本發(fā)明涉及涂料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)域,具體涉及一種聚碳酸酯絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù):
近年來,微電子器件正向高性能、高集成度的方向發(fā)展,與之伴隨的是電子元件的發(fā)熱功率不斷提高,各類微電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域也對熱管理材料產(chǎn)生了進(jìn)一步的需求和依賴。盡管金剛石/銅、SiC/Al等復(fù)合材料作為新一代的熱管理材料,具有較高的熱導(dǎo)率和適宜的熱膨脹系數(shù),但由于金屬基體的存在,并不能用于要求特定絕緣或介電性能的應(yīng)用場合。例如集成電路基板除了要有電絕緣性外,還要求材料具有高的熱導(dǎo)率,以便將熱量及時散發(fā)出去,滿足大功率的要求。與此同時,集成電路封裝基板存在分布電容,對超高頻信號產(chǎn)生延遲,其延遲時間(L為信號傳送距離,ε為基片或絕緣層的介電常數(shù),c為真空中的光速),這就要求基板材料應(yīng)具有低的介電系數(shù)。因而,在此應(yīng)用場合下,高導(dǎo)熱復(fù)合材料已不能滿足低介電系數(shù)、電絕緣性良好的性能要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種熱導(dǎo)率高、電絕緣性能好,耐摩擦性能優(yōu)良的聚碳酸酯絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料,以及它的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種聚碳酸酯絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料,由絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料、增強(qiáng)基體材料和功能助劑組成,所述絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料為環(huán)氧樹脂和聚碳酸酯復(fù)合物,所述增強(qiáng)基體為玻璃纖維、短切碳纖維和碳化硼。
進(jìn)一步的,所述氮化硼為六方晶系結(jié)構(gòu)或閃鋅礦型結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步的,所述氮化硼的粒徑分布為:10-100nm的氮化硼含量為25-40wt%,100-400nm的氮化硼含量為60-75wt%。
進(jìn)一步的,所述絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料、增強(qiáng)基體材料和功能助劑的重量比為30-36:12-15:0.4-3,其中絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料中環(huán)氧樹脂和聚碳酸酯的重量比為4-6:1-3。
進(jìn)一步的,所述功能助劑包括硅烷偶聯(lián)劑,抗老化劑,增塑劑,阻燃劑,復(fù)合穩(wěn)定劑和溶劑。
進(jìn)一步的,所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷,N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一種。
進(jìn)一步的,所述復(fù)合穩(wěn)定劑為活性氧化鋅,水楊酸芳香酯,馬來酸二丁基錫和硬脂酸皂的混合物。
一種聚碳酸酯絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法,包括如下步驟:
(1)將硅烷偶聯(lián)劑溶于95%的乙醇溶液中,超聲分散成12-15wt%的硅烷偶聯(lián)劑-水溶液;
(2)采用噴霧法將硅烷偶聯(lián)劑-水溶液入到絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料中,升溫至85-120℃,攪拌1-2小時,冷卻備用;
(3)將增強(qiáng)基體材料和其余功能助劑混合攪拌不少于30分鐘,再和步驟(2)所得的混合物一起置于模具中冷壓成型,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間15-30s,反復(fù)冷壓3-5次,最后升溫至280-320℃進(jìn)行高溫成型,升溫速率5-10℃/min,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間30-60min,冷卻,即得導(dǎo)熱絕緣聚砜復(fù)合材料成品。
本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明將不同粒徑的氮化硼與其他填料一起作為基體材料均勻分散填充到絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料中,有助于分子間相互搭接,構(gòu)成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),能夠在較低的填料填充量下較大幅度的提高聚砜的導(dǎo)熱性能。同時,采用模壓成型,可以克服環(huán)氧樹脂加工成型過程中熔融流動性差的缺點(diǎn),制備出各種指定形狀的零部件。采用本發(fā)明方法制備的聚碳酸酯絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料具有較高的熱導(dǎo)率和良好的耐磨擦性,同時還保持有優(yōu)異的電絕緣性能,可應(yīng)用于高溫條件下對電絕緣有較高要求的特殊場所。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例,對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1:
一種聚碳酸酯絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法,包括如下步驟:
(1)將12-15gN-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷硅烷偶聯(lián)劑溶于100ml 95%的乙醇溶液中,超聲分散成12-15wt%的硅烷偶聯(lián)劑-水溶液;
(2)采用噴霧法將硅烷偶聯(lián)劑-水溶液入到絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料中,絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料為24-25g環(huán)氧樹脂和4-12g聚碳酸酯組成的復(fù)合物,升溫至85-120℃,攪拌1-2小時,冷卻備用;
(3)將12-15g增強(qiáng)基體材料和0.4-3g其余功能助劑混合攪拌不少于30分鐘,其中增強(qiáng)基體為玻璃纖維、短切碳纖維和六方晶系結(jié)構(gòu)碳化硼組成的混合物,其余功能助劑包括抗老化劑,增塑劑,阻燃劑,活性氧化鋅,水楊酸芳香酯,馬來酸二丁基錫,硬脂酸皂和20%的乙醇水溶液;
再和步驟(2)所得的混合物一起置于模具中冷壓成型,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間15-30s,反復(fù)冷壓3-5次,最后升溫至280-320℃進(jìn)行高溫成型,升溫速率5-10℃/min,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間30-60min,冷卻,即得導(dǎo)熱絕緣聚砜復(fù)合材料成品。
本實(shí)施例中氮化硼的粒徑分布為:10-100nm的氮化硼含量為25-40wt%,100-400nm的氮化硼含量為60-75wt%。
實(shí)施例2:
一種聚碳酸酯絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法,包括如下步驟:
(1)將12-15gγ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷溶于100ml 95%的乙醇溶液中,超聲分散成12-15wt%的硅烷偶聯(lián)劑-水溶液;
(2)采用噴霧法將硅烷偶聯(lián)劑-水溶液入到絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料中,絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料為24-25g環(huán)氧樹脂和4-12g聚碳酸酯組成的復(fù)合物,升溫至85-120℃,攪拌1-2小時,冷卻備用;
(3)將12-15g增強(qiáng)基體材料和0.4-3g其余功能助劑混合攪拌不少于30分鐘,其中增強(qiáng)基體為玻璃纖維、短切碳纖維和六方晶系結(jié)構(gòu)碳化硼組成的混合物,其余功能助劑包括抗老化劑,增塑劑,阻燃劑,活性氧化鋅,水楊酸芳香酯,馬來酸二丁基錫,硬脂酸皂和20%的乙醇水溶液;
再和步驟(2)所得的混合物一起置于模具中冷壓成型,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間15-30s,反復(fù)冷壓3-5次,最后升溫至280-320℃進(jìn)行高溫成型,升溫速率5-10℃/min,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間30-60min,冷卻,即得導(dǎo)熱絕緣聚砜復(fù)合材料成品。
本實(shí)施例中氮化硼的粒徑分布為:10-100nm的氮化硼含量為25-40wt%,100-400nm的氮化硼含量為60-75wt%。
實(shí)施例3:
一種聚碳酸酯絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法,包括如下步驟:
(1)將15gγ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷溶于100ml 95%的乙醇溶液中,超聲分散成15wt%的硅烷偶聯(lián)劑-水溶液;
(2)采用噴霧法將硅烷偶聯(lián)劑-水溶液入到絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料中,絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料為24g環(huán)氧樹脂和12g聚碳酸酯組成的復(fù)合物,升溫至85-120℃,攪拌1-2小時,冷卻備用;
(3)將12g增強(qiáng)基體材料和3g其余功能助劑混合攪拌不少于30分鐘,其中增強(qiáng)基體為玻璃纖維、短切碳纖維和閃鋅礦型結(jié)構(gòu)碳化硼組成的混合物,其余功能助劑包括抗老化劑,增塑劑,阻燃劑,活性氧化鋅,水楊酸芳香酯,馬來酸二丁基錫,硬脂酸皂和20%的乙醇水溶液;
再和步驟(2)所得的混合物一起置于模具中冷壓成型,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間15-30s,反復(fù)冷壓3-5次,最后升溫至280-320℃進(jìn)行高溫成型,升溫速率5-10℃/min,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間30-60min,冷卻,即得導(dǎo)熱絕緣聚砜復(fù)合材料成品。
本實(shí)施例中氮化硼的粒徑分布為:10-100nm的氮化硼含量為25-40wt%,100-400nm的氮化硼含量為60-75wt%。
實(shí)施例4:
一種聚碳酸酯絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法,包括如下步驟:
(1)將12gN-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷溶于100ml95%的乙醇溶液中,超聲分散成12wt%的硅烷偶聯(lián)劑-水溶液;
(2)采用噴霧法將硅烷偶聯(lián)劑-水溶液入到絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料中,絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料為25g環(huán)氧樹脂和4g聚碳酸酯組成的復(fù)合物,升溫至85-120℃,攪拌1-2小時,冷卻備用;
(3)將15g增強(qiáng)基體材料和0.4g其余功能助劑混合攪拌不少于30分鐘,其中增強(qiáng)基體為玻璃纖維、短切碳纖維和閃鋅礦型結(jié)構(gòu)碳化硼組成的混合物,其余功能助劑包括抗老化劑,增塑劑,阻燃劑,活性氧化鋅,水楊酸芳香酯,馬來酸二丁基錫,硬脂酸皂和20%的乙醇水溶液;
再和步驟(2)所得的混合物一起置于模具中冷壓成型,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間15-30s,反復(fù)冷壓3-5次,最后升溫至280-320℃進(jìn)行高溫成型,升溫速率5-10℃/min,成型壓力5-20MPa,持續(xù)時間30-60min,冷卻,即得導(dǎo)熱絕緣聚砜復(fù)合材料成品。
本實(shí)施例中氮化硼的粒徑分布為:10-100nm的氮化硼含量為25-40wt%,100-400nm的氮化硼含量為60-75wt%。
以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。