[发明专利]一种球形氮化硼导热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种球形氮化硼导热材料及其制备方法，将一部分六方氮化硼粉末分散在含有表面活性剂的去离子水中，得到悬浮液A；向悬浮液A中加入金属无机盐I，混合均匀后过滤，得到潮湿粉末B；将另一部分六方氮化硼粉末分散在硝酸水溶液中，超声后转入过氧化氢水溶液中处理，滤出后用去离子水冲洗、烘干待用；取金属无机盐II溶于去离子水中，然后加入得到的烘干粉末，混合均匀后过滤，得到潮湿粉末C；将潮湿粉末B和潮湿粉末C一同加入到去离子水中，搅拌均匀后得到混合液D；向混合液D中加入聚乙烯醇水溶液，混合均匀后进行喷雾干燥，得到粉体；将得到的粉体在氧气气氛下煅烧，然后转入惰性气氛中烧结，即得。

技术领域

本发明涉及无机非金属导热绝缘材料领域，具体为一种球形氮化硼导热材料及其制备方法。

背景技术

在集成技术与微电子技术封装技术的大力发展下，电子元器件逐渐趋向于小型化，但是总功率密度在不断地增大，由于效率的限制，这些电子元器件所消耗的大部分能量通常转化为了热能，所产生的热能迅速累积，导致电子元器件周围的热流密度也在增加，所以如果不及时将热量导出，高温环境必将影响电子元器件的性能，严重的还可引发火灾。因此散热是现代电子元器件的核心问题之一。

六方氮化硼作为唯一稳定存在于自然界的氮化硼相，呈白色，又因其具有类似于石墨的层状结构特征和晶格参数，故又称白色石墨。在六方氮化硼的结构中，层内是由sp³杂化的B和N交替排列成六角形的蜂巢结构，层间以ABABAB堆垛的方式进行紧密排列的，层间距为0.333nm。h-BN的晶格常数为a＝b＝0.2504nm，c＝0.6652nm，沿c轴方向原子层间距较大，层间易于滑动，因此，h-BN具有较好的润滑性能。在机械方面，六方氮化硼高达～300Wm^-1K^-1的热导率、～0.85TPa的杨氏模量和～70GPa的断裂强度，在散热领域有重要应用。

六方氮化硼作为二维层状材料，具有较高的纵横比。在作为导热填料应用时，六方氮化硼更倾向于平行对齐，并且在平行方向上高度接触。因此，导热复合材料往往表现出各向异性的导热性能，平行方向的导热性能要优于垂直方向。而球形填料则具有各向同性的导热性能，在相同填充量下，更容易在复合材料中构建3D导热网络。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种球形氮化硼导热材料及其制备方法，以同时提升球形氮化硼导热系数。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种球形氮化硼导热材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一部分六方氮化硼粉末I分散在含有表面活性剂的去离子水中，得到悬浮液A；

(2)向悬浮液A中加入金属无机盐I，混合均匀后过滤，得到潮湿粉末B；

(3)将另一部分六方氮化硼粉末II分散在硝酸水溶液中，超声后用去离子水洗涤过滤至中性后加入到过氧化氢水溶液中处理，滤出后用去离子水冲洗、烘干待用；

(4)取金属无机盐II溶于去离子水中，然后加入步骤(3)得到的烘干粉末，混合均匀后过滤，得到潮湿粉末C；

(5)将潮湿粉末B和潮湿粉末C一同加入到去离子水中，搅拌均匀后得到混合液D；

(6)向步骤(5)混合液D中加入聚乙烯醇水溶液，混合均匀后进行喷雾干燥，得到粉体；

(7)将步骤(6)得到的粉体在氧气气氛下煅烧，然后转入惰性气氛中烧结，即得。

优选地，步骤(1)中，所述表面活性剂为烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐中的任意一种或多种，表面活性剂在去离子水中的质量百分比为1～3％；悬浮液A中，六方氮化硼粉末I的质量分数为10～30％。