本发明涉及导热材料,尤其涉及一种高导热尼龙复合材料的制备方法及应用。
背景技术:
1、随着5g时代的到来,新一代高度集成化,高功率的电子设备发展迅速。然而这些电子设备在运行过程中会积累大量的热量,如果热量无法及时散出,会对电子设备的安全性、使用寿命和性能造成严重负面影响。散热成为了影响器件使用效率和寿命的关键因素,这也给热管理材料的综合性能提出了更高的要求。一种理想的策略是将高导热填料与低密度、易加工的高分子聚合物结合起来,形成一种聚合物基导热绝缘复合材料来作为散热器。目前通用的制备方法是利用熔融共混、溶液共混等物理共混的方法,但填料的随机分布和无规排列限制了高分子导热复合材料的有效热传导,使得复合材料的实际导热系数跟预期相差甚远,因此填料的均匀分散和取向排列是获得高导热系数的关键。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明的实施例提供一种高导热尼龙复合材料的制备方法及应用。
2、为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
3、本发明提供一种高导热尼龙复合材料的制备方法,包括以下步骤:
4、a、将氮化硼、纤维素纳米纤维与去离子水配制成分散液;
5、b、将步骤a分散液通过真空辅助抽滤在尼龙网纱表面与孔隙中沉积氮化硼/纤维素纳米纤维,并干燥,得到复合材料,取三层复合材料层叠并热压成型,即得高导热尼龙复合材料。
6、在一些实施例中,在步骤a中,所述氮化硼为六方氮化硼,呈片状,其平均厚度小于100nm,片径为1~3μm。
7、在一些实施例中,在步骤a中,所述纤维素纳米纤维直径为5~20nm,长度为1~3μm,所述尼龙网纱的目数为400目。
8、在一些实施例中,在步骤a中,所述分散液采用下述方法配制:将氮化硼粉末、纤维素纳米纤维与去离子水共混,磁力搅拌30 min和超声分散30 min交替进行并重复4次使其充分混合,接着使用行星式球磨机以300 rpm的转速球磨2h。
9、在一些实施例中,在步骤a中,所述氮化硼与纤维素纳米纤维的质量比为(1:6):1。在一些实施例中,在步骤b中,所述复合材料中氮化硼为7.5wt%~32.8wt%。在一些实施例中,在步骤b中,所述真空辅助抽滤中的滤膜的孔径为0.2μm。在一些实施例中,在步骤b中,所述干燥温度为60℃,干燥时间为6h。在一些实施例中,在步骤b中,所述热压成型采用如下步骤:先在215 ℃、0 mpa的条件下对三层层叠的复合材料保温2.3 min,接着在215 ℃、8 mpa的条件下热压2 min,然后迅速在15 ℃、5 mpa的条件下冷压5 min。本发明还提供一种如上述的制备方法制得的高导热尼龙复合材料在电子封装与电子器件散热中的应用。
10、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
11、通过本发明方法使得bn在尼龙的表面实现了沿平面方向取向的紧密堆叠,形成了重叠互连的结构,构建了丰富的导热路径,与尼龙基体最终形成独特的层压结构,在相对较低的bn负载下为复合材料带来了强大的面内导热能力的同时兼具了优秀的机械性能,和强大的耐弯折能力。这种导热尼龙复合材料在电子封装,电子器件热管理等领域都具有广阔的应用前景。
1.一种高导热尼龙复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤a中,所述氮化硼为六方氮化硼,呈片状,其平均厚度小于100nm,片径为1~3μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤a中,所述纤维素纳米纤维直径为5~20nm,长度为1~3μm,所述尼龙网纱的目数为400目。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤a中,所述分散液采用下述方法配制:将氮化硼粉末、纤维素纳米纤维与去离子水共混,磁力搅拌30 min和超声分散30 min交替进行并重复4次使其充分混合,接着使用行星式球磨机以300 rpm的转速球磨2h。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤a中,所述氮化硼与纤维素纳米纤维的质量比为(1:6):1。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤b中,所述复合材料中氮化硼为7.5wt%~32.8wt%。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤b中,所述真空辅助抽滤中的滤膜的孔径为0.2μm。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤b中,所述干燥温度为60℃,干燥时间为6h。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤b中,所述热压成型采用如下步骤:先在215 ℃、0 mpa的条件下对三层层叠的复合材料保温2.3 min,接着在215 ℃、8 mpa的条件下热压2 min,然后在15 ℃、5 mpa的条件下冷压5 min。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的制备方法制得的高导热尼龙复合材料在电子封装与电子器件散热中的应用。