CN108659457B - 一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氮化硼包覆磺化石墨烯‑环氧树脂复合材料及其制备方法。采用静电自组装方法，将氮化硼粒子包覆在磺化石墨烯表面，再将BN@SGO复合导热填料用机械喷涂的方法添加到环氧树脂基体中，实现氮化硼包覆磺化石墨烯复合填料在树脂基体中均匀分布。本发明利用氮化硼低介电性能，并结合氮化硼和磺化石墨烯高导热的特性，有效提高了环氧树脂的导热性且保持其低介电性，明显改善传统添加方案带来的导热不均匀问题。本发明的氮化硼包覆磺化石墨烯‑环氧树脂复合材料导热性能优异、介电性能良好、热稳定性优良，在电子封装材料领域具有巨大的应用前景。

Description

一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于导热复合材料制备技术领域，具体涉及一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
随着电子产品的集成化和微型化进程加速，对电子封装材料的要求也日趋严格与多样化。电子产品的高负荷长时间运行，导致其自身产生大量的热量，这就对其基体的散热能力提出了极大挑战。现在市场上主流的电子材料基体主要是环氧树脂(EP)复合材料，其具有黏结性能好、固化收缩率小、工艺稳定、价格便宜等优点。但是，环氧树脂自身导热系数过低，无法满足电子材料的导热需求，因此，需要通过添加高导热填料的方式来提高其导热性能。常用的导热填料一般有铜粉、锡粉、氧化铝、氮化硅、氮化铝等。石墨烯成为近年研究的热点，Shahil等采用溶液法制备石墨烯环氧树脂复合材料，研究结果表明：即使加入极少量的石墨烯，也能有效提高复合材料的热导率；当
Figure BDA0001256816460000011
(石墨烯)＝5％(相对于EP体积而言)时，相应复合材料的热导率可提高5～10倍(SHAHIL.KMF,et al.Thermal properties ofgraphene：Application sin thermal interface materials[J].ECST ransactions，2011，35(3)：193-199.)。但由于石墨烯特殊的大π键共轭的电子结构导致其层间存在很大的范德华引力，其片层极易重新发生团聚和堆砌，并且石墨烯水溶性不足，导致其难以在水溶液中进行表面改性，限制了其进一步的应用。
氧化石墨烯(GO)是在氧化-还原法制备石墨烯材料过程中产生的一种重要的石墨烯衍生物，但与石墨烯不同的是，氧化石墨烯结构中含有大量的含氧官能团，使得氧化石墨烯极易吸水且能在水溶液体系中形成稳定的分散液。但由于氧化石墨烯的强亲水性、弱亲油性导致它无法在很多常用的有机溶体系中稳定的分散和剥离，这给氧化石墨烯在复合材料领域的应用带来一定的障碍。Tao Huang等利用氮化硼包覆氧化石墨烯制备环氧树脂复合材料，当BN@GO复合填料为40wt％时，复合体系导热系数可达2.23W·m-1·K-1，导热性能显著提高，但石墨烯的引入同时也使得材料热稳定性能和介电性能下降(Tao Huang,etal.Boron nitride@graphene oxide hybrids for epoxy composites with enhancedthermal conductivity[J].RSC Advances.2016,6,35847-35854.)。
磺化石墨烯(SGO)是将磺酸基引入到氧化石墨烯的端部基团上，并对得到的产物进行部分还原，从而减少氧化性基团，保留磺酸基而得到的改性氧化石墨烯。这种改性的SGO可以很好的改良石墨烯水溶性，使之更有利于在水溶液或者有机溶液体系中表现出优良的物理化学性质。但是SGO本身具有良好的导电性能，又无法满足复合材料的低介电要求，并且，利用磺化石墨烯作为导热填料填充环氧树脂制备高导热复合材料，目前未见相关报道。
氮化硼(BN)具有出色的导热性能，将其加入聚合物基体可以获得导热性能优异的复合材料，近年来，BN被广泛用做改善各类聚合物导热性能的填充材料。Li等将不同粒径的纳米级BN和微米级BN同时加入聚酞亚胺体系制备复合材料，当混合粒径的BN含量为30wt％时，复合材料的热导率上升至1.2W·m-1·K-1，约为聚酞亚胺基体热导率的10倍，可见，BN对基体导热性能的改善效果明显(Li Tunglin,Hsu Steve Lienchung.Enhanced ThermalConductivity of Polyimide Films via a Hybrid of micro-and Nano-Sized BoronNitride[J].The Journal of Physiacal Chemistry B,2010,114(20):6825-6829.)。
传统导热填料添加方法主要为加热搅拌、混合固化成型，此类方法简单高效，容易实现，但是，此类方法制备的复合材料容易产生填料分散性差，导热不均匀以及原材料浪费等问题。杜艳芳采用传统添加方法，将BN粉体填充到环氧树脂基体中，在BN含量为25wt％时，其复合材料导热系数才达到0.44W·m-1·K-1，导热能力较差(杜艳芳.环氧树脂基复合材料的制备及其导热绝缘性能研究[D].太原理工大学，2012.)。
发明内容
针对现有的环氧树脂复合材料存在的导热系数低、介电性能不佳，不利于后期应用的不足，本发明提供了一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料及其制备方法，采用氮化硼包覆磺化石墨烯粉体，再将混合粉体利用机械喷涂的方法加入环氧树脂基体中，最终制得氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
本发明的技术方案如下：
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
环氧树脂粉体 65～85，
氮化硼粉体 10～30，
磺化石墨烯粉体 1～5，
硅烷偶联剂 0.5～2.5，
低分子聚酰胺固化剂 1～10。
优选地，所述的环氧树脂粉体为75～78份，所述的氮化硼粉体为22～25份。
优选地，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550或KH-792。
优选地，所述的低分子聚酰胺固化剂为650低分子聚酰胺固化剂。
本发明进一步提供上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为100：1.2～1.8的BN粉末，在80℃水浴下搅拌反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将改性BN粉体和SGO粉体按质量比10:1～3，分别超声分散于水中，之后将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40-60℃下加热，提高其流动性能，加入低分子聚酰胺固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度为1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层，依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
优选地，步骤1中，所述的搅拌反应时间为3～5h。
优选地，步骤1中，BN粉末与硅烷偶联剂的质量比为100：1.5。
优选地，步骤2中，搅拌混合时间为20～30min。
本发明采用BN包覆SGO粉体，再将混合粉体利用机械喷涂的方法加入EP树脂基体，制得的复合材料具备了优良的导热和介电性能。BN包覆SGO，既利用了SGO的高导热性能，又减少了SGO的导电性能。采用机械喷涂的方法，使得每个单层导热填料之间可以形成有效的热传导网络，同时，在层与层之间传热又具有更好的方向性，热传导的效率得到显著提高。测试表明，在BN@SGO复合填料在树脂基体中的含量在24wt％～27wt％时，复合材料的导热系数可达1.21W·m-1·K-1，介电损耗正切值在0.03左右，热失重温度Td0.5％为361℃。本发明的氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料导热性能优异、介电性能良好、热稳定性优良，在电子封装材料领域具有巨大的应用前景。
附图说明
图1为BN表面改性及BN@SGO复合粉体的制备原理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
图1为本发明中BN表面改性及BN@SGO复合粉体的制备原理示意图。在BN改性阶段，硅烷偶联剂先在95％的无水乙醇中水解，随后加入BN粉体，通过-OH键，使BN表面活性化，再通过-NH2键，将偶联剂枝接到BN表面。由于-NH2的存在，BN改性粉体在水溶液中呈正电性，而SGO粉体由于磺酸基、羧基等基团的存在，在水溶液中呈负电性，利用正负电性相互吸引的作用，将BN包覆在SGO表面。
本发明实施例中高导热BN表面改性粉体的制备可参考文献(梁新林.纳米Al2O3/环氧树脂复合导热绝缘胶粘剂的制备与性能研究[D].上海大学,2007.)。
实施例1
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
EP粉体85，BN粉体10，SGO粉体1，硅烷偶联剂KH-550 0.5，650低分子聚酰胺固化剂3.5。
上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:1，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末，即BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度约1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层，依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
实施例2
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
EP粉体85，BN粉体12，SGO粉体1.2，硅烷偶联剂KH-550 0.8，650低分子聚酰胺固化剂1。
上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:1，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末，即BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度约1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层，依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
实施例3
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
EP粉体78，BN粉体10，SGO粉体1，硅烷偶联剂KH-550 1，650低分子聚酰胺固化剂10。
上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:1，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末，即BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度约1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层，依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
实施例4
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
EP粉体75，BN粉体16.7，SGO粉体5，硅烷偶联剂KH-550 0.8，650低分子聚酰胺固化剂2.5。
上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:3，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末，即BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度约1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层，依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
实施例5
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
EP粉体72，BN粉体20，SGO粉体2，硅烷偶联剂KH-550 1，650低分子聚酰胺固化剂5。
上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:1，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末，即BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度约1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层。依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
实施例6
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
EP粉体69，BN粉体22，SGO粉体2.2，硅烷偶联剂KH-550 1.5，650低分子聚酰胺固化剂5.3。
上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:1，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末，即BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层。依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
实施例7
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
EP粉体65，BN粉体25，SGO粉体2.5，硅烷偶联剂KH-550 1.5，650低分子聚酰胺固化剂6。
上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:1，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末，即BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层。依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
实施例8
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
EP粉体65，BN粉体30，SGO粉体3，硅烷偶联剂KH-550 1，650低分子聚酰胺固化剂1。
上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:1，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末，即BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度约1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层，依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
实施例9
一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，按重量份数计，由以下成分组成：
EP粉体85，BN粉体10，SGO粉体1，硅烷偶联剂KH-550 2.5，650低分子聚酰胺固化剂1.5。
上述氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:1，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末，即BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度约1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层，依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
对比例1
本对比例采用单一BN粉体，复合材料按重量份数计，由以下成分组成：EP粉体65，BN粉体25，硅烷偶联剂KH-550 1.5，650低分子聚酰胺固化剂8.5。
所述的一种氮化硼填充环氧树脂复合材料制备方法，具体步骤如下：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度1-3μm的树脂层，再将BN粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层。依次重复喷涂树脂和BN粉体，最后得到氮化硼填充环氧树脂复合材料。
对比例2
本对比例采用BN混合SGO的方法，复合材料按重量份数计，由以下成分组成：EP粉体65，BN粉体25，SGO粉体2.5，硅烷偶联剂KH-550 1.5，650低分子聚酰胺固化剂6。
上述复合材料的按以下步骤制备：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN/SGO混合填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度1-3μm的树脂层，再将BN/SGO混合粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层。依次重复喷涂树脂和BN/SGO混合粉体，最后得到氮化硼混合磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
对比例3
本对比例采用传统添加方法，复合材料按重量份数计，由以下成分组成：EP粉体65，BN粉体25，SGO粉体2.5，硅烷偶联剂KH-550 1.5，650低分子聚酰胺固化剂6。
上述复合材料的按以下步骤制备：
步骤1，制备高导热BN表面改性粉体：将硅烷偶联剂KH-550溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为(100：1.5)的BN粉末，在80℃水浴下搅拌3h，反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性BN粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将步骤1得到的改性BN粉体和未处理过的SGO粉体按质量比10:1，分别超声分散于去离子水后，将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，BN粒子包覆在SGO表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得包覆粉末；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40℃加热，提高其流动性能，加入固化剂和BN@SGO复合填料，搅拌均匀后固化，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
实施例和对比例所制的复合材料的相关性能测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0001256816460000101
Figure BDA0001256816460000111
从表1可以看出，复合材料随着BN以及SGO含量的增加，导热系数逐渐增加，介电性能也保持在较低范围内，符合低介电要求，同时，材料的热稳定性能也有所提升。通过实施例与对比例1比较可以看出，单一的BN填充，导热性能并没有明显改善。通过实施例与对比例2比较分析，可以看出，不采用BN包覆SGO的方式，虽然复合材料的导热系数升高明显，但是其介电性能偏高，同时材料的热稳定性能也较差。对比例3采用传统添加方法制备复合材料，测试结果表明，导热性能处于一般水平，但是介电性能也偏高，同时热稳定性能更差。
综上所述，本发明方法制备得到的环氧树脂复合材料，其导热性能优异、介电性能良好、热稳定性优良，在电子封装材料领域具有巨大的应用前景。

Claims (7)

1.一种氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，其特征在于，按重量份数计，由以下成分组成：
环氧树脂粉体65～85，
氮化硼粉体10～30，
磺化石墨烯粉体1～5，
硅烷偶联剂0.5～2.5，
低分子聚酰胺固化剂1～10，通过以下步骤如下：
步骤1，制备高导热氮化硼表面改性粉体：将硅烷偶联剂溶于95％的乙醇溶液中，搅拌水解后，加入与硅烷偶联剂质量比为100：1.2～1.8的氮化硼粉末，在80℃水浴下搅拌反应完成后，经冷却、过滤、洗涤及干燥后获得改性氮化硼粉末；
步骤2，制备BN@SGO复合粉体：将改性氮化硼粉体和磺化石墨烯粉体按质量比10:1～3，分别超声分散于水中，之后将两种分散液逐滴加入混合，通过静电自组装，氮化硼粒子包覆在磺化石墨烯表面，在常温下搅拌混合均匀，烘干，获得BN@SGO复合粉体；
步骤3，制备BN@SGO填充环氧树脂复合材料：将环氧树脂在40-60℃下加热，提高其流动性能，加入低分子聚酰胺固化剂，在真空环境下，将树脂喷涂到基片表面，形成单层厚度为1-3μm的树脂层，再将BN@SGO粉体均匀喷涂到树脂层表面，形成单层导热填料层，依次重复喷涂树脂和BN@SGO粉体，最后得到氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，其特征在于，所述的环氧树脂粉体为75～78份，所述的氮化硼粉体为22～25份。
3.根据权利要求1所述的氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550或KH-792。
4.根据权利要求1所述的氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，其特征在于，所述的低分子聚酰胺固化剂为650低分子聚酰胺固化剂。
5.根据权利要求1所述的氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，其特征在于，步骤1中，所述的搅拌反应时间为3～5h。
6.根据权利要求1所述的氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，其特征在于，步骤1中，所述的氮化硼粉末与硅烷偶联剂的质量比为100：1.5。
7.根据权利要求1所述的氮化硼包覆磺化石墨烯-环氧树脂复合材料，其特征在于，步骤2中，所述的搅拌混合时间为20～30min。
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