[发明专利]一种高导热多层梯度结构环氧树脂复合介质的制备方法及应用

说明书

一种高导热多层梯度结构环氧树脂复合介质的制备方法及应用，涉及导热绝缘材料技术领域。本发明的目的是为了解决目前采用无机填料掺杂的环氧树脂在提升环氧树脂导热性能的同时会降低复合材料绝缘性能的问题。方法：本发明利用聚碳酸酯分子链和环氧聚合物分子链之间的协同作用，有助于纺丝纤维的稳定和重组，无机填料沿平面外方向均呈梯度分布，实现一种填料在聚合物复合材料中呈梯度结构分布的多层复合介质。这种独特的结构使得多层梯度薄膜具有优越的面外导热系数以及优异的电绝缘性能，与单层环氧树脂复合薄膜相比，热导率和绝缘性能均有很大的提升。本发明可获得一种高导热多层梯度结构环氧树脂复合介质的制备方法及应用。

技术领域

本发明涉及导热绝缘材料技术领域，具体涉及一种高导热多层梯度结构环氧树脂复合介质的制备方法及应用。

背景技术

电子材料是发展微电子工业的基础，作为生产集成电路的主要结构材料—环氧塑封料随着芯片技术的发展也正在飞速发展，并且塑封料技术的发展将大大促进微电子工业的发展。目前集成电路正向高集成化、布线细微化及表面安装技术发展，与此相适应的塑封料研究开发趋势是使材料具有高可靠性、高导热、高耐焊、高玻璃化温度、低膨胀、低介电常数及易加工等性能特征。

根据研究现状可知，当前主要采用两种方法来提高环氧树脂的导热性能：一是基于分子结构调控环氧树脂导热性能的本征改性研究，即对环氧树脂分子链结构进行一系列的调控，在环氧树脂基体内部形成规整有序的液晶结构来提高其结晶度或取向度，赋予材料一些新的物理性能和力学性能，还会提高环氧树脂材料的热导率，然而这个基于分子结构调控环氧树脂单体多数熔点较高，固化过程要在高温熔融下完成，固化工艺难度较大，成本较高。二是基于无机高导热填料掺杂的环氧树脂导热性能改性研究，即通过在环氧树脂材料中添加一些高导热无机微米、纳米填料，结合制备工艺优化获得填充型导热环氧树脂。

然而，在提升环氧树脂导热性能的同时，无机填料的掺杂对复合材料绝缘性造成影响，因此开发兼具高导热与高绝缘的填充型环氧树脂的问题和挑战依然存在。近年来，由于不同层的互补性，构建多层结构被证明是制造高性能功能复合材料、储能材料的有效方法，同时发现导热填料在聚合物复合材料内的分布对导热性和电绝缘性能起着重要的作用，但多层梯度结构对于导热性能改善的设计目前尚未探索。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前采用无机填料掺杂的环氧树脂在提升环氧树脂导热性能的同时会降低复合材料绝缘性能的问题，而提供一种高导热多层梯度结构环氧树脂复合介质的制备方法及应用。

一种高导热多层梯度结构环氧树脂复合介质的制备方法，按以下步骤进行：

步骤一：取10份等体积的N,N-二甲基甲酰胺溶液对应加入到1-10号容器中，另取10份六方氮化硼，按照加入六方氮化硼的质量比为0：2：4：6：8：8：6：4：2：0或3：3.5：4：4.5：5：5：4.5：4：3.5：3的顺序对应加入到1-10号容器中，磁力搅拌30～50min后，再超声清洗40～60min，得到10组填料；

步骤二：将10等份的环氧树脂与N,N-二甲基甲酰胺组成混合溶液对应加入到步骤一中的10组填料中，在磁力搅拌的同时，向1-10号容器中均加入等量的固化剂和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，混合均匀后，得到10组环氧树脂混合溶液，所述的环氧树脂的质量、固化剂的体积与2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚的体积的比为(100～120)：(80～100)：1；

步骤三：向步骤二中的10组环氧树脂混合溶液中均加入等量的聚碳酸酯颗粒，磁力搅拌至聚碳酸酯颗粒完全溶解，得到10组环氧树脂/聚碳酸酯混合溶液纺丝前驱液；

六方氮化硼的总质量、每份环氧树脂与每份聚碳酸酯颗粒的质量比为1：0.2：0.2；