一种高导热、绝缘邻苯二甲腈基复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种高导热、绝缘邻苯二甲腈复合材料及其制备方法和应用。该复合材料由邻苯二甲腈基核壳复合材料制备得到，核壳复合材料具有核壳结构，即包括内核和至少一层的导热填料层，所述内核为邻苯二甲腈基微球，所述导热填料层至少部分包覆在所述内核的表面。本发明专利技术提供的复合材料在较低的导热填料含量下就能够表现出良好的导热性能，有效地克服了高导热填料含量才产生导热网络的问题，并且具有良好的绝缘性能。的绝缘性能。的绝缘性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热、绝缘邻苯二甲腈基复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子复合材料领域，特别涉及一种高导热、绝缘邻苯二甲腈基复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电子、通讯、新能源和航空航天等领域正在飞速发展，电子器件、通讯设备、自动化智能设备的大功率、高集成、轻量、小型化方向趋势日益明显，散热问题越来越显著。聚合物基复合材料由于其高强度、低密度、易成型、耐化学腐蚀、成本低等优点而被广泛应用于导热领域。然而，聚合物的低导热系数很难满足应用要求。在聚合物基体中加入高导热填料是一种经济可靠的制备高导热材料的方法。传统的随机填充方法通常需要大量的填料来产生导热网络，高的填料含量会导致复合材料力学性能差、加工困难、密度高、成本高等缺点。
[0003]在聚合物基体中制备三维连续导热网络是实现高导热的最有效和最有前途的方法之一。目前，三维连续导热网络的构建方法主要有冷冻干燥、自组装、冰模板、化学气相沉积、三维编织等。而多数制造三维连续导热网络的方法工艺相对复杂、工艺成本高、难以大规模生产，使其工业化应用还有很长的路要走。因而迫切需要开发一种简单高效的方法，来制备具有三维连续导热网络结构的聚合物基复合材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种高导热、绝缘邻苯二甲腈基复合材料及其制备方法和应用，在邻苯二甲腈树脂基体中构筑三维连续导热网络，使得复合材料在较少填料含量下具有高的热导率和良好的电绝缘性能，进一步拓展复合材料的应用领域。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种邻苯二甲腈基核壳复合材料，所述复合材料具有核壳结构，即包括内核和至少一层的导热填料层，所述内核为邻苯二甲腈基微球，所述导热填料层至少部分包覆在所述内核的表面。
[0007]优选地，所述导热填料层全部包覆在所述内核的表面。
[0008]根据本专利技术的实施方案，将距离内核最近的导热填料层记为第一导热填料层，所述第一导热填料层和内核之间还可以包括邻苯二甲腈树脂层。
[0009]根据本专利技术的实施方案，当所述导热填料层的层数为两层、三层或更多层时，相邻导热填料层之间具有邻苯二甲腈树脂层。
[0010]根据本专利技术的实施方案，各导热填料层中的导热填料可以相同或不同。例如，所述导热填料可以选自金属、陶瓷和碳材料等导热填料中的至少一种；优选为铜、银、铝、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种、两种或更多种。
[0011]优选地，最外层的导热填料层中的导热填料不能为碳材料，所述“最外层”指的是
距离内核最远的导热填料层，当导热填料层为单层时，第一导热填料层即为最外层的导热填料层。
[0012]根据本专利技术的实施方案，以体积份数计，所述邻苯二甲腈基核壳复合材料包括：45
‑
85份的邻苯二甲腈基微球和5
‑
50份的导热填料。例如，以体积份数计，所述邻苯二甲腈基核壳复合材料包括：50
‑
80份的邻苯二甲腈基微球和10
‑
40份的导热填料。示例性地，邻苯二甲腈基微球的体积份数为50份、55份、60份、65份、70份、75份或80份，导热填料的体积份数为10份、15份、20份、30份、35份、40份、45份或50份。
[0013]根据本专利技术的实施方案，以体积份数计，所述邻苯二甲腈基核壳复合材料还包括5
‑
10份的邻苯二甲腈树脂，示例性包括5份、6份、7份、8份、9份或10份的邻苯二甲腈树脂。该邻苯二甲腈树脂来自所述邻苯二甲腈树脂层。
[0014]例如，所述邻苯二甲腈基核壳复合材料包括：50
‑
80份的邻苯二甲腈基微球、6
‑
9份的邻苯二甲腈树脂和10
‑
40份的导热填料。该邻苯二甲腈树脂来自所述邻苯二甲腈树脂层。
[0015]又如，所述邻苯二甲腈基核壳复合材料包括：60
‑
70份的邻苯二甲腈基微球、7
‑
8份的邻苯二甲腈树脂和20
‑
30份的导热填料。该邻苯二甲腈树脂来自所述邻苯二甲腈树脂层。
[0016]优选地，所述邻苯二甲腈基微球、邻苯二甲腈树脂和导热填料的体积份数之和为100份。
[0017]本专利技术中，所述体积份数是通过所述材料的质量份/该材料的密度计算得到的。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述邻苯二甲腈树脂层中的邻苯二甲腈树脂未发生交联。
[0019]根据本专利技术的实施方案，为了后续的再次加工成型，所述邻苯二甲腈基微球为245
‑
250℃，优选250℃的固化产物，其具有较低的交联密度；具体的，其为邻苯二甲腈化合物的不完全固化物，在不低于280℃下，例如280
‑
350℃温度下能够重新变为熔融状态。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述邻苯二甲腈基微球不溶于有机溶剂，例如所述有机溶剂选自乙醇、丙酮、正丙醇和二甲基甲酰胺等中的至少一种，示例性为丙酮。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述邻苯二甲腈基微球为本领域已知微球。所述邻苯二甲腈基微球由邻苯二甲腈树脂制备得到，所述邻苯二甲腈树脂与所述邻苯二甲腈树脂层中的邻苯二甲腈树脂相同。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述邻苯二甲腈基微球的粒径在0.05
‑
300μm之间，例如10
‑
200μm之间，又如80
‑
190μm之间。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述邻苯二甲腈树脂为热固性树脂。热固性邻苯二甲腈树脂具有优异的热稳定性、耐水性、阻燃性、力学性能等优点，特别适用于导热领域。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述邻苯二甲腈树脂由包括邻苯二甲腈单体和固化剂的原料制备得到，所述邻苯二甲腈单体选自如式(1)所示结构的化合物：
[0025][0026]其中，R选自如下结构中的任意一种：
[0027][0028]优选地，R选自如下结构中的任意一种：
[0029][0030]示例性地，R选自如下结构中的任意一种：
[0031][0032]根据本专利技术的实施方案，所述邻苯二甲腈单体选自式(2)或式(3)所示结构的化合物：
[0033][0034]根据本专利技术的实施方案，所述固化剂为胺类固化剂，例如可以为4,4
‑
二氨基二苯砜、3,3,
‑
二乙基4,4,
‑
二氨基二苯基甲烷(H
‑
256)、4
‑
氨基
‑
(3,4
‑
二氰基苯氧基)苯、对苯二胺、间氨基苯乙炔、以及二乙基甲苯二胺(DETDA)的至少一种；示例性为4
‑
氨基
‑
(3,4
‑
二氰基苯氧基)苯。
[0035]根据本专利技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种邻苯二甲腈基核壳复合材料，其特征在于，所述复合材料具有核壳结构，即包括内核和至少一层的导热填料层，所述内核为邻苯二甲腈基微球，所述导热填料层至少部分包覆在所述内核的表面。2.根据权利要求1所述的核壳复合材料，其特征在于，所述导热填料层全部包覆在所述内核的表面。优选地，将距离内核最近的导热填料层记为第一导热填料层，所述第一导热填料层和内核之间还包括邻苯二甲腈树脂层。优选地，当所述导热填料层的层数为两层、三层或更多层时，相邻导热填料层之间具有邻苯二甲腈树脂层。优选地，各导热填料层中的导热填料相同或不同。优选地，所述导热填料选自金属、陶瓷和碳材料中的至少一种；优选为铜、银、铝、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种、两种或更多种。优选地，最外层的导热填料层中的导热填料不能为碳材料，所述“最外层”指的是距离内核最远的导热填料层，当导热填料层为单层时，第一导热填料层即为最外层的导热填料层。3.根据权利要求1或2所述的核壳复合材料，其特征在于，以体积份数计，所述邻苯二甲腈基核壳复合材料包括：45
‑
85份的邻苯二甲腈基微球和5
‑
50份的导热填料。优选地，以体积份数计，所述邻苯二甲腈基核壳复合材料还包括5
‑
10份的邻苯二甲腈树脂，所述邻苯二甲腈树脂来自权利要求2所述的邻苯二甲腈树脂层。优选地，所述邻苯二甲腈基核壳复合材料包括：50
‑
80份的邻苯二甲腈基微球、6
‑
9份的邻苯二甲腈树脂和10
‑
40份的导热填料，所述邻苯二甲腈树脂来自权利要求2所述的邻苯二甲腈树脂层。还优选地，所述邻苯二甲腈基核壳复合材料包括：60
‑
70份的邻苯二甲腈基微球、7
‑
8份的邻苯二甲腈树脂和20
‑
30份的导热填料，所述邻苯二甲腈树脂来自权利要求2所述的邻苯二甲腈树脂层。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的核壳复合材料，其特征在于，所述邻苯二甲腈基微球为245
‑
250℃，优选250℃的固化产物，其具有较低的交联密度；优选地，所述邻苯二甲腈基微球为邻苯二甲腈化合物的不完全固化物，在不低于280℃下，例如280
‑
350℃温度下能够重新变为熔融状态。优选地，所述邻苯二甲腈基微球不溶于有机溶剂，例如所述有机溶剂选自乙醇、丙酮、正丙醇和二甲基甲酰胺中的至少一种。优选地，所述邻苯二甲腈基微球由邻苯二甲腈树脂制备得到。优选地，所述邻苯二甲腈基微球的粒径在0.05
‑
300μm之间。优选地，所述邻苯二甲腈树脂层中和/或制备所述微球的邻苯二甲腈树脂由包括邻苯二甲腈单体和固化剂的原料制备得到，所述邻苯二甲腈单体选自如式(1)所示结构的化合物：
其中，R选自如下结构中的任意一种：优选地，R选自如...

【专利技术属性】
技术研发人员：周恒，郭颖，赵彤，刘先渊，赵泽华，丁江楠，刘翔，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：