导热绝缘填料、导热绝缘材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种导热绝缘填料、导热绝缘材料及其制备方法，所述导热绝缘填料为聚脲树脂包覆碳纤维材料。上述导热绝缘填料，采用聚脲树脂包覆碳纤维作为导热绝缘材料，聚脲树脂包覆后的碳纤维不仅增强了其与绝缘物界面粘结材料之间的相容性，提高了其与绝缘物的界面结合力，能够有效避免其在摩擦等外力作用下脱落失效，而且通过聚脲树脂包覆碳纤维还能够提高其绝缘性，克服了传统的高导热材料导电的弊端，提高其作为绝缘导热填料的应用性能。

【技术实现步骤摘要】
导热绝缘填料、导热绝缘材料及其制备方法
本专利技术涉及导热材料
，尤其涉及一种导热绝缘填料、导热绝缘材料及其制备方法。
技术介绍
常规硬质器件，电子器件在诸如可穿戴设备、能源存储、植入医疗等领域有着广泛的应用。与高导热复合纳米材料类似，柔性电子器件的制备也多是通过将导电材料与柔性高分子基体复合来获得。然而在器件反复形变过程中，导电材料之间较大的接触电阻，以及导电材料与高分子基体之间的不良接触等，均会使得电子器件内部积聚大量热量。这些热量如果不能及时从器件中消散，势必会影响器件的性能和寿命，甚至会危及整个系统的安全。即对于电子器件，除了优异的力学性质和电学性质，稳定的热学性能同样重要。目前的导热绝缘复合材料尽管本身具有一定柔韧性，并且应用于LED等常规硬质电子器件的热管理，但其在电子器件领域的应用研究却极少有人涉足。探寻恰当的热管理材料与结构，并应用于电子器件领域，对其机理展开深入研究，对于新一代电子器件的发展显得尤为重要。
技术实现思路
基于此，有必要针对由于导电材料与高分子基体之间的不良接触等，会使得柔性电子器件内部积聚大量热量，传统的导热材料不能满足柔性电子器件应用需求的技术问题，提出了一种导热绝缘填料、导热绝缘材料及其制备方法。本专利技术提出的一种导热绝缘填料，所述导热绝缘填料为聚脲树脂包覆碳纤维材料。在其中的一个实施例中，所述聚脲树脂包覆碳纤维材料中，碳纤维与聚脲树脂重量比为100：(1～50)。本专利技术还提出了一种导热绝缘材料，所述导热绝缘材料包括绝缘物以及上述的导热绝缘填料。在其中的一个实施例中，所述绝缘物为柔性绝缘物。在其中的一个实施例中，所述导热绝缘材料通过机械挤压定向技术制备而成。本专利技术还提出了一种上述的导热绝缘填料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：碳纤维分散液制备步骤，将碳纤维分散至有机溶剂中，制得碳纤维分散液；聚脲树脂包覆碳纤维材料制备步骤，将包覆树脂单体与所述碳纤维分散液混合进行聚合包覆反应，将得到的固定烘干至恒重，制得所述聚脲树脂包覆碳纤维材料。在其中的一个实施例中，在所述碳纤维分散液制备步骤中，所述将碳纤维分散至有机溶剂中为将碳纤维与有机溶剂、分散剂以及水混合，搅拌至均匀分散，于40℃～60℃温度条件下维持0.5h～1.5h。在其中的一个实施例中，所述包覆树脂单体为甲苯-2,4-二异氰酸酯。在其中的一个实施例中，所述聚合包覆反应的时间为1h～2h，所述聚合包覆反应的温度为60℃～80℃。在其中的一个实施例中，所述烘干温度为60℃～80℃。上述导热绝缘填料，采用聚脲树脂包覆碳纤维作为导热绝缘材料，聚脲树脂包覆后的碳纤维不仅增强了其与绝缘物界面粘结材料之间的相容性，提高了其与绝缘物的界面结合力，能够有效避免其在摩擦等外力作用下脱落失效，而且通过聚脲树脂包覆碳纤维还能够提高其绝缘性，克服了传统的高导热材料导电的弊端，提高其作为绝缘导热填料的应用性能。上述导热绝缘材料，采用聚脲树脂包覆碳纤维材料作为导热填料，绝缘物与导热填料的界面结合力有效增强，能够有效避免导热填料在摩擦等外力作用下脱落失效，更适宜应用于具有导热绝缘需求的柔性电子器件中；进一步地，该导热绝缘材料利用机械挤压取向技术，使制备的导热绝缘材料有序排列在绝缘物中，进而使制得的导热绝缘材料获得高导热性和高绝缘性，满足实际应用的要求。上述导热绝缘填料的制备方法，通过原位聚合法将聚脲树脂包覆在碳纤维表面形成绝缘层，通过原位聚合形成的包覆结构不仅能够增强聚脲树脂包覆碳纤维与绝缘物的界面相容性，进而增强聚脲树脂包覆碳纤维与绝缘物的结合力，还有利于导热绝缘填料在绝缘物中的有序排列，使由该聚脲树脂包覆碳纤维制备的导热绝缘材料即具有高导热性，又具有高绝缘性，克服了传统的高导热材料导电的弊端，更好地满足实际应用的要求。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。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。图1为本专利技术实施例1至3制得的聚脲树脂包覆碳纤维材料以及CF的红外光谱图；图2为本专利技术实施例1至3制得的聚脲树脂包覆碳纤维材料以及CF的X射线衍射图；图3为本专利技术实施例1至3制得的聚脲树脂包覆碳纤维材料以及CF的热重分析图；图4为本专利技术实施例1制得的导热绝缘材料的不同倍数的扫描电镜图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，但并不用于限定本专利技术。需要说明的是，本专利技术中所用的反应试剂均从市场上购买，且纯度为化学纯或者化学纯以上的试剂。本专利技术的第一大方面提出的一种导热绝缘填料，该导热绝缘填料为聚脲树脂包覆碳纤维材料。上述导热绝缘填料，采用聚脲树脂包覆碳纤维作为导热绝缘材料，聚脲树脂包覆后的碳纤维不仅增强了其与绝缘物界面粘结材料之间的相容性，提高了其与绝缘物的界面结合力，能够有效避免其在摩擦等外力作用下脱落失效，而且通过聚脲树脂包覆碳纤维还能够提高其绝缘性，克服了传统的高导热材料导电的弊端，提高其作为绝缘导热填料的应用性能。作为一种可选实施方式，聚脲树脂包覆碳纤维材料中，碳纤维与聚脲树脂重量比为100：(1～50)；优选的，碳纤维与聚脲树脂的重量比为100：(5～15)；更优选的，碳纤维与聚脲树脂的重量比为100：10。本专利技术通过研究发现，聚脲树脂包覆碳纤维材料的导热系数与其碳纤维含量正相关，体积电阻率与其碳纤维含量负相关，即聚脲树脂包覆碳纤维材料中碳纤维含量越高，其导热系数越高，导热性越好，而体积电阻率越小，导电性提高，绝缘性降低。在具体的应用中，可根据导热绝缘材料的应用场景调整碳纤维与聚脲树脂重量比。本专利技术的导热绝缘材料主要应用于柔性电子器件中，研究发现碳纤维与聚脲树脂的重量比为100：(5～15)时，尤其是碳纤维与聚脲树脂的重量比为100：10时，其导热性能与绝缘性能更好地满足其应用需求。其中，碳纤维(CarbonFiber，CF)是一种直径为5μm～10μm，含碳量在90％以上的高强度、高模量纤维的纤维材料。在本专利技术中，碳纤维优选为短碳纤维(ChoppedCarbonFiber)，短碳纤维是指将拥有高强度、高导热的碳纤维根据需求选定集束剂加工成束后，再按规定长度切割制成，具有良好的导热性能。其中，聚脲树脂(Polyurea)与绝缘物之间具有良好的相容性，能够使聚脲树脂包覆碳纤维材料(CF@Polyurea)与绝缘物牢牢粘合在一起，使基于该聚脲树脂包覆碳纤维材料制备的导热绝缘材料即具有高导热性，又具有绝缘性，克服了高导热垫片导电的弊端。本专利技术的第二大方面提出了一种导热绝缘材料，该导热绝缘材料包括绝缘物以及上述导热绝缘填料。在该导热绝缘材料中，即可单独使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热绝缘填料，其特征在于，所述导热绝缘填料为聚脲树脂包覆碳纤维材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种导热绝缘填料，其特征在于，所述导热绝缘填料为聚脲树脂包覆碳纤维材料。


2.根据权利要求1所述的导热绝缘填料，其特征在于，所述聚脲树脂包覆碳纤维材料中，碳纤维与聚脲树脂重量比为100：(1～50)。


3.一种导热绝缘材料，其特征在于，所述导热绝缘材料包括绝缘物以及如权利要求1或2所述的导热绝缘填料。


4.根据权利要求3所述的导热绝缘材料，其特征在于，所述绝缘物为柔性绝缘物。


5.根据权利要求3或4所述的导热绝缘材料，其特征在于，所述导热绝缘材料通过机械挤压定向技术制备而成。


6.一种如权利要求1或2所述的导热绝缘填料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
碳纤维分散液制备步骤，将碳纤维分散至有机溶剂中，制得碳纤维分散液；
聚脲树脂包覆碳纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕曙光，冉建华，于洁，谢佑南，曹勇，孙爱祥，杨涛，黄行智，
申请(专利权)人：武汉肯达科讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42