[发明专利]一种高导热热固性树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导热热固性树脂及其制备方法，尤其是一种通过填充原质微纳粉来制备高导热热固性树脂的方法，属于化工技术领域。

背景技术

热固性树脂是一类具有交联网络状结构的高分子聚合物。凭借着良好的力学、电学与粘结性能，它们常以胶粘剂、涂料、密封剂、封装材料和复合材料用树脂基体等形式广泛应用于机械、化工、电子电气和航空航天等领域，其中，具有代表性的是环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯及聚氨酯等。

近年来，现代工业的飞速发展使一些特殊的工业领域，如航空航天、电子电气等领域，对热固性树脂提出了更高的性能要求，主要表现在更高的导热性能、更突出的韧性与更佳的成型工艺性。但由于热固性树脂是热的不良导体，从而严重地限制了其在某些领域中的推广及应用。对此，开发高导热热固性树脂已成为当前工业界与学术界的研究重点。

目前，添加高导热金属或无机填料以改善热固性树脂的导热性能是最简单、经济且行之有效的方法。迄今，围绕高导热热固性树脂的制备，人们提出的改性方法有：1）单一填料填充。主要通过研究填料的种类、形状、尺寸、填充分数、导热性能，以及在基体中的分散性对热固性树脂导热性能的影响，以获得制备高导热热固性树脂的思路和制备方法;（参见文献① He H, Fu R L, Shen Y, etal. Composites Science and Technology, 2007, 67, 2493-2499）2）多种填料复配填充。侧重于研究不同种类、尺寸和形状的高导热填料的复配对填料间堆砌度和导热网络的作用机制和影响规律，以改善热固性树脂的导热性能；（① 周文英, 齐暑华, 赵红振, 等. 中国胶粘剂, 2006, 15, 22- 25）。然而，值得指出的是，为了形成高效的导热网络结构，以赋予热固性树脂优异的导热性能，所得热固性树脂需填充高含量的导热填料，但这往往恶化了热固性树脂的成型工艺性和力学性能；此外，高的填充量同时恶化了填料在基体中的分散性，增加了基体与填料间的界面热阻，进而难以发挥填料的高导热特性。

近年来，科研工作者提出了一种通过设计热固性树脂中填料网络结构的几何形态，来实现高导热热固性树脂低的填料填充量和高的导热性能的新思路（参见文献① He H, Fu RL, Shen Y, Han YC, Song XF. Composites Science and Technology, 2007, 67, 2493-2499）。然而，这种方法主要是采用粉末热压成型工艺对由不同粒径和种类的树脂和导热填料复配而成的模塑料进行热压成型，以获得高效的导热填料网络结构。但这往往牺牲了热固性树脂的成型工艺性，从而限制了其在导热涂层、导热胶等领域的应用。

针对现有导热填料改性热固性树脂所存在的问题，研发一种具有高导热热固性树脂及其制备方法，且该制备方法简单、适用性广、成本低廉，从而能够解决热固性树脂“高导热化”所亟待解决的关键问题，具有十分重要的应用价值和学术意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有高导热热固性树脂及其制备方法，且该制备方法简单、适用性广、成本低廉，从而能够解决热固性树脂“高导热化”所亟待解决的关键问题。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种高导热热固性树脂，其特征在于：按重量计，它包括100份的热固性树脂、1~100份前述热固性树脂的粉末和5~200份表面改性的导热填料。

所述的热固性树脂固化后，导热填料在热固性树脂中呈有规分布。所述热固性树脂粉末为热固性树脂经预聚或固化后生成的粉末。所述热固性树脂粉末的平均粒径为0.1um~1000um。

所述的热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅材料、不饱和聚酯、聚氨酯树脂、氰酸酯、双马来酰亚胺树脂或苯并噁嗪树脂中的一种，或它们的组合。

所述导热填料选自平均粒径为0.01um~200um的粒状填料的；或选自粒径为0.6 nm~10um的线状填料的；或选自厚度为0.7 nm~10 um的片状填料；或选自针状体长度为1 um~200 um，根部直径为0.5 um~14 um的针状氧化锌。

所述导热填料选自氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化锌、氧化钛、二氧化硅、碳化硅、碳纳米管、气相生长碳纤维、短切碳纤维、埃洛石、凹凸棒石、蒙脱土、粘土、石墨烯纳米片、氧化石墨、石墨烯或针状氧化锌中的一种，或它们的组合。

一种制备所述高导热热固性树脂的方法，包括如下步骤：