氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料，其由如下质量份比例的组分制成：氮化硼纳米片10～50，导热填料5～10，聚合物基体40～90。本发明专利技术还涉及了该氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料的制备方法。本发明专利技术所述的高分子材料涉及到两种不同的导热填料共同填充到聚合物基体中。氮化硼纳米片作为主体，其他的导热填料在与氮化硼纳米片的协同作用下，更加有序地分散在基体中，使得氮化硼纳米片与其导热填料在聚合物基体中搭建起有效地导热传输路径。所述的复合材料有效地降低了界面热阻，使得热流能够有效完整的运输，实现了高导热性能；同时复合材料还具有优异的电绝缘性能、良好的尺寸稳定性以及力学性能，具有广泛的应用前景。

Boron nitride composite high thermal conductivity insulation polymer composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料及其制备方法
本专利技术属于导热材料领域，涉及不同导热填料进行复合，尤其涉及一种氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料及制备方法。
技术介绍
随着新一代柔性电子设备的不断发展，解决元器件的高效散热仍是迫在眉睫的问题。聚合物材料如聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯等由于其自身优异的特点例如加工简单灵活、成本低、高强度、耐腐蚀等在柔性电子设备应用中发挥着重要的作用。然而，与传统的金属材料相比较，大多数的聚合物材料导热系数较低，不能满足其在导热领域中的应用。因此，开发具有高导热同时具有优异的电绝缘性能的复合材料成为解决电子器件散热问题的关键。氮化硼由于其良好的机械性能、优异的电绝缘性和高导热性成为一种常用的导热填料。但目前对于氮化硼的利用往往是将其制备成氮化硼纳米片然后高填充量添加到复合材料中来提高导热，但是高填充量的氮化硼纳米片的引入，往往会使聚合物本身的力学性能下降，限制其应用。中国专利文献CN105462069公开了一种功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料及其制备方法，该方法通过将氮化硼纳米片进行功能化改性，来以此提高氮化硼纳米片在聚丙烯树脂基体中的分散程度而减少团聚现象。中国专利文献CN109280332公开了一种氮化硼/环氧树脂导热绝缘复合材料的制备方法，该方法通过将氮化硼粉末进行表面修饰，将改性过后的六方氮化硼和立方氮化硼微粉填充到环氧树脂的基体中，以不同尺寸和形貌的氮化硼在基体中构建导热通路，来改善环氧树脂的导热性能。但该方法中对填料改性处理的操作较为复杂，后续操作较为繁琐，对设备要求极高，不利于产业化生产和应用。因此，需要研发一种新的高导热绝缘高分子复合材料，以兼顾材料的导热绝缘性能和力学性能，同时简化制备工艺，降低对设备的要求，以利于产业化推广应用。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于，提供一种氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料，采用两种不同的导热填料共同填充到聚合物基体中，其中的氮化硼纳米片作为主体，其他的导热填料在与氮化硼纳米片的协同作用下，更加有序地分散在基体中，使得氮化硼纳米片与其导热填料在聚合物基体中搭建起有效地导热传输路径，从而大幅度降低聚合物的界面热阻，使得热流能够有效完整的运输，实现了高导热性能；同时复合材料还具有优异的电绝缘性能、良好的尺寸稳定性以及力学性能，具有广泛的应用前景，并且简化其制备工艺。为了达到上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料，其特征在于，其由以下质量份数比的组分制成：氮化硼纳米片10～50，导热填料5～10，聚合物基体40～90；其中，所述的氮化硼纳米片与导热填料复合后，导热填料在与氮化硼纳米片的协同作用下，有序地分散在基体中，使得氮化硼纳米片与其导热填料在聚合物基体中搭建起三维导热传输路径，形成氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料。所述的导热填料为氧化铝、石墨烯、氮化铝、碳化硅、氮化硼纳米管、碳纳米管、氮化硅中的一种或多种的混合物。所述的聚合物基体，是聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯中的一种或多种的混合物。所述氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)先将氮化硼纳米片与表面改性剂按照设定的比例超声30～60min，然后经过离心之后70～100℃的烘箱中烘12～48h，得到改性过后的氮化硼纳米片；(2)将改性过的氮化硼纳米片与导热填料按照设定的质量比制成混合液，常温下搅拌2～4h，超声30～60min，使两种导热填料充分接触；(3)再将超声过后的氮化硼纳米片复合溶液与聚合物基体搅拌混合充分，最后将得到的混合液浇筑到玻璃上，并置于真空烘箱中，在50～120℃干燥12～48h，通过真空辅助自组装的方式，制得氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和效果：(1)本专利技术提供的氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料，采用两种不同的导热填料共同填充到聚合物基体中，其中的氮化硼纳米片作为主体，其他的导热填料在与氮化硼纳米片的协同作用下，更加有序地分散在基体中，使得氮化硼纳米片与其导热填料在聚合物基体中搭建起有效地导热传输路径，从而大幅度降低聚合物的界面热阻，使得热流能够有效完整的运输，实现了高导热性能；同时复合材料还具有优异的电绝缘性能、良好的尺寸稳定性以及力学性能；(2)本专利技术提供的氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料的制备方法，工艺简洁、紧凑，操作方便安全，对设备的要求低，便于大规模生产。(3)本专利技术通过的制备方法及复合材料，重点是将氮化硼纳米片与其他导热填料复合，通过两者之间的协同作用，有序地分散在聚合物的基体中，构筑更加完整、连续的导热通路，进而提高复合材料的导热性能。同时，使该复合材料在提高导热性能的同时，还具有优异的电绝缘性能、力学性能和良好的尺寸稳定性。附图说明图1为本专利技术各实施例不同氮化硼纳米片与石墨烯质量比的聚酰亚胺复合材料测得的导热率图；图2为本专利技术各实施例不同氮化硼纳米片与石墨烯质量比的聚酰亚胺复合材料测得的拉伸强度图。具体实施方式参见附图1、2，以下结合附图及实施例对本专利技术的技术方案进一步地详细介绍，但是本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1本实施例提供的氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料，其由以下质量份数比的组分制成：氮化硼纳米片10～50，导热填料5～10，聚合物基体40～90；具体的，本实施例中氮化硼纳米片为10，导热填料为氧化铝5，聚合物基体聚酰亚胺为85。其中，所述的氮化硼纳米片与导热填料复合后，导热填料在与氮化硼纳米片的协同作用下，有序地分散在基体中，使得氮化硼纳米片与其导热填料在聚合物基体中搭建起三维导热传输路径，形成氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料。所述的导热填料为氧化铝、石墨烯、氮化铝、碳化硅、氮化硼纳米管、碳纳米管、氮化硅中的一种或多种的混合物。本实施例中为氧化铝。所述的聚合物基体，是聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯中的一种或多种的混合物。本实施例中为聚酰亚胺。前述氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)先将氮化硼纳米片与表面改性剂按照设定的比例超声30～60min，然后经过离心之后70～100℃的烘箱中烘12～48h，得到改性过后的氮化硼纳米片；(2)将改性过的氮化硼纳米片与导热填料氧化铝按照设定的质量比制成混合液，常温下搅拌2～4h，超声30～60min，使两种导热填料充分接触；(3)再将超声过后的氮化硼纳米片复合溶液与聚合物基体聚酰亚胺搅拌混合充分，最后将得到的混合液浇筑到玻璃上，并置于真空烘箱中，在50～120℃干燥12～48h，通过真空辅助自组装的方式，制得氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料。实施例2本实施例提供的氮化硼复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料，其特征在于，其由以下质量份数比的组分制成：氮化硼纳米片10～50，导热填料5～10，聚合物基体40～90；/n其中，所述的氮化硼纳米片与导热填料复合后，导热填料在与氮化硼纳米片的协同作用下，有序地分散在基体中，使得氮化硼纳米片与其导热填料在聚合物基体中搭建起三维导热传输路径，形成氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料，其特征在于，其由以下质量份数比的组分制成：氮化硼纳米片10～50，导热填料5～10，聚合物基体40～90；
其中，所述的氮化硼纳米片与导热填料复合后，导热填料在与氮化硼纳米片的协同作用下，有序地分散在基体中，使得氮化硼纳米片与其导热填料在聚合物基体中搭建起三维导热传输路径，形成氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料。


2.如权利要求1所述的氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料，其特征在于：所述的导热填料为氧化铝、石墨烯、氮化铝、碳化硅、氮化硼纳米管、碳纳米管、氮化硅中的一种或多种的混合物。


3.如权利要求1所述的氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料，其特征在于：所述的聚合物基体，是聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鹏，周帅帅，宋娜，施利毅，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31