一種導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。所述復(fù)合材料包括體積分數(shù)1％至30％的無機粒子、0.1％至10％的銀納米線以及環(huán)氧樹脂，無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，無機粒子的平均粒徑在20nm至50μm之間，其導(dǎo)熱率在2W/m·K至280W/m·K之間，銀納米線的長徑比大于等于60。其制備方法為：(1)將銀納米線加入到有機溶劑中并超聲分散；(2)加入無機粒子和環(huán)氧樹脂；(3)減壓蒸餾；(4)加入固化劑均勻混合并固化。本發(fā)明通過將無機粒子和銀納米線復(fù)合，使其均勻分散于環(huán)氧樹脂中，顯著提高了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，且工藝簡單，成本低廉。
【專利說明】一種導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著信息、通訊以及能量儲存和轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域的高速發(fā)展，電子芯片的集成度和 工作功率不斷提高，導(dǎo)致其工作時產(chǎn)熱量的大幅增加。高效的熱管理成為提高電子元器件 工作穩(wěn)定性和使用壽命的關(guān)鍵。高分子材料以其優(yōu)良的加工性能、成本優(yōu)勢、耐腐性能和電 絕緣性能被廣泛用于熱界面材料，其中具有收縮率低、粘結(jié)性能和浸潤性能好等特點的環(huán) 氧樹脂占塑料封裝材料的90 %以上。
[0003] 目前工業(yè)應(yīng)用的傳統(tǒng)熱界面材料主要通過向環(huán)氧樹脂中添加熱導(dǎo)率相對較高的 無機氮化物（氮化鋁、氮化硼）或金屬氧化物（氧化鋁、氧化鎂）來改善材料的導(dǎo)熱性能。 但其通常需要極高的填充量才能形成導(dǎo)熱閾滲通路，有效提升復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。但該方 法也導(dǎo)致復(fù)合材料的加工、粘結(jié)以及機械性能的劣化。而具有超高理論導(dǎo)熱值的碳納米管 (?3000W/m · K)和石墨烯（2000?5000W/m · K)與樹脂基體存在巨大的界面接觸熱阻和 難以分散的問題，也使得復(fù)合材料的導(dǎo)熱值遠低于預(yù)期。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備 方法，其目的在于通過將特定導(dǎo)熱率的無機粒子和銀納米線復(fù)合，分散在環(huán)氧樹脂中，并固 化形成復(fù)合材料，由此解決現(xiàn)有復(fù)合材料導(dǎo)熱性能欠佳的技術(shù)問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分 數(shù)1%至30%的無機粒子、0. 1%至10%的銀納米線以及環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米 線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機粒子的平均粒徑在20nm至50 μ m之間，其導(dǎo)熱率在2W/ m · K至280W/m · K，所述銀納米線的長徑比大于等于60。
[0006] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱復(fù)合材料，其所述無機粒子為氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氮化 鋁和/或氮化硼。
[0007] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱復(fù)合材料，其銀納米線的直徑在60nm至IOOnm之間。
[0008] 按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種所述導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟：
[0009] (1)將銀納米線與有機溶劑經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/50mL ?lg/1000mL ;
[0010] (2)將無機粒子和環(huán)氧樹脂加入到步驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散 和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0011] (3)將步驟⑵的均勻分散體系在25?100°C條件下，減壓蒸餾除去有機溶劑，制 得無溶劑分散體系；
[0012] (4)向步驟⑶制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0013] 優(yōu)選地，所述制備方法，其步驟（1)所述的有機溶劑是甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋 喃、甲苯或N，Ν' -二甲基甲酰胺。
[0014] 優(yōu)選地，所述制備方法，其步驟（1)所述的銀納米線，其長徑比大于等于60,其直 徑在60nm至IOOnm之間。
[0015] 優(yōu)選地，所述制備方法，其步驟（2)所述的無機粒子為氧化鋁、二氧化硅、氮化鋁 和/或氮化硼，所述無機粒子的平均粒徑在20nm至50 μ m之間。
[0016] 優(yōu)選地，所述制備方法，其步驟（2)所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型或者雙酚F型環(huán)氧 樹脂。
[0017] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有 益效果：
[0018] (1)本發(fā)明提供的導(dǎo)熱復(fù)合材料，通過將特定導(dǎo)熱率的無機粒子和特定參數(shù)的銀 納米線復(fù)合，分散在環(huán)氧樹脂中，固化形成的復(fù)合材料，突破了現(xiàn)有導(dǎo)熱材料的技術(shù)瓶頸， 相比現(xiàn)有的導(dǎo)熱復(fù)合材料其導(dǎo)熱性能具有明顯提高，導(dǎo)熱率提高可達300%以上。
[0019] (2)本發(fā)明提供的導(dǎo)熱復(fù)合材料，在相同的導(dǎo)熱性能下，大幅降低了銀納米線的添 加量，使得未固化的復(fù)合材料流動性較好，具有良好的可加工性能，同時大幅削減了生產(chǎn)成 本。
[0020] (3)本發(fā)明提供的導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，使用的銀納米線無需進行特殊處理， 簡化了生產(chǎn)步驟，進一步削減了生產(chǎn)成本。
[0021] (4)本發(fā)明提供的導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，全程在液態(tài)下進行填充材料分散，使 得填充物分散性能良好，進一步提高了產(chǎn)品的導(dǎo)熱效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明使用的銀納米線的掃描電鏡圖片；
[0023] 圖2是實施例1中銀納米線在環(huán)氧樹脂基體中的分散效果掃描電鏡圖片；
[0024] 圖3是實施例12(比較例3)中銀納米線在環(huán)氧樹脂基體中分散效果掃描電鏡圖 片。
【具體實施方式】
[0025] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0026] 本發(fā)明提供的導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)1 %至30%的無機粒子、0. 1 %至10% 的銀納米線以及環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機粒 子的平均粒徑在20nm至50 μ m之間，其導(dǎo)熱率在2W/m ·Κ至280W/m ·Κ，所述銀納米線的長 徑比大于等于60。
[0027] 所述無機粒子為氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氮化鋁和/或氮化硼。
[0028] 所述銀納米線的直徑在60nm至IOOnm之間，如圖1所示。
[0029] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0030] (1)將銀納米線與有機溶劑經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/50mL?lg/1000mL ;所述的有機溶劑是甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃、甲苯或N, Ν' -二甲 基甲酰胺；所述的銀納米線，其長徑比大于等于60,其直徑在60nm至IOOnm之間。
[0031] (2)將無機粒子和環(huán)氧樹脂加入到步驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散 和/或機械攪拌形成均勻分散體系；所述的無機粒子為氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氮化 鋁和/或氮化硼，所述無機粒子的平均粒徑在20nm至50 μ m之間；所述的環(huán)氧樹脂為雙酚 A型或者雙酚F型環(huán)氧樹脂。
[0032] (3)將步驟⑵的均勻分散體系在25?100°C條件下，減壓蒸餾除去有機溶劑，制 得無溶劑分散體系；
[0033] (4)向步驟⑶制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0034] 所述固化劑是2-乙基咪唑、2-乙基4-甲基咪唑、甲基六氫鄰苯二甲酸酐或甲基 四氫鄰苯二甲酸酐中的一種或二種；其中咪唑類固化劑加入量與環(huán)氧樹脂比為lg/l〇〇g? 8g/100g，酸酐類固化劑加入量與環(huán)氧樹脂比例為40g/100g?90g/100g。固化反應(yīng)包括低 溫預(yù)固化和高溫固化過程；其中低溫預(yù)固化溫度為50?KKTC，預(yù)固化時間為0. 5?3小 時；高溫固化溫度為140?170°C，固化時間為4?8小時。
[0035] 以下為實施例：
[0036] 實施例1
[0037] 一種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)8 %的二氧化硅無機粒子、2 %的銀納米線以及 E-51雙酚A型環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機粒子 的平均粒徑為20nm，其導(dǎo)熱率在2 W/m · K，所述銀納米線的長徑比為100,其直徑為80nm。
[0038] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0039] (1)將所述銀納米線與乙醇經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/50mL ；
[0040] (2)將平均粒徑為20nm的二氧化硅無機粒子和E-51雙酚A型環(huán)氧樹脂加入到步 驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0041] (3)將步驟（2)的均勻分散體系在50°C條件下，減壓蒸餾除去乙醇，制得無溶劑分 散體系；
[0042] (4)向步驟⑶制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0043] 固化劑為2-乙基-4-甲基咪唑，與環(huán)氧樹脂添加比為6g/100g。
[0044] 首先進行低溫預(yù)固化：60攝氏度，固化2小時；然后進行高溫固化：150攝氏度，固 化時間8小時。所述復(fù)合材料電鏡如圖2所示，圖中可以看出加入無機粒子二氧化硅后，銀 納米線均勻分散在環(huán)氧樹脂中。
[0045] 實施例2
[0046] 一種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)8 %的二氧化硅無機粒子、4 %的銀納米線以及 E-51雙酚A型環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機粒子 的平均粒徑為20nm，其導(dǎo)熱率在2 W/m · K，所述銀納米線的長徑比為100,其直徑為80nm。
[0047] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0048] (1)將所述銀納米線與乙醇經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/50mL ；
[0049] (2)將平均粒徑為20nm的二氧化硅無機粒子和E-51雙酚A型環(huán)氧樹脂加入到步 驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0050] (3)將步驟（2)的均勻分散體系在50°C條件下，減壓蒸餾除去乙醇，制得無溶劑分 散體系；
[0051] (4)向步驟⑶制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0052] 固化劑為2-乙基-4-甲基咪唑，與環(huán)氧樹脂添加比為6g/100g。
[0053] 首先進行低溫預(yù)固化：60攝氏度，固化2小時；然后進行高溫固化：150攝氏度，固 化時間8小時。
[0054] 實施例3
[0055] 一種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)1 %的氧化鋁無機粒子、10 %的銀納米線以及 YDF-165雙酚F型環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機 粒子的平均粒徑為200nm，其導(dǎo)熱率為30 W/m · K，所述銀納米線的長徑比為300,其直徑為 60nm〇
[0056] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0057] (1)將所述銀納米線與甲醇經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/500mL ；
[0058] (2)將平均粒徑為200nm的氧化鋁無機粒子和YDF-165雙酚F型環(huán)氧樹脂加入到 步驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0059] (3)將步驟（2)的均勻分散體系在25°C條件下，減壓蒸餾除去甲醇，制得無溶劑分 散體系；
[0060] (4)向步驟⑶制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0061] 固化劑為甲基四氫鄰苯二甲酸酐和2-乙基咪唑，其中甲基四氫鄰苯二甲酸酐與 環(huán)氧樹脂的添加比為40g/100g，2-乙基咪唑與環(huán)氧樹脂的添加比為lg/100g。
[0062] 首先進行低溫預(yù)固化：80攝氏度，固化0. 5小時；然后進行高溫固化：170攝氏度， 固化時間4小時。
[0063] 實施例4
[0064] 一種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)30 %的氮化鋁無機粒子、3 %的銀納米線以及 E-45雙酚A型環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機粒子 的平均粒徑為6. 3 μ m，其導(dǎo)熱率為200W/m · K，所述銀納米線的長徑比為200,其直徑為 60nm〇
[0065] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0066] (1)將所述銀納米線與甲苯經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/800mL ；
[0067] (2)將平均粒徑為6. 3 μ m的氮化鋁無機粒子和E-45雙酚A型環(huán)氧樹脂加入到步 驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0068] (3)將步驟（2)的均勻分散體系在60°C條件下，減壓蒸餾除去甲苯，制得無溶劑分 散體系；
[0069] (4)向步驟（3)制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0070] 固化劑為甲基六氫鄰苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑，其中甲基六氫鄰苯二 甲酸酐與環(huán)氧樹脂的添加比為90g/100g，2-乙基-4-甲基咪唑與環(huán)氧樹脂的添加比為 3g/100g〇
[0071] 首先進行低溫預(yù)固化：70攝氏度，固化3小時；然后進行高溫固化：140攝氏度，固 化時間6小時。
[0072] 實施例5
[0073] -種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)20 %的氮化硼無機粒子、5 %的銀納米線以及 NPEF-170雙酚F型環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機 粒子的平均粒徑為20 μ m，其導(dǎo)熱率為280 W/m · K，所述銀納米線的長徑比為60,其直徑為 IOOnm0
[0074] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0075] (1)將所述銀納米線與Ν，Ν' -二甲基甲酰胺經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液， 分散液的濃度為lg/l〇〇〇mL ;
[0076] (2)將平均粒徑為20 μ m的氮化硼無機粒子和NPEF-170雙酚F型環(huán)氧樹脂加入到 步驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0077] (3)將步驟（2)的均勻分散體系在KKTC條件下，減壓蒸餾除去N，N'_二甲基甲酰 胺，制得無溶劑分散體系；
[0078] (4)向步驟（3)制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0079] 固化劑為甲基六氫鄰苯二甲酸酐和2-乙基咪唑，其中甲基六氫鄰苯二甲酸酐與 環(huán)氧樹脂的添加比為60g/100g，2-乙基咪挫與環(huán)氧樹脂的添加比為5g/100g。
[0080] 首先進行低溫預(yù)固化：50攝氏度，固化1小時；然后進行高溫固化：160攝氏度，固 化時間5小時。
[0081] 實施例6
[0082] -種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)5 %的二氧化硅無機粒子、0. 1 %的銀納米線以 及E-42雙酚A型環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機粒 子的平均粒徑為50 μ m，其導(dǎo)熱率為2W/m ·Κ，所述銀納米線的長徑比為100,其直徑為80nm。
[0083] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0084] (1)將所述銀納米線與四氫呋喃經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃 度為 lg/600mL ;
[0085] (2)將平均粒徑為50 μ m的二氧化硅無機粒子和E-42雙酚A型環(huán)氧樹脂加入到步 驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0086] (3)將步驟（2)的均勻分散體系在40°C條件下，減壓蒸餾除去四氫呋喃，制得無溶 劑分散體系；
[0087] (4)向步驟⑶制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0088] 固化劑為甲基四氫鄰苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪挫，其中甲基四氫鄰苯二 甲酸酐與環(huán)氧樹脂的添加比為 8〇g/l〇〇g，2-乙基-4-甲基咪唑與環(huán)氧樹脂的添加比為 8g/100g〇
[0089] 首先進行低溫預(yù)固化：60攝氏度，固化3小時；然后進行高溫固化：170攝氏度，固 化時間4小時。
[0090] 實施例7
[0091] 一種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)15%的二氧化硅無機粒子、8%的銀納米線以及 E-54雙酚A型環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機粒子 的平均粒徑為500nm，其導(dǎo)熱率為2W/m ·Κ，所述銀納米線的長徑比為100,其直徑為100nm。
[0092] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0093] (1)將所述銀納米線與丙酮經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/IOOmL ；
[0094] (2)將平均粒徑為500nm的二氧化娃無機粒子和E-54雙酷A型環(huán)氧樹脂加入到步 驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0095] (3)將步驟（2)的均勻分散體系在25°C條件下，減壓蒸餾除去丙酮，制得無溶劑分 散體系；
[0096] (4)向步驟⑶制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0097] 固化劑為甲基六氫鄰苯二甲酸酐，其中甲基六氫鄰苯二甲酸酐與環(huán)氧樹脂的添加 比為 70g/100g。
[0098] 首先進行低溫預(yù)固化：100攝氏度，固化1小時；然后進行高溫固化：150攝氏度， 固化時間6小時。
[0099] 實施例8
[0100] 一種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)10 %的二氧化鈦無機粒子、1 %的銀納米線以及 E-51雙酚A型環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機粒子 的平均粒徑為1 μ m，其導(dǎo)熱率為10 W/m ·Κ，所述銀納米線的長徑比為100,其直徑為60nm。
[0101] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0102] (1)將所述銀納米線與乙醇經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/200mL ；
[0103] (2)將平均粒徑為Ιμπι的二氧化鈦無機粒子和E-51雙酚A型環(huán)氧樹脂加入到步 驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0104] (3)將步驟⑵的均勻分散體系在45°C條件下，減壓蒸餾除去乙醇，制得無溶劑分 散體系；
[0105] (4)向步驟（3)制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0106] 固化劑為甲基六氫鄰苯二甲酸酐和甲基四氫鄰苯二甲酸酐，其中甲基六氫鄰苯二 甲酸酐與環(huán)氧樹脂的添加比為35g/100g，甲基四氫鄰苯二甲酸酐與環(huán)氧樹脂的添加比為 50g/100g〇
[0107] 首先進行低溫預(yù)固化：100攝氏度，固化3小時；然后進行高溫固化：170攝氏度， 固化時間8小時。
[0108] 實施例9
[0109] -種導(dǎo)熱復(fù)合材料，包括體積分數(shù)25%的二氧化鈦無機粒子、6%的銀納米線以及 YDF-170雙酚F型環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機 粒子的平均粒徑為l〇〇nm，其導(dǎo)熱率為10W/m · K，所述銀納米線的長徑比為300,其直徑為 IOOnm0
[0110] 所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0111] (1)將所述銀納米線與四氫呋喃經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃 度為 lg/300mL ;
[0112] (2)將平均粒徑為IOOnm的二氧化鈦無機粒子和YDF-170雙酚F型環(huán)氧樹脂加入 到步驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0113] (3)將步驟（2)的均勻分散體系在40°C條件下，減壓蒸餾除去四氫呋喃，制得無溶 劑分散體系；
[0114] (4)向步驟（3)制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0115] 固化劑為甲基四氫鄰苯二甲酸酐和2-乙基咪唑，其中甲基六氫鄰苯二甲酸酐與 環(huán)氧樹脂的添加比為70g/100g，2-乙基咪唑與環(huán)氧樹脂的添加比為lg/100g。
[0116] 首先進行低溫預(yù)固化：100攝氏度，固化2小時；然后進行高溫固化：150攝氏度， 固化時間4小時。
[0117] 實施例1至實施例9中制備的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其熱導(dǎo)率都在0. 5W/m ·Κ至5W/m ·Κ 之間，具有良好的導(dǎo)熱性能。
[0118] 實施例10 (比較例1)
[0119] 在雙酚A型Ε-51環(huán)氧樹脂中加入2-乙基-4-甲基咪唑，與環(huán)氧樹脂添加比為 6g/100g，均勻混合并真空脫氣泡，進行低溫預(yù)固化：60攝氏度，固化2小時；然后進行高溫 固化：150攝氏度，固化時間8小時，即得到純環(huán)氧樹脂材料。
[0120] 實施例11 (比較例2)
[0121] 二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，包括體積分數(shù)8%的二氧化硅無機粒子以及E-51 雙酚A型環(huán)氧樹脂，所述二氧化硅無機粒子的平均粒徑為20nm。
[0122] 二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0123] (1)將所述二氧化硅無機粒子與乙醇經(jīng)超聲分散后形成二氧化硅的分散液，分散 液的濃度為lg/50mL ;
[0124] (2)將E-51雙酚A型環(huán)氧樹脂加入到步驟（1)所述的二氧化硅分散液中，超聲分 散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0125] (3)將步驟⑵的均勻分散體系在50°C條件下，減壓蒸餾除去乙醇，制得無溶劑分 散體系；
[0126] (4)向步驟（3)制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0127] 固化劑為2-乙基-4-甲基咪唑，與環(huán)氧樹脂添加比為6g/100g。
[0128] 首先進行低溫預(yù)固化：60攝氏度，固化2小時；然后進行高溫固化：150攝氏度，固 化時間8小時。
[0129] 實施例12 (比較例3)
[0130] 銀納米線/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，包括體積分數(shù)2 %的銀納米線以及E-51雙酚A型 環(huán)氧樹脂，所述銀納米線的長徑比為100,其直徑為80nm。
[0131] 銀納米線/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0132] (1)將所述銀納米線與乙醇經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/50mL ；
[0133] (2)將E-51雙酚A型環(huán)氧樹脂加入到步驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分 散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0134] (3)將步驟⑵的均勻分散體系在50°C條件下，減壓蒸餾除去乙醇，制得無溶劑分 散體系；
[0135] (4)向步驟（3)制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0136] 固化劑為2-乙基-4-甲基咪唑，與環(huán)氧樹脂添加比為6g/100g。
[0137] 首先進行低溫預(yù)固化：60攝氏度，固化2小時；然后進行高溫固化：150攝氏度，固 化時間8小時。
[0138] 所述材料其掃描電鏡圖片如圖3所示，從圖中可以看出在未添加無機粒子的銀納 米線/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，銀納米線表現(xiàn)出明顯的聚集現(xiàn)象。
[0139] 實施例13 (比較例4)
[0140] 銀納米線/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，包括體積分數(shù)4%的銀納米線以及E-51雙酚A型 環(huán)氧樹脂，所述銀納米線的長徑比為100,其直徑為80nm。
[0141] 銀納米線/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其制備方法，包括以下步驟：
[0142] (1)將所述銀納米線與乙醇經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/50mL ；
[0143] (2)將E-51雙酚A型環(huán)氧樹脂加入到步驟⑴所述的銀納米線分散液中，超聲分 散和/或機械攪拌形成均勻分散體系；
[0144] (3)將步驟（2)的均勻分散體系在50°C條件下，減壓蒸餾除去乙醇，制得無溶劑分 散體系；
[0145] (4)向步驟（3)制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然 后進行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0146] 固化劑為2-乙基-4-甲基咪唑，與環(huán)氧樹脂添加比為6g/100g。
[0147] 首先進行低溫預(yù)固化：60攝氏度，固化2小時；然后進行高溫固化：150攝氏度，固 化時間8小時。
[0148] 本發(fā)明復(fù)合材料與現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合材料性能對比見下表1。
[0149] 表1本發(fā)明材料同現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)性能指標對比
[0150]
【權(quán)利要求】
1. 一種導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于，包括體積分數(shù)1 %至30%的無機、0. 1 %至10%的 銀納米線以及環(huán)氧樹脂，所述無機粒子和銀納米線均勻分散于環(huán)氧樹脂中，所述無機粒子 的平均粒徑在20nm至50 y m之間，其導(dǎo)熱率在2W/m ?!(至280W/m ?!(，所述銀納米線的長徑 比大于等于60。
2. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于，所述無機粒子為氧化鋁、二氧化 硅、二氧化鈦、氮化鋁和/或氮化硼。
3. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于，所述銀納米線的直徑在60nm至 100nm之間。
4. 如權(quán)利要求1至3任意一項所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 將銀納米線與有機溶劑經(jīng)超聲分散后形成銀納米線分散液，分散液的濃度為 lg/50mL ?lg/1000mL ; (2) 將無機粒子和環(huán)氧樹脂加入到步驟（1)所述的銀納米線分散液中，超聲分散和/或 機械攪拌形成均勻分散體系； ⑶將步驟⑵的均勻分散體系在25?100°C條件下，減壓蒸餾除去有機溶劑，制得無 溶劑分散體系； (4)向步驟（3)制得的無溶劑分散體系中加入固化劑，均勻混合并真空脫氣泡，然后進 行固化反應(yīng)，即制得所述的導(dǎo)熱復(fù)合材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)所述的有機溶劑是甲醇、乙醇、 丙酮、四氫呋喃、甲苯或N，N' -二甲基甲酰胺。
6. 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)所述的銀納米線，其長徑比大 于等于60,其直徑在60nm至100nm之間。
7. 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟⑵所述的無機粒子為氧化鋁、二 氧化硅、氮化鋁和/或氮化硼，所述無機粒子的平均粒徑在20nm至50 y m之間。
8. 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟⑵所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型或 者雙酚F型環(huán)氧樹脂。
【文檔編號】C08K3/22GK104497477SQ201410674642
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】解孝林, 陳超, 張子揚, 薛志剛, 周興平, 王啟飛, 瞿昊 申請人:華中科技大學(xué)