CN113861665A - 一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料及制备方法 - Google Patents

一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料及制备方法，包括以下步骤：步骤1：将氮化硼纳米片加入到溶剂中，超声分散得到氮化硼纳米片分散液；步骤2：将步骤1得到的氮化硼纳米片分散液均匀喷涂在加热的聚氨酯热溶胶网膜表面；步骤3：将步骤2得到的网膜热压，即可得到所需氮化硼/聚氨酯导热复合材料；本发明制备得到的氮化硼/聚氨酯导热复合材料，具有优异的导热性能；并且氮化硼纳米片作为高导热粒子，提高了复合材料的导热性的同时，提高了复合材料的电绝缘性能；制备方法简单、制备工艺过程简单，并且改善了传统熔融共混法无机粒子容易团聚，难以均匀分散的问题。

Description

一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及高导热聚合物复合材料领域，具体涉及一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料及制备方法。
背景技术
聚合物材料因其质轻、柔韧性好、易加工、成本低等优点在电力电子领域得到了广泛应用。但电力电子器件向高集成化和高功率化方向发展，聚合物材料低的热导率已难以保证设备高效而稳定地运行。通过将高导热粒子(如氮化硼、石墨烯、金属氧化物等)添加到聚合物基体中制备导热复合材料是一种提高聚合物材料热导率有效的方法。但是采用传统熔融混合或溶液混合的方法所得到的聚合物基导热复合材料也存在比较明显的缺点，比如低填料含量时，聚合物复合材料导致热导率提升效果不佳，而高填料含量导致聚合物复合材料加工性变形差、机械性能大幅度降低等问题。
现有的方法，如利用气相沉积、冰模板-真空浸渍等方法构筑了系列具有三维导热网络结构的聚合物导热复合材料，尽管该类导热复合材料在导热粒子含量下表现优异的散热性能，但是其制备工艺复杂、生产效率低，限制了其规模化生产应用。因此，如何快速、高效构筑高导热网络结构聚合物导热复合材料具有重要应用意义。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺点，提供一种制备工艺简单，可以快速、高效构筑完善导热网络结构的高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料及制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将氮化硼纳米片加入到溶剂中，超声分散得到氮化硼纳米片分散液；
步骤2：将步骤1得到的氮化硼纳米片分散液均匀喷涂在加热的聚氨酯热溶胶网膜表面；
步骤3：将步骤2得到的网膜热压，即可得到所需氮化硼/聚氨酯导热复合材料。
进一步的，所述步骤1中的聚氨酯热熔胶网膜的面密度为25g/m2。
进一步的，所述步骤1中的溶剂采用异丙醇，超声分散时间为10min。
进一步的，所述步骤2中聚氨酯热溶胶网膜表面温度为65℃。
进一步的，所述步骤3中的热压温度为130℃，压力为5MPa；热压时预热5min，热压时间为10min，冷却时间为3min。
高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料，得到的复合材料中，按质量百分比计，氮化硼纳米片20～50％、聚氨酯80～50％。
本发明的有益效果：
(1)本发明制备方法简单、制备工艺过程简单，并且改善了传统熔融共混法无机粒子容易团聚，难以均匀分散的问题；
(2)本发明制备得到的氮化硼/聚氨酯导热复合材料，具有优异的导热性能；并且氮化硼纳米片作为高导热粒子，提高了复合材料的导热性的同时，提高了复合材料的电绝缘性能。
附图说明
图1为本发明制备方法流程示意图。
图2a为PU热熔胶网膜的微观形态，图2b为得到的实施例4BNNS/PU导热复合材料的微观形态。
具体实施方式
面给出具体实施例以对本发明的技术方案作进一步说明，但是值得说明的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明的内容，对本发明作一些非本质性的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
为了提高氮化硼纳米片的润湿性，更好的与PU热熔胶网膜结合，进一步提高复合材料的导热性，可以在氮化硼纳米片上接枝氨基官能团。接枝方法可以按照下述方法进行：
将氮化硼纳米片与尿素混合加入球磨助剂后置于球磨设备中进行球磨，即可获得边缘接枝氨基官能团的氮化硼纳米片。
实施例1
一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将氮化硼纳米片BNNS加入到异丙醇IPA溶剂中，超声分散10min得到氮化硼纳米片分散液；
步骤2：利用喷枪将步骤1得到的氮化硼纳米片分散液均匀喷涂在放置在65℃加热台上的聚氨酯热溶胶网膜表面；
步骤3：将步骤2得到的网膜热压，即可得到所需氮化硼/聚氨酯导热复合薄膜。热压机温度设置为130℃，压力为5MPa；热压时预热5min，热压时间为10min，冷却时间为3min。
得到的复合材料中，按质量百分比计，氮化硼纳米片20％、聚氨酯80％。
图2为本实施例得到的复合材料和PU热熔胶网膜的SEM图。从图中可以看出，氮化硼纳米片形成密实的导热通路分布于PU基体中。
实施例2
一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将氮化硼纳米片BNNS加入到异丙醇IPA溶剂中，超声分散10min得到氮化硼纳米片分散液；
步骤2：利用喷枪将步骤1得到的氮化硼纳米片分散液均匀喷涂在放置在65℃加热台上的聚氨酯热溶胶网膜表面；
步骤3：将步骤2得到的网膜热压，即可得到所需氮化硼/聚氨酯导热复合薄膜。热压机温度设置为130℃，压力为5MPa；热压时预热5min，热压时间为10min，冷却时间为3min。
得到的复合材料中，按质量百分比计，氮化硼纳米片30％、聚氨酯70％。
实施例3
一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将氮化硼纳米片BNNS加入到异丙醇IPA溶剂中，超声分散10min得到氮化硼纳米片分散液；
步骤2：利用喷枪将步骤1得到的氮化硼纳米片分散液均匀喷涂在放置在65℃加热台上的聚氨酯热溶胶网膜表面；
步骤3：将步骤2得到的网膜热压，即可得到所需氮化硼/聚氨酯导热复合薄膜。热压机温度设置为130℃，压力为5MPa；热压时预热5min，热压时间为10min，冷却时间为3min。
得到的复合材料中，按质量百分比计，氮化硼纳米片40％、聚氨酯60％。
实施例4
一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将氮化硼纳米片BNNS加入到异丙醇IPA溶剂中，超声分散10min得到氮化硼纳米片分散液；
步骤2：利用喷枪将步骤1得到的氮化硼纳米片分散液均匀喷涂在放置在65℃加热台上的聚氨酯热溶胶网膜表面；
步骤3：将步骤2得到的网膜热压，即可得到所需氮化硼/聚氨酯导热复合薄膜。热压机温度设置为130℃，压力为5MPa；热压时预热5min，热压时间为10min，冷却时间为3min。
得到的复合材料中，按质量百分比计，氮化硼纳米片50％、聚氨酯50％。
为了说明本发明效果，设置对比例，对比例中复合材料制备方法如实施例1，只是不添加氮化硼纳米片。
为了说明复合材料的导热性能，采用激光闪光仪(LFA467，Netzsch)对不同氮化硼纳米片含量下复合材料的导热率进行测试，测试结果如表1所示；为了观察聚氨酯热熔胶网膜结构及复合材料中氮化硼纳米片分布形态，采用场发射扫描电子显微镜对聚氨酯表面和复合材料断面进行观察。
表1.氮化硼/聚氨酯导热复合材料的导热性能
Figure BDA0003317796570000041
从表1中可以看出，所有实施例得到的薄膜均表现出各向异性的导热行为，氮化硼纳米片的掺入使复合薄膜的导热系数明显提高，随着氮化硼纳米片添加量的提高导热系数也随之提高。氮化硼纳米片质量分数达到50％时，其面内热导率达到20.65W/m·K，垂直方向导热率达到了1.84W/m·K。复合材料优异的导热性能主要得益于高导热氮化硼网络的构建：通过喷涂工艺后，氮化硼纳米片在热熔胶网膜表面形成连续的导热层；通过热压成型后，氮化硼导热层变的更为密实，进而极大降低界面热阻，且聚氨酯热熔胶网膜通过熔融过程分子链运动将氮化硼导热层粘结成整体，保证薄膜结构完整性。相比与传统熔融共混或溶液共混制备的聚合物导热复合材料，本专利所制备的导热复合材料具有更低的界面热阻，表现出更优异的热传导性能，在热管理领域具有极好的应用前景。

Claims (6)

1.一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将氮化硼纳米片加入到溶剂中，超声分散得到氮化硼纳米片分散液；
步骤2：将步骤1得到的氮化硼纳米片分散液均匀喷涂在加热的聚氨酯热溶胶网膜表面；
步骤3：将步骤2得到的网膜热压，即可得到所需氮化硼/聚氨酯导热复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的热熔胶网膜面密度为25g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的溶剂采用异丙醇，超声分散时间为10min。
4.根据权利要求1所述的一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中聚氨酯热溶胶网膜表面温度为65℃。
5.根据权利要求1所述的一种高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的热压温度为130℃，压力为5MPa；热压时预热5min，热压时间为10min，冷却时间为3min。
6.采用如权利要求1～4所述任一种制备方法得到的高导热氮化硼/聚氨酯导热复合材料，其特征在于，得到的复合材料中，按质量百分比计，氮化硼纳米片20～50％、聚氨酯80～50％。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115260550A (zh) * 2022-07-12 2022-11-01 哈尔滨理工大学 一种提高聚醚酰亚胺薄膜绝缘导热性的方法
CN115284713A (zh) * 2022-08-12 2022-11-04 浙江理工大学绍兴柯桥研究院有限公司 一种高分子复合导热异质纤维膜及其制备方法
CN116715962A (zh) * 2023-08-10 2023-09-08 四川大学 功能化氮化硼热致变色硅橡胶复合散热垫片及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106832877A (zh) * 2016-12-26 2017-06-13 北京大学 一种垂直取向氮化硼/高聚物绝缘导热材料的制备方法
KR20170128186A (ko) * 2017-11-10 2017-11-22 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자 및 이의 제조 방법
US20180230290A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 E I Du Pont De Nemours And Company Thermally conductive polymer composition
CN110228248A (zh) * 2019-05-10 2019-09-13 上海交通大学 一种高导热各向异性聚合物基复合材料及其制备方法
CN111138832A (zh) * 2019-12-16 2020-05-12 湖南文理学院 一种制备bn热界面材料的方法
CN111944224A (zh) * 2020-08-25 2020-11-17 三亚学院 一种片状垂直粒子导热界面材料及其制备方法
CN112409791A (zh) * 2020-11-23 2021-02-26 中国科学院深圳先进技术研究院 导热复合材料及其制备方法
CN113337000A (zh) * 2021-05-24 2021-09-03 西安交通大学 一种各向异性导热的柔性压电传感器及其制备方法
CN113415060A (zh) * 2021-07-27 2021-09-21 上海六晶科技股份有限公司 一种定向高导热热界面导热材料及其应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106832877A (zh) * 2016-12-26 2017-06-13 北京大学 一种垂直取向氮化硼/高聚物绝缘导热材料的制备方法
US20180230290A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 E I Du Pont De Nemours And Company Thermally conductive polymer composition
KR20170128186A (ko) * 2017-11-10 2017-11-22 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자 및 이의 제조 방법
CN110228248A (zh) * 2019-05-10 2019-09-13 上海交通大学 一种高导热各向异性聚合物基复合材料及其制备方法
CN111138832A (zh) * 2019-12-16 2020-05-12 湖南文理学院 一种制备bn热界面材料的方法
CN111944224A (zh) * 2020-08-25 2020-11-17 三亚学院 一种片状垂直粒子导热界面材料及其制备方法
CN112409791A (zh) * 2020-11-23 2021-02-26 中国科学院深圳先进技术研究院 导热复合材料及其制备方法
CN113337000A (zh) * 2021-05-24 2021-09-03 西安交通大学 一种各向异性导热的柔性压电传感器及其制备方法
CN113415060A (zh) * 2021-07-27 2021-09-21 上海六晶科技股份有限公司 一种定向高导热热界面导热材料及其应用

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115260550A (zh) * 2022-07-12 2022-11-01 哈尔滨理工大学 一种提高聚醚酰亚胺薄膜绝缘导热性的方法
CN115260550B (zh) * 2022-07-12 2024-02-06 哈尔滨理工大学 一种提高聚醚酰亚胺薄膜绝缘导热性的方法
CN115284713A (zh) * 2022-08-12 2022-11-04 浙江理工大学绍兴柯桥研究院有限公司 一种高分子复合导热异质纤维膜及其制备方法
CN115284713B (zh) * 2022-08-12 2023-12-08 浙江理工大学绍兴柯桥研究院有限公司 一种高分子复合导热异质纤维膜及其制备方法
CN116715962A (zh) * 2023-08-10 2023-09-08 四川大学 功能化氮化硼热致变色硅橡胶复合散热垫片及其制备方法
CN116715962B (zh) * 2023-08-10 2023-10-10 四川大学 功能化氮化硼热致变色硅橡胶复合散热垫片及其制备方法

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