本發(fā)明涉及導(dǎo)熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗靜電導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)良的力學(xué)性能、電性能、粘結(jié)性能及熱穩(wěn)定，已廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣等領(lǐng)域。環(huán)氧樹(shù)脂品種繁多，本工作選用的是脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂，由于脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中的環(huán)氧基團(tuán)不是來(lái)自環(huán)氧丙烷，環(huán)氧基直接連接在脂環(huán)上，所以脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂與雙酚 A 型環(huán)氧樹(shù)脂相比較，具有良好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的電絕緣性能和耐侯性、高的安全性等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)熱系數(shù)較低 (0.23 W/m K)，散熱性能較差，已難以滿(mǎn)足微電子技術(shù)和封裝技術(shù)的快速發(fā)展。因此，有關(guān)環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)熱性能的研究已成為電子與材料等學(xué)科共同關(guān)注的熱點(diǎn)；

提高聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)的途徑主要有本征型和填充型兩種。前者方法難度大，成本較高，研究較少。后者方法簡(jiǎn)單易行，已得到廣泛應(yīng)用。目前，有關(guān)填充型導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的研究已有很多報(bào)道。在導(dǎo)熱填料中，納米 氧化鋁具有較高的導(dǎo)熱系數(shù) (30 W/m K)、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和抗化學(xué)腐蝕性、良好的電絕緣性，而且價(jià)格低廉和來(lái)源廣泛而得到廣泛應(yīng)用。但是由于納米 氧化鋁粒度小、表面能高，處于熱力學(xué)非穩(wěn)定狀態(tài)，極易聚集成團(tuán)，從而影響了納米 氧化鋁顆粒的實(shí)際應(yīng)用效果。所以必須對(duì)納米 氧化鋁顆粒進(jìn)行表面改性，以降低表面能，減小納米顆粒間的附聚力，改進(jìn)它在基體中的分散性和分散穩(wěn)定性，降低兩相界面張力，提高納米 氧化鋁顆粒與基體樹(shù)脂之間的潤(rùn)濕性、結(jié)合力和相容性，從而改善復(fù)合材料的綜合性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種抗靜電導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種抗靜電導(dǎo)熱復(fù)合材料，它是由下述重量份的原料組成的：

聚己二酸乙二醇3-4、納米氧化鋁10-13、3，5-二氨基苯甲酸1-2、吡啶0.3-0.7、亞磷酸三苯酯2-3、氯化鋰0.1-0.2、硅烷偶聯(lián)劑kh5600.6-1、乙酰丙酮釹0.7-1、甲基六氫鄰苯二甲酸酐1.6-2、環(huán)氧樹(shù)脂610180-90、硫酸鋁鉀1-2、三乙醇胺油酸皂0.4-1、馬來(lái)酸二丁酯5-7、蓖麻油酸0.6-1、聚丙烯酰胺2-3、碳酸鋯鉀2-4、六溴環(huán)十二烷0.6-1。

一種所述的抗靜電導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述硫酸鋁鉀加入到其重量27-30倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為50-60℃，加入上述聚丙烯酰胺，保溫?cái)嚢?4-20分鐘，加入上述納米氧化鋁，超聲13-20分鐘，過(guò)濾，將沉淀水洗2-3次，在47-50℃下真空干燥1-2小時(shí)，得改性氧化鋁；

（2）將上述改性氧化鋁、硅烷偶聯(lián)劑kh560混合，加入到混合料重量4-6倍的無(wú)水乙醇中，送入110-120℃的油浴中，保溫?cái)嚢?-5小時(shí)，出料過(guò)濾，將沉淀在120-130℃的烘箱中真空干燥1-2小時(shí)，得硅烷氧化鋁；

（3）將上述氯化鋰加入到其重量900-1000倍的甲醇中，攪拌均勻；

（4）將上述碳酸鋯鉀加入到其重量21-20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述三乙醇胺油酸皂，升高溫度為50-60℃，滴加2-3mol/l的硫酸，調(diào)節(jié)pH為2-3，保溫?cái)嚢?7-20分鐘，加入上述硅烷氧化鋁，攪拌至常溫，過(guò)濾，將沉淀水洗3-4次，常溫干燥，得復(fù)合氧化鋁；

（5）將上述復(fù)合氧化鋁加入到其重量47-60倍的N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，依次加入上述3，5-二氨基苯甲酸、吡啶、亞磷酸三苯酯，通入氮?dú)?，?8-100℃下反應(yīng)3-4小時(shí)，冷卻至常溫，加入到上述氯化鋰的甲醇溶液中，靜置3-4小時(shí)，過(guò)濾，將沉淀用分別用N，N-二甲基甲酰胺和甲醇依次沖洗3-4次，置于87-90℃的烘箱中，真空干燥1-2小時(shí)，得接枝氧化鋁；

（6）將上述乙酰丙酮釹加入到環(huán)氧樹(shù)脂6101中，在80-86℃下攪拌30-40分鐘，真空脫氣，加入上述六溴環(huán)十二烷，200-300轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-20分鐘，得環(huán)氧溶液；

（7）取上述接枝氧化鋁，加入到其重量4-6倍的丙酮中，攪拌均勻，加入上述環(huán)氧溶液，超聲20-30分鐘，送入到68-70℃的恒溫油浴中，保溫10-12小時(shí)，加入上述甲基六氫鄰苯二甲酸酐，攪拌均勻，真空脫氣30-40分鐘，加入剩余各原料，先在130-140℃下預(yù)熱100-120分鐘，升高溫度為160-170℃，固化10-15小時(shí)，冷卻至室溫，得導(dǎo)熱復(fù)合材料。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明采用兩步法將超支化聚芳酰胺接枝到納米氧化鋁粒子表面:納米顆粒首先進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑處理引入氨基基團(tuán)，再在改性后的納米粒子上接枝超支化聚合物；

氧化鋁納米顆粒經(jīng)偶聯(lián)處理后，顆粒由親水性轉(zhuǎn)變成憎水性，所以能顯著改進(jìn)與環(huán)氧樹(shù)脂的相容性。還有 氧化鋁納米顆粒經(jīng)硅烷偶聯(lián)處理時(shí)，硅烷偶聯(lián)劑一端與 氧化鋁納米顆粒以化學(xué)鍵相結(jié)合，另外一端的氨基官能團(tuán)與環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化了環(huán)氧樹(shù)脂基體和納米顆粒相界面的結(jié)合，降低了界面孔洞和缺陷，從而有利于導(dǎo)熱系數(shù)的提高；

其次，由于納米粒子的表面效應(yīng)，硅烷氧化鋁納米粒子具有非常大的比表面積，而且經(jīng)硅烷處理后的納米粒子能較好地分散到環(huán)氧樹(shù)脂基體中，這時(shí)硅烷氧化鋁納米粒子與環(huán)氧樹(shù)脂之間的化學(xué)反應(yīng)形成的化學(xué)鍵就起到了越來(lái)越重要的作用。一個(gè)納米顆?？梢宰鳛槿S網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)導(dǎo)熱節(jié)點(diǎn)，這種導(dǎo)熱節(jié)點(diǎn)的增多，不僅進(jìn)一步降低了界面熱阻，而且還形成了聚合物網(wǎng)絡(luò)的橋鍵，因此有效地提高了環(huán)氧樹(shù)脂/硅烷氧化鋁復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)；

由于超支化聚合物接枝的 氧化鋁納米粒子在環(huán)氧樹(shù)脂中的良好分散性和相容性;其次由于超支化聚芳酰胺接枝的氧化鋁納米粒子表面比硅烷氧化鋁納米顆粒具有更多的氨基官能團(tuán)，與環(huán)氧樹(shù)脂基體之間可以形成更多化學(xué)鍵，這種導(dǎo)熱節(jié)點(diǎn)在復(fù)合材料的導(dǎo)熱性中起到了主導(dǎo)作用;最后一點(diǎn)是由于聚芳酰胺是剛性的主鏈，與環(huán)氧樹(shù)脂相比自身優(yōu)異的導(dǎo)熱性能在熱流的傳遞過(guò)程中能起到更好的熱傳導(dǎo)作用。

本發(fā)明加入的三乙醇胺油酸皂等，可以有效的提高成品復(fù)合材料的抗靜電性能。

具體實(shí)施方式

一種抗靜電導(dǎo)熱復(fù)合材料，它是由下述重量份的原料組成的：

聚己二酸乙二醇3、納米氧化鋁10、3，5二氨基苯甲酸1、吡啶0.3、亞磷酸三苯酯2、氯化鋰0.1、硅烷偶聯(lián)劑kh5600.6、乙酰丙酮釹0.7、甲基六氫鄰苯二甲酸酐1.6、環(huán)氧樹(shù)脂610180、硫酸鋁鉀1、三乙醇胺油酸皂0.4、馬來(lái)酸二丁酯5、蓖麻油酸0.6、聚丙烯酰胺2、碳酸鋯鉀2、六溴環(huán)十二烷0.6。

一種所述的抗靜電導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述硫酸鋁鉀加入到其重量27倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為50℃，加入上述聚丙烯酰胺，保溫?cái)嚢?4分鐘，加入上述納米氧化鋁，超聲13分鐘，過(guò)濾，將沉淀水洗2次，在47℃下真空干燥1小時(shí)，得改性氧化鋁；

（2）將上述改性氧化鋁、硅烷偶聯(lián)劑kh560混合，加入到混合料重量4倍的無(wú)水乙醇中，送入110℃的油浴中，保溫?cái)嚢?小時(shí)，出料過(guò)濾，將沉淀在120℃的烘箱中真空干燥1小時(shí)，得硅烷氧化鋁；

（3）將上述氯化鋰加入到其重量900倍的甲醇中，攪拌均勻；

（4）將上述碳酸鋯鉀加入到其重量21倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述三乙醇胺油酸皂，升高溫度為50℃，滴加2mol/l的硫酸，調(diào)節(jié)pH為2，保溫?cái)嚢?7分鐘，加入上述硅烷氧化鋁，攪拌至常溫，過(guò)濾，將沉淀水洗3次，常溫干燥，得復(fù)合氧化鋁；

（5）將上述復(fù)合氧化鋁加入到其重量47倍的N甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻，依次加入上述3，5二氨基苯甲酸、吡啶、亞磷酸三苯酯，通入氮?dú)?，?8℃下反應(yīng)3小時(shí)，冷卻至常溫，加入到上述氯化鋰的甲醇溶液中，靜置3小時(shí)，過(guò)濾，將沉淀用分別用N，N二甲基甲酰胺和甲醇依次沖洗3次，置于87℃的烘箱中，真空干燥1小時(shí)，得接枝氧化鋁；

（6）將上述乙酰丙酮釹加入到環(huán)氧樹(shù)脂6101中，在80℃下攪拌30分鐘，真空脫氣，加入上述六溴環(huán)十二烷，200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，得環(huán)氧溶液；

（7）取上述接枝氧化鋁，加入到其重量4倍的丙酮中，攪拌均勻，加入上述環(huán)氧溶液，超聲20分鐘，送入到68℃的恒溫油浴中，保溫10小時(shí)，加入上述甲基六氫鄰苯二甲酸酐，攪拌均勻，真空脫氣30分鐘，加入剩余各原料，先在130℃下預(yù)熱100分鐘，升高溫度為160℃，固化10小時(shí)，冷卻至室溫，得導(dǎo)熱復(fù)合材料。

本發(fā)明材料的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.376W/mK。