[发明专利]一种羟基化六方氮化硼/聚乙烯醇/木质素纳米颗粒导热复合膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种BN‑OH/PVA/LNP导热复合膜材料及其制备方法，属于电子器件设备导热隔膜材料及封装材料技术领域。该复合材料的制备方法为：先采用高温碱化的方法得到BN‑OH，酸化处理碱木素得到LNP；然后对BN‑OH悬浮液进行真空抽滤，得到BN‑OH圆片，再将PVA/LNP混合悬浮液浇铸于BN‑OH圆片上，干燥成型后浸入戊二醛/乙醇/盐酸混合溶液中进行交联反应，得到BN‑OH/PVA/LNP导热复合膜材料。与传统复合膜相比，本发明导热复合膜材料具有较高的热稳定性与更优异的机械强度性能，在作为电子设备及其元器件内部导热和封装材料时具有广泛应用。

技术领域

本发明属于电子器件设备导热隔膜材料及封装材料技术领域，具体涉及一种羟基化六方氮化硼(BN-OH)/聚乙烯醇(PVA)/木质素纳米颗粒(LNP)导热复合膜材料及其制备方法。

背景技术

现代化集成电子设备和元器件不断向小型化、大功率化的趋势发展，工作过程中元器件产生的热量将会积聚，对电子设备和元器件造成损坏，缩短使用寿命。导热绝缘材料可以有效的将器件内积累的热量传导出去，维持设备的正常运转。然而，现有的导热绝缘材料，如聚乙烯塑料、聚酰亚胺薄膜等，存在热稳定性差、高温下易变形、不可降解等缺点。为了保证导热材料在高温下的正常使用，有效的把电子器件内部产生的热量及时传导出去，研发一种热稳定性，机械强度及导热性能优良，可自然降解的环境友好型隔膜、封装材料是非常有价值的。

PVA是一种生物可降解的高分子材料，制备工艺成熟，价格低廉。室温下加热到65-75℃即可完全溶解形成均一溶液，成膜性能好，是制备绝缘复合膜的理想原料。但PVA的本征热导率低，其膜的导热系数低(室温下约0.28W/mK)，六方氮化硼(h-BN)是一种非氧化物陶瓷材料，其晶体结构与石墨极为相似，是陶瓷材料中导热性能最好的材料之一，其面内(001) 导热率达到180-200W/mK，且电绝缘。将PVA与h-BN复合可制备导热复合膜材料。但PVA 的热稳定性相对较差，且随着h-BN填料含量的增加，复合膜的机械强度下降，不能满足使用要求。因此，开发一种具有良好机械强度性能，热稳定性及导热性的新型PVA/h-BN复合膜具有巨大的应用价值。

木质素是仅次于纤维素的第二大类天然可再生资源，广泛存在于植物体中。造纸工业每年要从植物中分离出约3000万吨纤维素，同时得到1000万吨左右的木质素副产品。但超过 95％的木质素均以黑液的形式浓缩后燃烧，无法得到有效的利用，因此，木质素的高效利用成为研究热点。木质素分子结构稳定，热稳定性好，在N₂氛围下加热到200℃开始降解，是制备具有优异热稳定性隔膜封装材料的理想天然原料。因此，如何将木质素与PVA/h-BN复合，制备一种具有良好热稳定性的导热复合材料成为研究方向。

已有的PVA基导热绝缘膜材料，普遍采用将导热矿物粉体颗粒加入PVA溶液中，通过共混浇铸成型方法制得。上述方法的缺陷是在高导热填料添加下，复合膜的机械强度变差，且复合膜的热稳定性差，无法满足长时间的使用要求，极大削弱PVA基复合材料的使用寿命。

发明内容

发明目的：针对在高导热填料添加下，复合膜的热稳定性与机械强度变差的缺点，本发明的目的是提供一种BN-OH/PVA/LNP导热复合膜材料，具有优良的热稳定性与机械强度。本发明的另一个目的是提供一种BN-OH/PVA/LNP导热复合膜材料的制备方法，满足电子设备和元器件中内部热量的传导，使复合膜的强度性能和热稳定性能得到有效提高，增加复合膜材料的使用寿命。

技术方案：为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种BN-OH/PVA/LNP导热复合膜材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将h-BN溶解到NaOH溶液中，在110-120℃磁力搅拌条件下反应20-24h，经过洗涤、抽滤、干燥，得到BN-OH粉末；将BN-OH粉末溶于去离子水中，分散均匀，得到BN-OH 悬浮液；h-BN的质量与NaOH溶液的体积比为(12-13)mg/mL；