一种绝缘基材-碳纳米管杂化材料及其制备方法和用途技术

本申请涉及导热绝缘填料制备技术领域，尤其是一种绝缘基材

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料及其制备方法和用途


[0001]本申请涉及导热绝缘填料制备
，尤其是涉及一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]绝缘材料是电气设备的关键基础材料，其性能直接影响设备运行的可靠性和使用寿命。电气设备运行过程中，由于电流热效应产生的热量必须通过绝缘层及时向外传导或散发出去，否则会导致温度升高，影响工作稳定性，严重时甚至发生故障或事故。现代电气设备趋于向高功率、小体积、轻量化方向发展，这种趋势的结果便是在有限的体积内产生了更多的热量，这些热量如果不能及时散失，将会严重影响设备运行的可靠性与稳定性。采用高导热绝缘材料是解决电气设备结构散热问题的最有效途径。环氧树脂在电气绝缘中的应用最为广泛，但纯环氧树脂材料的导热系数低(约0.20W(m
·
K)
‑1)，越来越难以满足现代电气电子设备及时高效的散热要求，成为电气电子产业发展的主要技术瓶颈之一。
[0003]填充型导热绝缘环氧树脂制备工艺简单、生产成本较低，因此得到了广泛应用。常用的导热绝缘填料有氧化铝(Al2O3)、氮化硼(BN)、氧化镁(MgO)、氮化铝(AlN)等。Al2O3因其优良的电绝缘性和较高的导热系数、低廉的价格而广泛应用于电气绝缘材料。Al2O3，尤其是球形Al2O3分散到环氧树脂中，由于剪切阻力小，可以实现高填充，较低粘度。尽管Al2O3具有较高的热导率(33
‑
36W(m
·
K)<br/>‑1)，但实际上Al2O3填充环氧树脂的热导率提高却十分有限。例如：当填料体积含量为50％时，Al2O3/环氧树脂复合材料的导热系数约为1.30W(m
·
K)
‑1，仅为纯Al2O3的3.5％
‑
4.0％，填料的高热导率优势未能充分发挥。BN的导热系数高达280W(m
·
K)
‑1，但BN填充环氧树脂热导率的提高也十分有限。例如：当填料体积含量为15％时，BN/环氧树脂复合材料的导热系数在0.90W(m
·
K)
‑1左右，还不到纯BN的0.4％，并未体现出BN的高热导率优势。Al2O3、BN填充环氧树脂复合材料的热导率提高有限，其主要原因是导热填料被基体隔离，不能相互连接而形成有效的导热通路。
[0004]碳纳米管(CNTs)具有极高的热导率和高长径比，易于在聚合物基体中相互连接形成导热通路，在较低含量下便可显著提高聚合物热导率，是改善聚合物热导率的理想填料。但CNTs具有极高的电导率，不适合在绝缘导热场合使用。并且，CNTs比表面积大，表面能高，在聚合物基体中极易发生团聚，导致其对聚合物的改性效果不理想。

技术实现思路

[0005]针对上述相关技术存在的问题，本申请提供了一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料及其制备方法和用途。
[0006]第一方面，本申请提供的一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料，是通过以下技术方案得以实现的：一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料，包括作为基材的导热绝缘基材、连接材料和碳纳米管(CNTs)，连接材料将导热绝缘基材和CNTs连接在一起；导热绝缘基材和CNTs的连接
材料为纳米银烧结体。
[0007]通过采用上述技术方案，本申请中的绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料在环氧树脂组合物中易相互搭接形成导热通路，同时由于连接在基材表面的CNTs被导热绝缘基材隔断而互不相连，复合体系仍然保持良好的电绝缘性，可用于各类电气绝缘和电子封装材料。
[0008]优选的，所述导热绝缘基材为α
‑
氧化铝(Al2O3)。
[0009]优选的，所述导热绝缘基材为氮化硼(BN)。
[0010]通过采用上述技术方案，可制备得到Al2O3‑
碳纳米管杂化材料和BN
‑
碳纳米管杂化材料，作为填料运用于环氧树脂体系中，可明显改善环氧树脂固化物的导热率，且仍然保持良好的电绝缘性，在电气绝缘材料领域和电子封装材料领域有着广泛的运用前景。
[0011]第二方面，本申请提供的一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料的制备方法，是通过以下技术方案得以实现的：一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑(2E4MI)、醋酸银(AgAc)溶解于二氯甲烷，制得Ag(2E4MI)2Ac络合物溶液；步骤二，在步骤一所得Ag(2E4MI)2Ac络合物溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、CNTs，超声分散1
‑
4小时后加入导热绝缘基材，再进行0.2
‑
1h的超声分散；步骤三，将步骤二所得分散液减压蒸馏去除二氯甲烷后，将固体物进行高温烧结处理，高温烧结温度为200
‑
220℃；步骤四，将步骤三所得固体物粉碎后，分散于乙醇，研磨，过滤，干燥，得导热绝缘基材
‑
CNTs杂化材料。
[0012]优选的，所述步骤一中2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑2E4MI的用量为0.02mol；醋酸银AgAc的用量为0.01mol；二氯甲烷的用量400mL。
[0013]优选的，当导热绝缘基材为α
‑
氧化铝(Al2O3)，所述步骤二中α
‑
氧化铝(Al2O3)用量为50g；CNTs和PVP的用量均为0.5克。
[0014]优选的，当导热绝缘基材为氮化硼(BN)，所述步骤二中，氮化硼(BN)用量为5.0g，CNTs和PVP的用量均为0.5克。
[0015]第三方面，本申请提供的一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料的用途，是通过以下技术方案得以实现的：一种导热绝缘基材
‑
CNTs杂化材料的用途，导热绝缘基材
‑
CNTs杂化材料作为导热绝缘填料，用于各类电气绝缘和电子封装材料。
[0016]通过采用上述技术方案，可赋予电气绝缘材料和电子封装材料具有高导热且仍然保持良好的电绝缘性。
[0017]优选的，所述导热绝缘基材
‑
CNTs杂化材料作为导热绝缘填料用于导热绝缘环氧树脂组合物；导热绝缘环氧树脂组合物包括环氧树脂、固化剂和导热绝缘基材
‑
CNTs杂化材料。
[0018]通过采用上述技术方案，可赋予环氧树脂组合物的固化物具有高导热且仍然保持良好的电绝缘性，且在获得相同热导率的情况下，可降低环氧树脂体系粘度，产品具有低粘度、高导热的特性，便于加工生产、浇注封装。
[0019]综上所述，本申请具有以下优点：
1、本申请制备的导热绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料作为填料应用于导热绝缘环氧树脂组合物中所得的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料，其特征在于：包括作为基材的导热绝缘基材、连接材料和碳纳米管（CNTs），连接材料将导热绝缘基材和CNTs连接在一起；导热绝缘基材和CNTs的连接材料为纳米银烧结体。2.根据权利要求1所述的一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料，其特征在于：所述导热绝缘基材为α
‑
氧化铝（Al2O3）。3.根据权利要求1所述的一种绝缘基材
‑
碳纳米管杂化材料，其特征在于：所述导热绝缘基材为氮化硼（BN）。4.一种权利要求1
‑
3中任一项所述的导热绝缘基材
‑
CNTs杂化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑（2E4MI）、醋酸银（AgAc）溶解于二氯甲烷，制得Ag(2E4MI)2Ac络合物溶液；步骤二，在步骤一所得Ag(2E4MI)2Ac络合物溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、CNTs，超声分散1
‑
4小时后加入导热绝缘基材，再进行0.2
‑
1h的超声分散；步骤三，将步骤二所得分散液减压蒸馏去除二氯甲烷后，将固体物进行高温烧结处理，高温烧结温度为200
‑
220℃；步骤四，将步骤三所得固体物粉碎后，分散于乙醇，研磨，过滤，干燥，得导热绝缘基材
‑
CNTs杂化材料。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛凡，郑敏敏，汪蔚，冉涛，李艳飞，杨李懿，
申请(专利权)人：浙江荣泰科技企业有限公司，
类型：发明
国别省市：