一种六方氮化硼复合材料及其制备方法

    专利查询2026-08-20  10


    本发明涉及电子设备材料及制备方法,具体涉及一种六方氮化硼复合材料及其制备方法。


    背景技术:

    1、随着5g时代的到来,电子设备正朝着集成度越来越高、功能越来越多的道路上快速发展,而电子设备在大功率工作状态下会在设备内部产生大量热量,如果热量不能及时传导出去就会造成设备安全隐患。据统计,55%的电子设备故障是由温度超过允许值引起的,因此电子设备的热管理性能是制约其发展的重要因素之一。目前提高聚合物导热系数的常用方法是碳纤维、氮化硼、石墨烯等填料,但基体中的填料分散不均、形成团聚现象等是复合材料导热性能提高不多的主要原因。将聚合物与二维填料混均,通过脉冲振动模压成型后烧结,得到高导热聚合物复合材料,增强聚合物的变形能力,提高二维填料取向度,界面导热路径,使复合材料获得更强的导热性。但采用机械手段模压会影响二位填料的完整性和取向性,为了复合材料内部形成完成高质量的导热路径,采用非机械手段对二维填料进行取向排列是一种有效的方法。


    技术实现思路

    1、发明目的:本发明提供一种六方氮化硼复合材料及其制备方法,所述复合材料可提高填料分散性以及取向性,提升电子元器件的导热性能。

    2、技术方案:本发明第一方面提供所述的六方氮化硼复合材料,包括树脂基体以及定向分布在所述树脂基体中的核壳颗粒,所述核壳颗粒的内核为表面活性剂改性的六方氮化硼,壳层为磁性材料。

    3、本发明第二方面提供一种导热复合材料,采用权利要求1所述的六方氮化硼复合材料制得。

    4、本发明第三方面提供所述的六方氮化硼复合材料的制备方法,包括如下步骤:

    5、(1)向表面活性剂溶液中加入盐酸溶液,再加六方氮化硼,调节溶液的ph值;

    6、(2)向步骤(1)的混合液中添加fecl3溶液和fecl2溶液,实现fe3+与fe2+的摩尔比控制在2∶1,加入氢氧化钠溶液和氨水溶液,再向混合物中加1,6-己二胺溶液,用去离子水过滤洗涤三次去除多余的胺分子,干燥,得到具有磁性活性的六方氮化硼材料;

    7、(3)磁处理:向步骤(2)得到的材料中加入树脂基体,进行磁处理,磁处理结束后继续增大磁感应强度,磁场方向控制为竖直方向;

    8、(4)固化成型:步骤(3)得到的复合材料放在烘箱中烘烤,固化,得到高度取向排列的氮化硼复合材料。

    9、进一步地,所述步骤(1)中表面活性剂溶液100ml,浓度为0.2mol/l,盐酸溶液50ml,浓度为0.1mol/l,0.5g-0.75g六方氮化硼,调节溶液的ph值小于4。

    10、进一步地,所述步骤(2)中向步骤(1)的混合液中添加100ml的fecl3溶液,浓度为0.2mol/l,添加100ml fecl2溶液,浓度为0.1mol/l,氢氧化钠50ml,浓度为0.1mol/l,加入浓度为25%的氨水溶液25ml。

    11、进一步地,所述步骤(3)中树脂基体100ml,磁感应强度控制为0.1-0.3t,初始0.1t,磁处理结束后继续增大磁感应强度,控制升高速率为0.1t/h。

    12、进一步地,所述步骤(4)中烘箱温度控制在80℃-90℃,固化时间在30min-40min。

    13、进一步地,所述表面活性剂溶液包括聚苯乙烯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵中的一种或多种。

    14、进一步地,所述树脂基体包括聚醚酰亚胺、环氧树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂中的一种或多种。

    15、本发明与现有技术相比,具有如下优势:

    16、本发明采用磁处理可以获得沉积磁性增强层,通过使用表面活性剂对六方氮化硼进行表面处理,使其作为连接磁性材料和六方氮化硼颗粒之间的桥梁,从而可以赋予六方氮化硼磁性活性,使氮化硼沿目的方向进行排列成为可能,同时还可以调控温度、磁感应强度、磁处理时间等参数来获得不同磁性活性、沉积质量、磁偏转角度的氮化硼复合材料。同时经性能测试证明,所述核壳型结构可提高填料分散性以及取向性,可明显改善电子元器件的散热能力,能有效提高复合材料的绝缘性能,在导热复合材料中具有较大的应用潜力。



    技术特征:

    1.一种六方氮化硼复合材料,其特征在于,包括树脂基体及定向分布在基体中的核壳颗粒,所述核壳颗粒的内核为表面活性剂改性的六方氮化硼,壳层为磁性材料。

    2.一种导热复合材料,其特征在于,采用权利要求1所述的六方氮化硼复合材料制得。

    3.权利要求1所述的六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

    4.根据权利要求3所述的六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中表面活性剂溶液100ml,浓度为0.2mol/l,盐酸溶液50ml,浓度为0.1mol/l,0.5g-0.75g六方氮化硼,调节溶液的ph值小于4。

    5.根据权利要求3所述的六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中向步骤(1)的混合液中添加100ml的fecl3溶液,浓度为0.2mol/l,添加100ml fecl2溶液,浓度为0.1mol/l,氢氧化钠50ml,浓度为0.1mol/l,加入浓度为25%的氨水溶液25ml。

    6.根据权利要求3所述的六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中树脂基体100m1,磁感应强度控制为0.1-0.3t,初始0.1t,磁处理结束后继续增大磁感应强度,控制升高速率为0.1t/h。

    7.根据权利要求3所述的六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中烘箱温度控制在80℃-90℃,固化时间在30min-40min。

    8.根据权利要求3所述的六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于,所述表面活性剂溶液包括聚苯乙烯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵中的一种或多种。

    9.根据权利要求3所述的六方氮化硼复合材料的制备方法,其特征在于,所述树脂基体包括聚醚酰亚胺、环氧树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂中的一种或多种。


    技术总结
    本发明公开了一种六方氮化硼复合材料及其制备方法,该材料包括树脂基体以及定向分布在所述树脂基体中的核壳颗粒,所述核壳颗粒的内核为表面活性剂改性的六方氮化硼,壳层为磁性材料。本发明的核壳型结构可提高填料分散性以及取向性,可明显改善电子元器件的散热能力,能有效提高复合材料的绝缘性能,使其具有优异的输电性能,在导热复合材料中具有较大的应用潜力。

    技术研发人员:赵远涛,曹帅,陈鹏,李文戈,吴新锋,王浩然,熊潘
    受保护的技术使用者:上海海事大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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