY于200℃～250℃下热处理4～6h即得到所述改性六方氮化硼。本专利技术发现，二氢杨梅素由于自身存在两个苯环结构，能够与六方氮化硼的六元环之间产生较强的π-π共轭作用稳定结合，且其自身的六个羟基能够很大程度的改善六方氮化硼的化学惰性，利用其对六方氮化硼进行改性，可以显著增加六方氮化硼在树脂基体中的分散性能；但是由于二氢杨梅素在高温下的稳定性较差，不利于树脂高温固化过程，因此利用热处理使二氢杨梅素中较不稳定的羟基首先氧化成酮，从而可以增强二氢杨梅素的热稳定性；最终得到的改性六方氮化硼具有良好分散性与热稳定性双重优点。将其作为导热填料添加至半固化片、环氧树脂导热复合材料和覆铜板中时，少量添加即可使得复合材料和覆铜板具有较高的热导率，且环氧树脂导热复合材料和覆铜板的力学性能良好。优选地，S1中六方氮化硼和二氢杨梅素溶液的质量比为1:5～10。优选地，所述S1中所述二氢杨梅素溶液通过二氢杨梅素溶于有机溶剂得到，所述二氢杨梅素的质量浓度为10～90mg/mL。优选地，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇、二氯甲烷或丙酮中的一种或几种。上述改性六方氮化硼作为导热填料在制备半固化片、环氧树脂导热复合材料和覆铜板中的应用也在本专利技术的保护范围内。一种半固化片，包括如下质量分数的组分：选用改性六方氮化硼作为导热填料制备半固化片、导热复合材料或覆铜板，在较低改性六方氮化硼添加量的情况下就能够有效地构成导热通路，从而提高玻璃纤维增强的环氧树脂复合材料的面内和面外导热性，尤其对于面内导热性能的提高非常显著，可以较好地满足高功率电子元器件对导热基板的需求，且力学性能良好。在改性六方氮化硼添加量为30.5％时，整板导热系数为0.85W·m-1·K-1，面外导热系数为0.76W·m-1·K-1，面内导热系数为2.36W·m-1·K-1。拉伸强度为88.3MPa。可以较好地满足高功率电子元器件对导热基板的需求。优选地，所述半固化片包括如下重量份数的组分：本领域常规的环氧树脂基体、固化剂体系、玻璃纤维增强材料和粘结剂均可用于本专利技术中。优选地，所述环氧树脂基体为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或几种。优选地，所述固化剂体系为双氰胺固化体系、酚醛固化体系、二氨基二苯砜、酸酐类固化剂、双酚A型线性酚醛树脂或含磷固化剂中的一种或几种。优选地，所述玻璃纤维增强材料为电子级玻璃纤维布。优选地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF或大分子环氧树脂粘结剂。本专利技术所指的大分子环氧树脂粘结剂为分子量不小于30万的环氧树脂。更为优选地，所述粘结剂为大分子环氧树脂粘结剂。选用大分子环氧树脂粘结剂，可与环氧树脂基体之间相互作用，从而进一步提升力学性能。优选地，所述大分子环氧树脂粘结剂为丙烯酸改性环氧等分子量30万以上的环氧树脂中的一种或几种。上述半固化片的制备方法，包括如下步骤：S3：将部分改性六方氮化硼、粘结剂和部分环氧树脂基体溶于有机溶剂中得涂膜液；将固化剂体系、剩余环氧树脂基体，剩余改性六方氮化硼搅拌混合均匀，得浸润液；S4：将涂膜液涂覆于玻璃纤维增强材料上，烘干去除有机溶剂得涂覆有高含量改性六方氮化硼膜的玻璃纤维增强材料；S5：利用浸润液浸润涂覆有高含量改性六方氮化硼膜的玻璃纤维增强材料，经过预固化即得所述半固化片。本专利技术通过二步涂覆法，即先通过涂膜方式在玻璃纤维布表面涂覆一层均匀的高含量氮化硼膜，形成面内的有效导热通路，然后再浸润涂覆含有一定导热填料的浸润液，从而能够形成有效地面外导热通路，达到少量添加即可使得半固化片具有较高的热导率，且力学性能良好的目的。优选地，S3中所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯、醇类或酮类中的一种或几种。优选地，S3中所述涂膜液中改性六方氮化硼和环氧树脂基体的质量比为5～9:1；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性六方氮化硼，其特征在于，所述改性六方氮化硼通过如下方法制备得到：S1：将六方氮化硼超声分散于二氢杨梅素溶液中，搅拌，过滤，烘干得到二氢杨梅素改性后的六方氮化硼BN@DMY；S2：将BN@DMY于200℃~250℃下热处理4~6h即得到所述改性六方氮化硼。

【技术特征摘要】
1.一种改性六方氮化硼，其特征在于，所述改性六方氮化硼通过如下方法制备得到：S1：将六方氮化硼超声分散于二氢杨梅素溶液中，搅拌，过滤，烘干得到二氢杨梅素改性后的六方氮化硼BN@DMY；S2：将BN@DMY于200℃~250℃下热处理4~6h即得到所述改性六方氮化硼。2.根据权利要求1所述改性六方氮化硼，其特征在于，S1中六方氮化硼和二氢杨梅素溶液的质量比为1:5~10。3.根据权利要求1所述改性六方氮化硼，其特征在于，S1中所述二氢杨梅素溶液通过二氢杨梅素溶于有机溶剂得到，所述二氢杨梅素的质量浓度为10~90mg/mL。4.权利要求1~3任一所述改性六方氮化硼作为导热填料在制备半固化片、环氧树脂导热复合材料或覆铜板中的应用。5.一种半固化片，其特征在于，包括如下质量分数的组分：环氧树脂基体40~80%，固化剂体系0.8~1.7%，玻璃纤维增强材料5~35%，权利要求1~3任一所述改性六方氮化硼22.9~31.9%，粘结剂2.2~5.7%。6.根据权利要求5所述半固化片，其特征在于，所述半固化片包括如下质量分数的组分：环氧树脂基体58.7%，固化剂体系1.3%，玻璃纤维增强材料6.3%，改性六方氮化硼30.5%，粘结剂3.2%。7.根据权利要求5所述半固化片，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖华，容敏智，章明秋，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44