一种低介电、高导热聚合物基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低介电、高导热聚合物基复合材料及其制备方法；属于导热复合材料制备技术领域。本发明专利技术是以大尺寸六方氮化硼作为导热填料，热塑性聚氨酯作为聚合物基体。利用简便、高效的溶液涂覆法，利用涂布时产生的剪切力诱导氮化硼平铺排列，并通过高温热压处理，使得氮化硼在复合材料内部相互搭接，形成有效的导热通路，得到综合性能优异的聚合物复合材料。样品具有低介电常数(3.7，1MHz)、高热导率(40W/m

【技术实现步骤摘要】
一种低介电、高导热聚合物基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于导热复合材料制备
，涉及一种低介电、高导热聚合物基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技的快速发展和社会的进步，人类对于通讯技术的要求也越来越高，传输速率高(>1Gpbs)、低延时(<1ms)的5G通讯技术应运而生。与4G通讯技术相比，5G通讯技术具有传输速率更高、覆盖范围更广、连接数更多的特点，而5G通讯技术的这些优势来源于更高的集成化程度和更高的功耗。比如，5G设备的体积仅为4G的30％左右，但功耗是4G的3倍以上，5G设备的热量密度是4G的10倍以上，导致5G通信设备的工作温度更高，也更容易发生热失控的问题。因此，5G设备的散热问题急需得到解决。在手机等设备中，金属或石墨基导热材料常被用来解决散热问题，但由于其具有较高的介电常数，不能被用于5G设备中。因此，亟待开发具有低介电常数、高热导率以及绝缘性能优异的高导热聚合物复合材料。
[0003]在各类导热填料(氧化铝、氮化铝、二氧化硅、氮化硼等)中，六方氮化硼具有独特的二维结构，且具有介电常数低(4.0)、导热率高(300W/m
·
K)和绝缘性能优异(体积电阻率>10
15
Ω
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cm)的特点，被认为是制备绝缘高导热复合材料的理想填料。现有技术中公开了申请号201910297116.9，名称为一种新型聚氨酯高导热绝缘片的制作工艺；申请号201911314925.2，名称为一种高导热复合材料及其制备与应用；以上现有技术均采用氮化硼作为导热填料，但其热导率均低于10W/m
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K，无法满足5G设备对于高热导率的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决上述现有技术热导率低的问题，提供一种低介电、高导热聚合物复合材料及其制备方法。本专利技术制备的聚合物复合材料具有优异的热导率、绝缘性以及良好的机械性能。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种低介电、高导热聚合物复合材料，所述复合材料由导热填料、交联剂和聚合物基体组成；所述导热填料为六方氮化硼粉末；所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、乙烯基三甲氧基硅烷、聚氮丙啶交联剂、三烯丙基异氰脲酸酯中的至少一种；所述聚合物基体为热塑性聚氨酯。
[0007]作为本专利技术的一个实施方案，所述热塑性聚氨酯基体为聚醚型或聚酯型聚氨酯。
[0008]作为本专利技术的一个实施方案，所述复合材料中导热填料添加量为40～89wt％。优选为70～80wt％。
[0009]作为本专利技术的一个实施方案，所述复合材料中聚合物基体的添加量为10～60wt％。优选为20～30wt％。
[0010]作为本专利技术的一个实施方案，所述复合材料中交联剂的添加量1～4wt％。
[0011]作为本专利技术的一个实施方案，所述六方氮化硼的尺寸为11～100μm。尺寸过小时，
导热效果不佳，尺寸过大时，容易团聚，分散不均匀。可优选为30μm。
[0012]制备时，将六方氮化硼粉末、交联剂和热塑性聚氨酯在有机溶剂中混合，通过溶液涂覆的方式得到湿膜，烘干后得到半成品膜，随后，通过热压处理，得到低介电、高导热聚合物复合材料。本专利技术中，根据实际使用需求通过控制湿膜的厚度得到不同厚度的高导热复合材料，如厚度可以为10～1000μm。
[0013]第二方面，本专利技术涉及一种低介电、高导热聚合物复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0014]S1、将导热填料、交联剂和有机溶剂共混；
[0015]S2、向步骤S1得到的混合液中加入聚合物基体，共混；
[0016]S3、将步骤S2得到的混合液涂覆在基材表面，烘干，得到半成品膜；
[0017]S4、将所述半成品膜裁切后，依次进行热压和冷压，得到成品膜。
[0018]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S1中，所述有机溶剂选自：N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺和N,N
‑
二乙基甲酰胺中的一种。
[0019]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S1中，所述共混为机械搅拌共混，搅拌时间为0.5～5小时(优选为1小时)，搅拌转速为1000～2000rpm/min(优选为1500rpm/min)。
[0020]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S2中，所述共混为机械搅拌共混，搅拌时间为1～24小时(优选为2小时)，搅拌转速为1000～2000rpm/min(优选为1500rpm/min)。
[0021]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S3中，所述基材为PET或PI。
[0022]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S3中，所述烘干温度为100～180℃，烘干时间为10～60min。
[0023]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S3中，利用涂布机，将步骤S2得到的混合液涂布在基材表面，于130～150℃的环境中干燥20～30min，得到半成品导热膜。
[0024]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S4中，将步骤S3得到的半成品导热膜进行裁切，利用平板硫化机进行热压处理。
[0025]作为本专利技术的一个实施方案，步骤S4中，所述热压温度为160～240℃(优选为180～200℃)，热压时间为1～10min(优选为2～4min)，热压压力为10～30MPa(优选为15～20MPa)，热压过程中，基材与热压板之间有一层厚度为0.5～10mm(优选厚度为1～3mm)的PTFE薄膜。
[0026]作为本专利技术的一个实施方案，所述冷压温度为5
‑
25℃，冷压压力为1～10MPa，优选为5～7MPa，冷压时间为1～5min，优选为2～3min。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0028]1、本专利技术同时具有低介电常数(3.7，1MHz)、高热导率(40W/m
·
K)以及优异的绝缘性能(电阻率>10
13
Ω
·
cm，击穿强度为116MV/m)，能够用于5G通信设备的热管理，并且不会对5G信号的传输产生影响，还能用做热界面材料用于各类电子器件的散热、均热等用途。
[0029]2、本专利技术所述的导热复合材料制备工艺简单，经济实用，可用于大规模工业化生产。
附图说明
[0030]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、
目的和优点将会变得更明显：
[0031]图1为所制备的导热复合材料的微观形貌图；其中，图1a是导热复合材料的表面形貌图，图1b是导热复合材料的横截面形貌图，氮化硼的添加量为80wt％；
[0032]图2为含有80wt％BN的导热复合材料的电性能：其中，图2a是导热复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低介电、高导热聚合物复合材料，其特征在于，所述复合材料由导热填料、交联剂和聚合物基体组成的；所述导热填料为六方氮化硼粉末；所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、乙烯基三甲氧基硅烷、聚氮丙啶交联剂、三烯丙基异氰脲酸酯中的至少一种；所述聚合物基体为聚醚型聚氨酯或聚酯型聚氨酯。2.根据权利要求1所述的低介电、高导热聚合物复合材料，其特征在于，所述复合材料中导热填料添加量为40～89wt％。3.根据权利要求1所述的低介电、高导热聚合物复合材料，其特征在于，所述六方氮化硼的尺寸为11～100μm。4.根据权利要求1所述的低介电、高导热聚合物复合材料，其特征在于，所述复合材料中聚合物基体的添加量为10～60wt％。5.根据权利要求1所述的低介电、高导热聚合物复合材料，其特征在于，所述复合材料中交联剂的添加量1～4wt％。6.一种如权利要求1所述的低介电、高导热聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、将导热填料、交联剂和有机溶剂共混；S2、向步骤S1得到的混合液中加入聚合物基体，共混；S3、将步骤S2得到的混合液涂覆在基材表面，烘干，得到半成品...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴溢，朱荧科，王涛，陈巧，陈木久，刘晶云，
申请(专利权)人：深圳市卓汉材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：