CN114806081A - 基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料及其制备 - Google Patents

基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料及其制备 Download PDF

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Abstract

本发明属于微纳粒子改性和电子封装导热材料领域，公开了一种基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料及其制备，该聚合物复合材料是通过向聚合物基体材料中添加芳香族化合物改性的绝缘复合粉体得到的；所述芳香族化合物改性的绝缘复合粉体是以至少2种导热微纳绝缘粉体为原材料，以芳香族化合物为改性剂，采用水溶液搅拌法，在剪切力的作用下，利用改性剂与微纳绝缘粉体之间的π‑π相互作用及共价相互作用，使改性剂吸附到粉体表面。本发明在确保导热性的基础上，可以大幅度降低聚合物复合材料的粘度，能够解决聚合物在填充无机绝缘粉体时，低粘度和高热导率不可兼得的问题。

Description

基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料 及其制备
技术领域
本发明属于微纳粒子改性和电子封装导热材料领域，更具体地，涉及一种基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料及其制备，先利用芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体，再以该改性导热绝缘复合粉体为填料，对聚合物基体进行复合，从而得到兼具高导热、低粘度特性的聚合物复合材料。
背景技术
纳米制造技术和工艺水平的提高，使得集成电路朝着高集成化、微型化、轻量化发展，尤其是5G技术的广泛应用，导致电子设备中集成电路的热流密度不断增大。电子器件温度的升高会对其寿命、效率以及耗能方面造成非常大的影响，因此提高其散热能力成为电子封装领域研究的热点。
聚合物因其良好的绝缘性、密度小、易于大规模生产和低成本等特点，目前已占据集成电路和电子元器件封装市场份额的90％以上。但是，聚合物是热的不良导体(<0.5W/m·K)，无法将热量快速及时散去，因此如何获得具有导热性能的聚合物基电子封装材料成为研究的热点。
聚合物基体中添加导热系数高的无机填料，如，氧化铝、氮化硼、氮化铝、二氧化硅、金刚石、氧化铍、氧化镁、氧化锌等，是目前工艺最简单、成本最低，获得填充型聚合物的方法。但是，该方法通常需要高于40wt％的填充量才能在基体中形成有效导热网络，在提高复合材料的热导率的同时，必然导致复合材料其它性能，如流动性能、力学性能等大幅下降。聚合物复合体系流动性能差引起的高粘度，使得其难以有效地应用在电子器件封装领域。
因此，在这种背景下，通过微纳粒子表面改性，获得具有低粘度导热的粉体材料便具有重大的科学和实用价值。
中国专利CN107189348公开了一种表面聚甲基丙烯酸甘油酯改性的环氧树脂，当其负载33.9wtl％改性BN，热导率为1.21W/m·K，相较于环氧树脂基体热导率0.27W/m·K提升了348％，粘度在30℃时为15000mPa.s，相较于未改性20000mPa.s下降了33％。并且其表面聚甲基丙烯酸甘油酯改性之前需要对h-BN做羟基化处理，流程非常麻烦。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料及其制备，通过采用芳香族化合物对导热微纳绝缘粉体表面纳米尺度改性，改进其结构，并通过进一步利用不同导热微纳绝缘粉体形成复合粉体，利用复合粉末组成、配比的整体作用，使得该复合粉体与聚合物复合后，在确保导热性的基础上，可以大幅度降低复合材料的粘度，能够解决聚合物在填充无机绝缘粉体时，低粘度和高热导率不可兼得的问题。相应得到的聚合物复合材料尤其可作为低粘度导热的聚合物复合材料电子封装材料。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料，其特征在于，该聚合物复合材料是通过向聚合物基体材料中添加芳香族化合物改性的绝缘复合粉体得到的；
所述芳香族化合物改性的绝缘复合粉体是以至少2种导热微纳绝缘粉体为原材料，以芳香族化合物为改性剂，采用水溶液搅拌法，在剪切力的作用下，利用改性剂与微纳绝缘粉体之间的π-π相互作用及共价相互作用，使改性剂吸附到粉体表面；其中，对于任意一种所述导热微纳绝缘粉体，该微纳绝缘粉体所对应的化合物，其热导热率不低于10W/mK。
作为本发明的进一步优选，所述至少2种导热微纳绝缘粉体为Al2O3、h-BN、c-BN、AlN、SiC、BeO、金刚石颗粒中的至少2种，粉体粒径不大于50um，纯度大于99％；
所述芳香族化合物为多巴胺、水杨酸、苯甲酸、苯酚、L-苯丙氨酸、荧光素中的一种；
优选的，所述芳香族化合物改性的绝缘复合粉体的添加量占所述聚合物基体材料的10wt％-40wt％。
作为本发明的进一步优选，所述至少2种导热微纳绝缘粉体为h-BN和Al2O3的混合物；
优选的，h-BN和Al2O3的质量比为1：1-4：1，更优选为2：1。
作为本发明的进一步优选，所述导热微纳绝缘粉体的颗粒改性前粒径不大于50um。
作为本发明的进一步优选，所述聚合物基体材料为热塑性树脂或热固性树脂；
优选的，所述聚合物基体材料为聚酰亚胺、丙烯酸树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的一种。
按照本发明的另一方面，本发明提供了上述基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别以每一种导热微纳绝缘粉体为原材料，以芳香族化合物为改性剂，采用水溶液搅拌法，在剪切力的作用下，利用改性剂与微纳绝缘粉体之间的π-π相互作用及共价相互作用，使改性剂吸附到粉体表面，从而分别得到相应的芳香族化合物改性的绝缘粉体；
(2)按预先设定的配比要求，将至少2种导热微纳绝缘粉体所对应的芳香族化合物改性的绝缘粉体充分干燥后均匀混合，然后研磨过筛得到芳香族化合物改性的绝缘复合粉体；
(3)将所述步骤(2)得到的所述芳香族化合物改性的绝缘复合粉体，添加到聚合物基体材料所对应的预聚体中，与聚合物进行共混成型，即可得到聚合物复合材料。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中，对于每一种导热微纳绝缘粉体：
所述水溶液搅拌法所对应的水溶液体系中改性剂与粉体的质量比为20:1-5:1，优选为10:1；
所述水溶液搅拌法所对应的反应温度为室温～90℃，搅拌速度500-1000r/min，反应时间为12h-48h；
反应得到的所述芳香族化合物改性的绝缘粉体，是采用离心机以转速3000-6000r/min离心处理10-30min，从水溶液体系分离出的；
优选的，所述步骤(1)中，所述芳香族化合物为多巴胺，所述水溶液搅拌法所对应的水溶液体系中还添加有Tris-HCl缓冲液和氨水，水溶液体系的pH值为8.5-10。
作为本发明的进一步优选，对于所述步骤(1)得到的所述芳香族化合物改性的绝缘粉体，位于表面的芳香族化合物改性层的厚度优选不大于10nm。
作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中，所述共混成型具体是：先对芳香族化合物改性的绝缘复合粉体与预聚体混合体系采用分散处理，使所述芳香族化合物改性的绝缘复合粉体均匀分散在预聚体中，接着脱气泡后固化，即可得到固化成型的聚合物复合材料；
所述分散处理是采用高速分散处理，转速为600～2500r/min，分散处理的时间为30min-60min。
按照本发明的又一方面，本发明提供了上述基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料的应用，其特征在于，所述应用是用于电子封装灌封中的应用，或是用作导热垫片。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，通过采用芳香族化合物对导热微纳绝缘粉体表面纳米尺度改性，利用改性剂与粉体之间的π-π相互作用和共价相互作用，使改性剂吸附在粉体表面，改进其结构，得到纳米级厚度核壳结构的导热粒子；并且，通过进一步利用不同导热微纳绝缘粉体形成复合粉体，利用复合粉末组成、配比的整体作用，利用至少2种不同导热微纳绝缘粉体之间的协同作用，得到导热复合粉体；该导热复合粉体可改进导热填料结构，使得该复合粉体与聚合物复合后，可以大幅度降低复合材料的粘度，得到低粘度导热聚合物复合材料，尤其可解决目前电子封装材料导热性能不佳，以及添加填料粒子后粘度大幅增加的技术问题。本发明方法简单易行、无毒无污染绿色环保。
本发明采用芳香族化合物对微纳绝缘粉体进行纳米尺度改性可得到核壳结构(位于内部的核结构，为微纳绝缘粉体本身；位于外部的壳结构，为芳香族化合物)，此种改性方法简单易行、无毒无污染绿色环保。通过调整改性粉体的组成和配比，利用至少2种不同的微纳绝缘粉体，得到的复合粉体在聚合物中更容易形成导热网络通路，更容易在基体中分散，相应得到的复合聚合物可以显著降低粘度。
以本发明后文实施例为例，通过填充纳米级厚度的芳香族化合物改性导热无机粒子26.66wt％h-BN和13.33wt％Al2O3，实现低负载下聚合物复合材料热导率1.176W/m·K，相较于基体0.182W/m·K提升了546％，粘度在30℃时只有20443mPa.s，相较于未改性102281mPa.s下降了400％，解决了目前电子封装材料导热性能不佳，以及添加填料粒子后粘度大幅增加的技术问题。
另外，基于本发明，对于芳香族化合物改性的绝缘粉体，位于表面的芳香族化合物改性层的厚度可优选不大于10nm(该厚度一般由改性剂的浓度决定，浓度越大厚度越大)。
综上，本发明方法制备工艺简单，工艺流程简便，成本较低，且绿色环保，可同时实现高负载下聚合物低粘度和高热导率的兼得，能够解决目前电子封装材料导热性能不佳，以及添加填料粒子后粘度大幅增加的技术问题，可以广泛应用在电子封装的灌封及导热垫片领域。
附图说明
图1为不同负载(h-BN和Al2O3的质量总和占比)及不同质量配比h-BN和Al2O3环氧树脂复合材料的热导率曲线图。
图2为h-BN的透射电镜图。
图3为表面多巴胺改性h-BN的透射电镜图。如图所示，位于h-BN表面的多巴胺的厚度约为6nm。
图4为Al2O3的透射电镜图。
图5为表面多巴胺改性Al2O3的透射电镜图。如图所示，位于Al2O3的表面的多巴胺的厚度约为2nm。
图6为表面多巴胺改性h-BN前后的热失重曲线。
图7为表面多巴胺改性Al2O3前后的热失重曲线。
图8为表面多巴胺改性h-BN前后的傅里叶变换红外光谱。
图9为表面多巴胺改性Al2O3前后的傅里叶变换红外光谱。
图10为实施例1-4、对比例5固化后环氧树脂的XRD图谱。
图11为实施例4环氧树脂复合材料的断面扫描电镜图。
图12为对比例4环氧树脂复合材料的断面扫描电镜图。
图13为实施例4环氧树脂复合材料固化前的胶状图。
图14为实施例4环氧树脂复合材料固化后的垫片图(图中示例的垫片长4cm、宽3cm)。
图15为本发明芳香族化物改性导热绝缘复合粉体及其低粘度聚合物复合材料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总的来说，本发明中芳香族化物改性导热绝缘复合粉体及其低粘度聚合物复合材料的制备方法，是以导热微纳绝缘粉体为原材料，芳香族化合物为改性剂，采用水溶液搅拌法，利用改性剂与粉体之间的π-π相互作用和共价相互作用，使改性剂吸附在粉体表面，对导热微纳绝缘粉体进行纳米尺度改性，改善其结构，然后调节不同导热微纳绝缘粉体的配比和组成，利用不同粒子之间的协同作用，更容易在基体中形成导热通路，制备导热绝缘复合粉体，然后采用高速分散的方法与聚合物进行共混成型，制备得到聚合物复合材料。这些聚合物复合材料尤其兼具高导热、低粘度特性。
例如，改性剂可以是多巴胺，无机粉体可以是h-BN、Al2O3(后文实施例中所采用的h-BN的粒径在10um左右，微观下呈片状，热导率33W/m·K左右；Al2O3粒径在0.45um左右，微观下呈颗粒状，热导率10W/m·K左右)。
下面以基体为双酚A环氧树脂JY257，固化剂为二乙基四甲基咪唑，对本发明进行详细介绍。
实施例1
(1)分别将10g导热无机粒子h-BN粉末和Al2O3粉末分散于400ml去离子水中，超声分散2h，得到分散液A和B；
(2)分别将1g盐酸多巴胺分散于100ml去离子水中，超声分散30min，得到分散液C和D；
(3)分别将A分散液和C分散液混合，B分散液和D分散液混合，一边搅拌一边滴加Tris-HCl缓冲液和氨水，调节pH为8.5，得到E和F分散液；
(4)室温下以600r/min分别搅拌E和F分散液24小时；
(5)静置E和F分散液，以5000r/min，分别离心10min，取沉淀用清水清洗3-5次，然后放到80℃烘箱干燥12h(当然，也可以采用其他干燥温度、干燥时间，如，60℃干燥24-48h)，研磨过筛捣碎过筛备用，得到表面改性的h-BN和Al2O3无机填料，按照h-BN和Al2O3的质量比为2:1研磨过筛共混得到复合粉体；
(6)取步骤(5)所得的表面改性复合粉体2.43g(h-BN1.61g，Al2O30.81g)，采用高速分散机，以600r/min边搅拌边加入到20g环氧树脂JY257基体中，然后以转速2500r/min，搅拌30min使其分散均匀；
(7)按照质量配比环氧树脂：固化剂＝10:1，往步骤(6)所得溶液中加入2g固化剂二乙基四甲基咪唑，以转速2500r/min，搅拌10min；
(8)将步骤(7)所得溶液置于真空烘箱中20min，将真空度设2*104pa；
(9)将步骤(8)所得溶液倒入模具中，在80℃下固化4个小时，得到固化后的复合材料。
实施例2
(1)分别将10g导热无机粒子h-BN粉末和Al2O3粉末分散于400ml去离子水中，超声分散2h，得到分散液A和B；
(2)分别将1g盐酸多巴胺分散于100ml去离子水中，超声分散30min，得到分散液C和D；
(3)分别将A分散液和C分散液混合，B分散液和D分散液混合，一边搅拌一边滴加Tris-HCl缓冲液和氨水，调节pH为8.5，得到E和F分散液；
(4)室温下以600r/min分别搅拌E和F分散液24小时；
(5)静置E和F分散液，以5000r/min，分别离心10min，取沉淀用清水清洗3-5次，然后放到80℃烘箱干燥12h(当然，也可以采用其他干燥温度、干燥时间，如，60℃干燥24-48h)，研磨过筛捣碎过筛备用，得到表面改性的h-BN和Al2O3无机填料，按照h-BN和Al2O3的质量比为2:1研磨过筛共混得到复合粉体；
(6)取步骤(5)所得的表面改性复合粉体5.49g(h-BN3.66g，Al2O31.83g)，采用高速分散机，以600r/min边搅拌边加入到20g环氧树脂JY257基体中，然后以2500r/min，搅拌30min使其分散均匀；
(7)按照质量配比环氧树脂：固化剂＝10:1，往步骤(6)所得溶液中加入2g固化剂二乙基四甲基咪唑，以转速2500r/min，搅拌10min；
(8)将步骤(7)所得溶液置于真空烘箱中20min，将真空度设置为2*104pa；
(9)将步骤(8)所得溶液倒入模具中，在80℃下固化4个小时，得到固化后的复合材料。
实施例3
(1)分别将10g导热无机粒子h-BN粉末和Al2O3粉末分散于400ml去离子水中，超声分散2h，得到分散液A和B；
(2)分别将1g盐酸多巴胺分散于100ml去离子水中，超声分散30min，得到分散液C和D；
(3)分别将A分散液和C分散液混合，B分散液和D分散液混合，一边搅拌一边滴加Tris-HCl缓冲液和氨水，调节pH为8.5，得到E和F分散液；
(4)室温下以600r/min分别搅拌E和F分散液24小时；
(5)静置E和F分散液，以5000r/min，分别离心10min，取沉淀用清水清洗3-5次，然后放到80℃烘箱干燥12h(当然，也可以采用其他干燥温度、干燥时间，如，60℃干燥24-48h)，研磨过筛捣碎过筛备用，得到表面改性的h-BN和Al2O3无机填料，按照h-BN和Al2O3的质量比为2:1研磨过筛共混得到复合粉体；
(6)取步骤(5)所得的表面改性复合粉体9.42g(h-BN6.28g，Al2O33.14g)，采用高速分散机，以600r/min边搅拌边加入到20g环氧树脂JY257基体中，然后以2500r/min，搅拌30min使其分散均匀；
(7)按照质量配比环氧树脂：固化剂＝10:1，往步骤(6)所得溶液中加入2g固化剂二乙基四甲基咪唑，以转速2500r/min，搅拌10min；
(8)将步骤(7)所得溶液置于真空烘箱中20min，将真空度设置为2*104pa；
(9)将步骤(8)所得溶液倒入模具中，在80℃下固化4个小时，得到固化后的复合材料。
实施例4
(1)分别将10g导热无机粒子h-BN粉末和Al2O3粉末分散于400ml去离子水中，超声分散2h，得到分散液A和B；
(2)分别将1g盐酸多巴胺分散于100ml去离子水中，超声分散30min，得到分散液C和D；
(3)分别将A分散液和C分散液混合，B分散液和D分散液混合，一边搅拌一边滴加Tris-HCl缓冲液和氨水，调节pH为8.5，得到E和F分散液；
(4)室温下以600r/min分别搅拌E和F分散液24小时；
(5)静置E和F分散液，以5000r/min，分别离心10min，取沉淀用清水清洗3-5次，然后放到80℃烘箱干燥12h(当然，也可以采用其他干燥温度、干燥时间，如，60℃干燥24-48h)，研磨过筛捣碎过筛备用，得到表面改性的h-BN和Al2O3无机填料，按照h-BN和Al2O3的质量比为2:1研磨过筛共混得到复合粉体；
(6)取步骤(5)所得的表面改性复合粉体14.67g(h-BN9.78g，Al2O34.89g)，采用高速分散机，以600r/min边搅拌边加入到20g环氧树脂JY257基体中，然后以2500r/min，搅拌30min使其分散均匀；
(7)按照质量配比环氧树脂：固化剂＝10:1，往步骤(6)所得溶液中加入2g固化剂二乙基四甲基咪唑，以转速2500r/min，搅拌10min；
(8)将步骤(7)所得溶液置于真空烘箱中20min，将真空度设置为2*104pa；
(9)将步骤(8)所得溶液倒入模具中，在80℃下固化4个小时，得到固化后的复合材料。
对比例1
(1)将导热无机粒子h-BN和Al2O3置于80℃烘箱中干燥2h，按照质量比2:1研磨过筛共混得到复合粉体；
(2)取步骤(1)所得复合粉体2.43g(h-BN1.61g，Al2O30.81g)，采用高速分散机，以600r/min边搅拌边加入到20g环氧树脂JY257基体中，然后以转速2500r/min，搅拌30min使其分散均匀；
(3)按照质量配比环氧树脂：固化剂＝10:1，往步骤(2)所得溶液中加入2g二乙基四甲基咪唑固化剂，以转速2500r/min，搅拌10min；
(4)将步骤(3)所得溶液置于真空烘箱中20min，将真空度设置为2*104pa；
(5)将步骤(4)所得溶液倒入模具中，在80℃下固化4个小时，得到固化后的复合材料。
对比例2
(1)将导热无机粒子h-BN和Al2O3置于80℃烘箱中干燥2h按照质量比2:1研磨过筛共混得到复合粉体；
(2)取步骤(1)所得复合粉体5.49g(h-BN3.66g，Al2O31.83g)，采用高速分散机，以600r/min边搅拌边加入到20g环氧树脂JY257基体中，然后以转速2500r/min，搅拌30min使其分散均匀；
(3)按照质量配比环氧树脂：固化剂＝10:1，往步骤(2)所得溶液中加入2g二乙基四甲基咪唑固化剂，以转速2500r/min，搅拌10min；
(4)将步骤(3)所得溶液置于真空烘箱中20min，将真空度设置为2*104pa；
(5)将步骤(4)所得溶液倒入模具中，在80℃下固化4个小时，得到固化后的复合材料。
对比例3
(1)将导热无机粒子h-BN和Al2O3置于80℃烘箱中干燥2h按照质量比2:1研磨过筛共混得到复合粉体；
(2)取步骤(1)所得复合粉体9.42g(h-BN6.28g，Al2O33.14g)，采用高速分散机，以600r/min边搅拌边加入到20g环氧树脂JY257基体中，然后以转速2500r/min，搅拌30min使其分散均匀；
(3)按照质量配比环氧树脂：固化剂＝10:1，往步骤(2)所得溶液中加入2g二乙基四甲基咪唑固化剂，以转速2500r/min，搅拌10min；
(4)将步骤(3)所得溶液置于真空烘箱中20min，将真空度设置为2*104pa；
(5)将步骤(4)所得溶液倒入模具中，在80℃下固化4个小时，得到固化后的复合材料。
对比例4
(1)将导热无机粒子h-BN和Al2O3置于80℃烘箱中干燥2h按照质量比2:1研磨过筛共混得到复合粉体；
(2)取步骤(1)所得复合粉体14.67g(h-BN9.78g，Al2O34.89g)，采用高速分散机，以600r/min边搅拌边加入到20g环氧树脂JY257基体中，然后以转速2500r/min，搅拌30min使其分散均匀；
(3)按照质量配比环氧树脂：固化剂＝10:1，往步骤(2)所得溶液中加入2g二乙基四甲基咪唑固化剂，以转速2500r/min，搅拌10min；
(4)将步骤(3)所得溶液置于真空烘箱中20min，将真空度设置为2*104pa；
(5)将步骤(4)所得溶液倒入模具中，在80℃下固化4个小时，得到固化后的复合材料。
对比例5
(1)按照质量配比环氧树脂：固化剂＝10:1，取20g环氧树脂JY257和2g二乙基四甲基咪唑固化剂，采用高速分散机，以转速2500r/min，搅拌10min使其分散均匀；
(2)将步骤(1)所得溶液置于真空烘箱中20min，将真空度设置为2*104pa；
(3)将步骤(2)所得溶液倒入模具中，在80℃下固化4个小时，得到固化后的环氧树脂材料。
对实施例1－4和对比例1－5制得的材料进行性能检测(具体的，导热性能按照测试标准ISO22007-2测试，粘度性能按照测试标准GB/T2794-2013测试，密度性能按照测试标准GB/T13354-921测试，硬度性能按照测试标准GB/T531.1-2008测试，吸湿率性能按照测试标准IOS62测试，玻璃化转变温度性能按照测试标准IEC61006测试)，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003542632410000101
将实施例中改性产物分别进行透射电子显微镜(TEM)表征(结果如图2-5所示)、热失重(TGA)实验(结果如图6-7所示)、傅里叶变换红外(FTIR)检测(结果如图8-9所示)，发现多巴胺成功的包覆在h-BN和Al2O3表面；将实施例及对比例中复合材料固化后分别进行X射线衍射(XRD)测试(结果如图10所示)、扫描电子显微镜(SEM)测试(结果如图11(实施例4)、图12(对比例4)所示)，可见导热复合填料均匀分布于聚合物基体中。
综上可知，基于本发明方法，通过对导热无机填料h-BN和Al2O3进行表面改性，制备纳米级厚度核壳结构的导热粒子h-BN和Al2O3，改善导热无机填料h-BN和Al2O3结构，调整其组成和配比，制备低粘度导热绝缘复合粉体，然后与聚合物材料复合，制备低粘度导热的聚合物电子封装材料，实现聚合物复合材料(实施例4)热导率1.176W/m·K，相较于基体(对比例5)0.182W/m·K提升了546％，粘度在30℃时只有20443mPa.s，相较于未改性(对比例4)102281mPa.s下降了400％。可以解决目前聚合物高填充量(填充量大于等于40wt％)时低粘度和高热导率的兼得问题。并且本发明中涉及的表面改性方法，不涉及有害溶剂的使用，是一种简单绿色微纳粒子表面改性方法，符合当今时代绿色发展的环保要求。
上述实施例中的搅拌，均是采用磁力搅拌；当然，除了磁力搅拌外，也可以采用现有技术中其他的搅拌方式。
上述实施例仅为示例，例如，聚合物基体除了JY257外，还可以根据实际需求调整，采用现有技术其他类型的聚合物基体；聚合物的交联，既可以采用物理交联，也可以采用化学交联。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料，其特征在于，该聚合物复合材料是通过向聚合物基体材料中添加芳香族化合物改性的绝缘复合粉体得到的；
所述芳香族化合物改性的绝缘复合粉体是以至少2种导热微纳绝缘粉体为原材料，以芳香族化合物为改性剂，采用水溶液搅拌法，在剪切力的作用下，利用改性剂与微纳绝缘粉体之间的π-π相互作用及共价相互作用，使改性剂吸附到粉体表面；其中，对于任意一种所述导热微纳绝缘粉体，该微纳绝缘粉体所对应的化合物，其热导热率不低于10W/mK。
2.如权利要求1所述聚合物复合材料，其特征在于，所述至少2种导热微纳绝缘粉体为Al2O3、h-BN、c-BN、AlN、SiC、BeO、金刚石颗粒中的至少2种，粉体粒径不大于50um，纯度大于99％；
所述芳香族化合物为多巴胺、水杨酸、苯甲酸、苯酚、L-苯丙氨酸、荧光素中的一种；
优选的，所述芳香族化合物改性的绝缘复合粉体的添加量占所述聚合物基体材料的10wt％-40wt％。
3.如权利要求1所述聚合物复合材料，其特征在于，所述至少2种导热微纳绝缘粉体为h-BN和Al2O3的混合物；
优选的，h-BN和Al2O3的质量比为1：1-4：1，更优选为2：1。
4.如权利要求1所述聚合物复合材料，其特征在于，所述导热微纳绝缘粉体的颗粒改性前粒径不大于50um。
5.如权利要求1所述聚合物复合材料，其特征在于，所述聚合物基体材料为热塑性树脂或热固性树脂；
优选的，所述聚合物基体材料为聚酰亚胺、丙烯酸树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的一种。
6.如权利要求1－5任意一项所述基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别以每一种导热微纳绝缘粉体为原材料，以芳香族化合物为改性剂，采用水溶液搅拌法，在剪切力的作用下，利用改性剂与微纳绝缘粉体之间的π-π相互作用及共价相互作用，使改性剂吸附到粉体表面，从而分别得到相应的芳香族化合物改性的绝缘粉体；
(2)按预先设定的配比要求，将至少2种导热微纳绝缘粉体所对应的芳香族化合物改性的绝缘粉体充分干燥后均匀混合，然后研磨过筛得到芳香族化合物改性的绝缘复合粉体；
(3)将所述步骤(2)得到的所述芳香族化合物改性的绝缘复合粉体，添加到聚合物基体材料所对应的预聚体中，与聚合物进行共混成型，即可得到聚合物复合材料。
7.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对于每一种导热微纳绝缘粉体：
所述水溶液搅拌法所对应的水溶液体系中改性剂与粉体的质量比为20:1-5:1，优选为10:1；
所述水溶液搅拌法所对应的反应温度为室温～90℃，搅拌速度500-1000r/min，反应时间为12h-48h；
反应得到的所述芳香族化合物改性的绝缘粉体，是采用离心机以转速3000-6000r/min离心处理10-30min，从水溶液体系分离出的；
优选的，所述步骤(1)中，所述芳香族化合物为多巴胺，所述水溶液搅拌法所对应的水溶液体系中还添加有Tris-HCl缓冲液和氨水，水溶液体系的pH值为8.5-10。
8.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，对于所述步骤(1)得到的所述芳香族化合物改性的绝缘粉体，位于表面的芳香族化合物改性层的厚度优选不大于10nm。
9.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述共混成型具体是：先对芳香族化合物改性的绝缘复合粉体与预聚体混合体系采用分散处理，使所述芳香族化合物改性的绝缘复合粉体均匀分散在预聚体中，接着脱气泡后固化，即可得到固化成型的聚合物复合材料；
所述分散处理是采用高速分散处理，转速为600～2500r/min，分散处理的时间为30min-60min。
10.如权利要求1－5任意一项所述基于芳香族化合物改性导热绝缘复合粉体的聚合物复合材料的应用，其特征在于，所述应用是用于电子封装灌封中的应用，或是用作导热垫片。
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