【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物基导热复合材料领域，具体涉及一种氮化硼/环氧树脂导热复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、高效的热管理材料对电子设备的运行效率、长期可靠性和使用寿命至关重要。近年来，随着通信技术和电子设备的快速发展，电子设备已经发展到高度集成化、高功率化和小型化的阶段。特别是第五代通信技术(5g)的飞速发展，对导热材料提出了更高的要求。因此，亟需高效的热管理材料，以确保器件的长期使用和稳定运行。近年来，鉴于高分子基材料优异的综合性能，这些材料在热管理系统中的应用引起了广泛关注。然而，高分子基体的低本征热导率(tc)极大地限制了其实际的应用。目前，将导热填料直接添加到聚合物基体中是制备聚合物基导热复合材料的最常用方法。通常，为了达到令人满意的tc，通常需要添加高负载量的填料。高负载可能有助于提高复合材料的导热性，但不可避免地导致复合材料成本高、重量大、加工性能复杂，不利于其实际应用。因此，实现复合材料高tc的同时并保持低填料负荷是极其需要的。
2、将填料制备成互连的3d导热框架作为热增强相引入聚合物基体中已被证明是一种有效的策略。氮化硼被称为“白色石墨”，具有高导热性、宽禁带、优异的化学稳定性和高纵横比形貌等优点，且具有优异的电绝缘性，已经被广泛用于制备导热复合材料。迄今为止，基于bn的三维网络已经通过多种策略制备，如逐层组装法、化学气相沉积法、静电纺丝技术等。尽管这些方法在增强tc方面取得了一些进展，但这些方法中的大多数都涉及将块状bn剥离成氮化硼纳米片的步骤。然而，由于耗能高、成本高、耗时且产量低，bn的
3、木质素磺酸盐(ls)是从制浆和生物炼制工业的副产品中分离出来的，是最丰富的生物聚合物之一，全球年产量为9.8×105吨。ls的增值因其保留了部分自身的自然顽固性而具有挑战性。在化学上，ls由具有疏水性的超支化大分子骨架和丰富的亲水性端基(如磺酸基)组成，这使得ls具有高度的水溶性，可能有利于分散。同时，它仍然具有原料木质素的基本三维立体结构，可以物理地阻碍聚集并使其固定化。
4、经检索，发现若干篇与本专利申请相关的专利文献，具体为：
5、公开号为cn114456417b的中国专利提供了一种绿色可降解电子设备基底材料的制备及应用。本专利技术选择纳米纤维素cnf和改性分级后的木质素fe-ls制备绿色电子基底。通过透析馏分和环氧化改性的预处理，木质素的异质结构和适度的表面活性得到显着改善。
6、公开号为cn117858385b的中国专利提供了一种多层pcb板及其制备方法，以3-氯磺酰苯甲酰氯和4,4-二氨基二苯醚为原料合成聚酰胺磺酰胺，并对其环氧化改性，然后接枝氨基化氮化硼，制备得到改性环氧树脂作为导热胶液的基料；在导热胶液中引入氮化硼与碳纳米管作为导热填料与增韧剂，对氮化硼与碳纳米管进行改性处理，其中将碳纳米管酸化，制备羧基化碳纳米管，然后与氨基化氮化硼复合构建，形成具有导热通道结构的三维复合导热填料，为了防止复合导热填料从导热胶液中脱落，提高覆铜板的阻燃性，以三乙胺为缚酸剂和催化剂、三氯氧磷和4,4-二氨基二苯甲烷为反应单体，在复合导热填料表面原位聚合，得到支化复合导热填料。
7、公开号为cn116694024a的中国专利提供了一种氮化硼-银/环氧树脂导热复合材料及其制备方法。制备方法包括以下步骤：首先，制备氮化硼-银复合填料；接着，将氮化硼-银复合填料、粘结剂、造孔材料和溶剂混合并搅拌均匀后，获得第一混合物；然后，将第一混合物注入模具中，先除去溶剂，再除去造孔材料后，获得三维氮化硼-银导热骨架；再将环氧树脂、稀释剂和固化剂混合后，获得树脂混合液；最后，将三维氮化硼-银导热骨架和树脂混合液混合，再依次进行真空除气脱泡和热固化处理后，获得氮化硼-银/环氧树脂导热复合材料。
8、公开号为cn115819923a的中国专利提供了一种高导热高绝缘环氧树脂复合材料及其制备方法，该方法包括：(1)将粘结剂水溶液、发泡剂水溶液与水混合，以便得到混合溶液；(2)将无机导热填料和混合溶液混合，然后搅拌；(3)将发泡液冷冻，然后干燥；(4)将环氧树脂、固化剂和促进剂混合，然后抽真空；(5)将导热骨架置于未固化的环氧树脂溶液中进行真空脱泡，然后加热固化，以便得到高导热高绝缘环氧树脂复合材料。
9、经对比分析，本专利申请采用冰模板法制备了三维垂直定向复合材料，制备过程或解决的主要技术问题与上述专利文献存在差异。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种氮化硼/环氧树脂导热复合材料及其制备方法和应用，以木质素磺酸盐(ls)改性氮化硼(bn)与羧甲基纳米纤维素(c-cnf)、羧甲基碳纳米管(c-cnt)和硼砂(b)为原料，采用冰模板法制备了一种三维垂直定向复合材料，可作为环氧树脂中的新型增强导热和电绝缘填料。与纯环氧树脂(ep)相比，所制备的复合材料(b-3d-ls-bn-cnt/ep)由于具有较长的垂直定向骨架作为导热路径，可以显著提高其面内导热系数(tc)。此外，添加的少量碳纳米管被绝缘bn隔开，导致整个骨架的电绝缘。经ls修饰的bn可以分散并通过氢键与c-cnt和c-cnf反应。硼砂(b)引入的硼酸根可以促进各组分之间的相互结合，实现界面调节和多功能集成。
2、一种氮化硼/环氧树脂导热复合材料，包括如下原料组分：
3、木质素磺酸盐；
4、氮化硼；
5、去离子水；
6、羧甲基纳米纤维素溶液；
7、羧化碳纳米管；
8、硼砂；
9、环氧树脂；
10、1，2环己二甲酸酐；
11、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚。
12、上述氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法的步骤如下：
13、(1)将碳纳米管分散到的h2so4/hno3混合酸溶液中，并连续搅拌3h进行化学氧化；
14、(2)将得到的悬浮液用去离子水稀释并反复洗涤，直至成为中性；
15、(3)将氧化后的碳纳米管冷冻干燥48小时，得到羧化碳纳米管；
16、(4)向木质素磺酸盐、氮化硼的混合物中加入去离子水，搅拌均匀并超声2h，得到bn-ls浆液；
17、(5)bn-ls浆液中加入羧化碳纳米管，并加入羧甲基纳米纤维素溶液和硼砂，搅拌均匀后超声处理2h；
18、(6)将超声处理后的浆液搅拌均匀倒入内径为30mm的底部为铜板的特氟龙管中，将该管放置在铜板上，然后用液氮冷却铜板；
19、(7)将冷冻得到的样品冷冻干燥，得到b-ls-bn-cnt导热骨架；
20、(8)将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氮化硼/环氧树脂导热复合材料，其特征在于：包括如下原料组分：木质素磺酸盐；氮化硼；去离子水；羧甲基纳米纤维素溶液；羧化碳纳米管；硼砂；环氧树脂；1，2环己二甲酸酐；2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚。
2.一种制备如权利要求1所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的方法，其特征在于：其步骤如下：
3.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述浓硫酸与浓硝酸的比例为3：1，搅拌温度为60℃。
4.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述氮化硼与去离子水质量比为1：2～3。
5.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)和(7)中，所述冷冻干燥温度均为-55℃、压力为小于20Pa。
6.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述氮化硼与木质素磺酸钠质量比为10：1。
7.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方
8.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(8)中，所述环氧树脂、1，2环己二甲酸酐和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚质量比为100：80：0.6。
9.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(9)中，所述真空烘箱温度为60℃，步骤(10)中，所述固化条件为90℃固化2h和120℃后处理4h。
10.一种导热填料，其特征在于：将权利要求2-9任一氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法制得的氮化硼/环氧树脂导热复合材料应用为导热材料。
...【技术特征摘要】
1.一种氮化硼/环氧树脂导热复合材料，其特征在于：包括如下原料组分：木质素磺酸盐；氮化硼；去离子水；羧甲基纳米纤维素溶液；羧化碳纳米管；硼砂；环氧树脂；1，2环己二甲酸酐；2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚。
2.一种制备如权利要求1所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的方法，其特征在于：其步骤如下：
3.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述浓硫酸与浓硝酸的比例为3：1，搅拌温度为60℃。
4.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述氮化硼与去离子水质量比为1：2～3。
5.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)和(7)中，所述冷冻干燥温度均为-55℃、压力为小于20pa。
6.根据权利要求2所述的氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述氮...
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