一種氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法。本發(fā)明的氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂是由以下質(zhì)量份的原料：氮化鋁 20~60份、硬脂酸 0.1~0.6份、環(huán)氧樹脂 40~80份、芳香族胺類固化劑 10~30份、環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液100~300份、質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液5~10份，依次將氮化鋁經(jīng)過羥基化、環(huán)氧功能化等步驟制備而成。本發(fā)明通過將氮化鋁表面進行環(huán)氧功能化，一方面可以防止其發(fā)生水解和氧化，另一方面也有利于在環(huán)氧樹脂基體中的均勻分散，并且不需使用偶聯(lián)劑，該制備方法所得到的導熱環(huán)氧樹脂穩(wěn)定性好，導熱率高，可用于電器、電子散熱等領(lǐng)域。
【專利說明】一種氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高分子材料的制備方法，具體是一種氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法，屬于一種高分子復合材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧樹脂的介電性能、力學性能、粘接性能、耐腐蝕性能優(yōu)異，固化收縮率和線脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好，工藝性好，綜合性能佳，使其被廣泛應(yīng)用于電子電器領(lǐng)域。隨著集成技術(shù)和組裝技術(shù)的迅速發(fā)展，微電子和集成電路向高速度、高密度方向發(fā)展，電子設(shè)備的邏輯電路體積日益縮小，電子設(shè)備單位體積所產(chǎn)生的熱量急劇增加，為確保電子元器件的正常運行，需要材料具備極高的導熱能力，以保證積累的大量的熱量迅速及時散發(fā)和傳導。環(huán)氧樹脂是熱的不良導體，導熱系數(shù)為0.2 W.πΓ1.K—1左右，適合高填充率填料的填充，因此在導熱樹脂領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]超細氮化鋁(AIN)粉末是金屬氮化物導熱填充劑之一，具有較高的熱導率、高的絕緣電阻、熱膨脹系數(shù)小、熱穩(wěn)定性好、抗氧化性能強等特點，可在2100°C以上保持較高的力學強度和硬度，目前主要用在做高分子材料導熱填料，在電子膠，導熱塑料，LED散熱，傳熱器上應(yīng)用前景很廣。因此，超細氮化鋁(AIN)粉末可以作為導熱填料加入環(huán)氧樹脂中，在加入一定量時分散均勻，可形成良好的導熱網(wǎng)絡(luò)，制備導熱環(huán)氧樹脂。而氮化鋁粉末極易吸收水分和氧，一但接觸到水分和氧，會發(fā)生水解和氧化，失去其導熱散熱的特性，這也是目前制約氮化鋁作為導熱填料使用的一大難題，因此必須對其進行表面改性處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以表面改性的納米氮化鋁為導熱填料、環(huán)氧樹脂為基體的導熱環(huán)氧樹脂制備方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法，由以下質(zhì)量份的原料:氮化鋁20~60份、硬脂酸0.1~0.6份、環(huán)氧樹脂40~80份、芳香族胺類固化劑10~30份、環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液100~300份、質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液5~10份，米用如下步驟制備:
Cl)將20~60份氮化鋁粉末在80~110°C干燥2~6h，加入到10wt%氫氧化鈉溶液中，加熱到80~100°C，超聲振蕩分散20~40 min，而后過濾，用丙酮洗滌2次后在50~70°C下干燥10~20h，得到羥基化的氮化鋁；
(2)將步驟(I)得到的羥基化的氮化鋁，加入100-300份環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液，再加入5~10份質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液，加熱到45~70°C，超聲振蕩分散l~5h，經(jīng)過濾，用二氯甲烷洗滌2次后在50~60°C下真空干燥4~8h，得到環(huán)氧功能化的氮化鋁；
(3)將60~80份環(huán)氧樹脂加熱到100°C，而后將步驟(2)得到的20~60份環(huán)氧功能化的氮化鋁和0.1-0.6份的硬脂酸加入，高速攪拌10~30min，再加入10~30份芳香族胺類固化劑，繼續(xù)高速攪拌5min，澆鑄到模具中，80~100°C固化2h，130~150°C固化4h，成型后得到氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂。
[0006]優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液中，環(huán)氧樹脂與丙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:1。
[0007]優(yōu)選的，所述氮化鋁粉末粒徑20~80nm。
[0008]優(yōu)選的所述的環(huán)氧樹脂為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂。
[0009]所述環(huán)氧樹脂可以是型號E-51、E-44、E_42、E_20、E-21的環(huán)氧樹脂中的至少一種。
[0010]所述硬脂酸優(yōu)選為十八烷酸，分子式C18H36O2。
[0011]所述芳香族胺類固化劑為二胺基二苯砜、二胺基二苯甲烷、間苯二胺中的至少一種。
[0012]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下:本發(fā)明使用表面環(huán)氧功能化的納米氮化鋁作為導熱填料，制備氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂；氮化鋁表面的環(huán)氧功能化一方面可以防止其發(fā)生水解和氧化，另一方面也有利于在環(huán)氧樹脂基體中的均勻分散，并且不需使用偶聯(lián)劑。本發(fā)明方法所得到的導熱環(huán)氧樹脂穩(wěn)定性好，導熱率高，可用于電器、電子散熱等領(lǐng)域。

【具體實施方式】
[0013]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，這些實施例僅用來說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的范圍。
[0014]實施例1采用以下步驟實現(xiàn)本發(fā)明:
(1)將25份氮化鋁粉末(粒徑20~80nm)在90°C干燥3h，加入到10wt%氫氧化鈉溶液，加熱到85°C，超聲振蕩分散25 min，而后過濾，用丙酮洗滌2次后在55°C下干燥10h，得到羥基化的氮化鋁；
(2)將步驟(I)得到的羥基化的氮化鋁，加入125份E-44環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液中(環(huán)氧樹脂:丙二醇甲醚質(zhì)量比=1:1)，再加入5份質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液，加熱到50°C，超聲振蕩分散3h，過濾，用二氯甲烷洗滌2次后在50°C下真空干燥5h，得到環(huán)氧功能化的氮化鋁；
(3)將75份E-44環(huán)氧樹脂加熱到100°C，而后將步驟(2)得到的25份環(huán)氧功能化的氮化鋁和0.2份的十八烷酸加入，高速攪拌20min，再加入28份二胺基二苯砜固化劑，繼續(xù)高速攪拌5min，澆鑄到模具中，850C固化2h，130°C固化4h，成型后得到氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂，導熱系數(shù)為0.91 W.m'K-1。
[0015]實施例2采用以下步驟實現(xiàn)本發(fā)明:
Cl)將30份氮化鋁粉末在85°C干燥4h，加入到10wt%氫氧化鈉溶液，加熱到80°C，超聲振蕩分散20 min，而后過濾，用丙酮洗滌2次后在60°C下干燥12h，得到羥基化的氮化銷;
(2)將步驟(I)得到的羥基化的氮化鋁，加入150份E-21環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液中(環(huán)氧樹脂:丙二醇甲醚質(zhì)量比=1:1)，再加入7份質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液，加熱到45°C，超聲振蕩分散2h，過濾，用二氯甲烷洗滌2次后在55°C下真空干燥4h，得到環(huán)氧功能化的氮化鋁； (3)將70份E-21環(huán)氧樹脂加熱到100°C，而后將步驟(2)得到的30份環(huán)氧功能化的氮化鋁和0.3份的硬脂酸加入，高速攪拌30min，再加入22份間苯二胺固化劑，繼續(xù)高速攪拌5min，澆鑄到模具中，90°C固化2h，145°C固化4h，成型后得到氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂，導熱系數(shù)為1.02 W.m'K'
[0016]實施例3采用以下步驟實現(xiàn)本發(fā)明:
(1)將40份氮化鋁粉末(粒徑20~80nm)在95°C干燥2h，加入到10wt%氫氧化鈉溶液，加熱到90°C，超聲振蕩分散35min，而后過濾，用丙酮洗滌2次后在50~70°C下干燥12~20h，得到羥基化的氮化鋁；
(2)將步驟(I)得到的羥基化的氮化鋁，加入200份E-42環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液中(環(huán)氧樹脂:丙二醇甲醚質(zhì)量比=1:1)，再加入8份質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液，加熱到70°C，超聲振蕩分散2h，過濾，用二氯甲烷洗滌2次后在60°C下真空干燥6h，得到環(huán)氧功能化的氮化鋁；
(3)將60份E-42環(huán)氧樹脂加熱到100°C，而后將步驟(2)得到的40份環(huán)氧功能化的氮化鋁和0.4份的十八烷酸加入，高速攪拌15min，再加入18份二胺基二苯甲烷固化劑，繼續(xù)高速攪拌5min，澆鑄到模具中，100°C固化2h，150°C固化4h，成型后得到氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂，導熱系數(shù)為1.18W.πΓ1.1T1。
[0017]實施例4采用以下步驟實現(xiàn)本發(fā)明:
(1)將50份氮化鋁粉末在100°C干燥5h，加入到10wt%氫氧化鈉溶液，加熱到90°C，超聲振蕩分散40 min，而后過濾，用丙酮洗滌2次后在50~70°C下干燥12~20h，得到羥基化的氮化鋁；
(2)將步驟(I)得到的羥基化的氮化鋁，加入100-300份E-20環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液中(環(huán)氧樹脂:丙二醇甲醚質(zhì)量比=1:1)，再加入10份質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液，加熱到60°C，超聲振蕩分散4h，過濾，用二氯甲烷洗滌2次后在50°C下真空干燥4h，得到環(huán)氧功能化的氮化鋁；
(3)將50份E-20環(huán)氧樹脂加熱到100°C，而后將步驟(2)得到的50份環(huán)氧功能化的氮化鋁和0.6份的硬脂酸加入，高速攪拌lOmin，再加入15份芳香族胺類固化劑，繼續(xù)高速攪拌5min，澆鑄到模具中，950C固化2h，145°C固化4h，成型后得到氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂，導熱系數(shù)為1.15 W.m'K'
[0018]實施例5采用以下步驟實現(xiàn)本發(fā)明:
(1)將60份氮化鋁粉末在110°C干燥3h，加入到10wt%氫氧化鈉溶液，加熱到95°C，超聲振蕩分散30min，而后過濾，用丙酮洗滌2次后在50~70°C下干燥12~20h，得到羥基化的氮化鋁；
(2)將步驟(I)得到的羥基化的氮化鋁，加入100-300份E-51環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液中(環(huán)氧樹脂:丙二醇甲醚質(zhì)量比=1:1)，再加入10份質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液，加熱到50°C，超聲振蕩分散5h，過濾，用二氯甲烷洗滌2次后在50°C下真空干燥8h，得到環(huán)氧功能化的氮化鋁；
(3)將40份E-51環(huán)氧樹脂加熱到100°C，而后將步驟(2)得到的60份環(huán)氧功能化的氮化鋁和0.6份的硬脂酸加入，高速攪拌25min，再加入10份芳香族胺類固化劑，繼續(xù)高速攪拌5min，澆鑄到模具中，80°C固化2h，135°C固化4h，成型后得到氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂，導熱系數(shù)為1.22 W.m'r1。
【權(quán)利要求】
1.一種氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于:由以下質(zhì)量份的原料:氮化鋁20~60份、硬脂酸0.14.6份、環(huán)氧樹脂40~80份、芳香族胺類固化劑10~30份、環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液100~300份、質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液5~10份，采用如下步驟制備: (1)將20~60份氮化鋁粉末在80~110。〇干燥2~6卜，加入到10被％氫氧化鈉溶液中，加熱到80~1001，超聲振蕩分散20~40…!!，而后過濾，用丙酮洗滌2次后在50~70工下干燥10~201！，得到羥基化的氮化鋁； (2)將步驟(1)得到的羥基化的氮化鋁，加入100~300份環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液，再加入5~10份質(zhì)量濃度2%的三氟化硼乙醚溶液，加熱到45~701，超聲振蕩分散1~5匕經(jīng)過濾，用二氯甲烷洗滌2次后在50~601下真空干燥4~811，得到環(huán)氧功能化的氮化鋁； (3)將60~80份環(huán)氧樹脂加熱到1001，而后將步驟(2)得到的20~60份環(huán)氧功能化的氮化鋁和0.1-0.6份的硬脂酸加入，高速攪拌再加入10~30份芳香族胺類固化劑，繼續(xù)高速攪拌50111，澆鑄到模具中，80~1001固化2卜，130~1501固化處，成型后得到氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于:所述環(huán)氧樹脂-丙二醇甲醚溶液中，環(huán)氧樹脂與丙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于:所述氮化鋁粉末粒徑20~80111110
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于:所述的環(huán)氧樹脂為液態(tài)雙酚纟型環(huán)氧樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于:所述環(huán)氧樹脂為型號￡-51、￡-44、￡-42、￡-20、￡-21的環(huán)氧樹脂中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于:所述硬脂酸為十八烷酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁填充導熱環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于:所述芳香族胺類固化劑為二胺基二苯砜、二胺基二苯甲烷、間苯二胺中的至少一種。
【文檔編號】C08K13/06GK104497482SQ201410758207
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】梁浩, 解芳, 洪林豐, 陳杰權(quán) 申請人:惠州學院