氮化硼纸及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种氮化硼纸及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着微电子集成与组装技术的飞速发展，电子元器件密度成千万倍地增加，同时工作频率急剧增加。但是，电子产品中的电子元器件高度集成化以及小型化使得单位面积的热量陡然增加。散热能力将显著影响电子元器件的性能和整个系统运行的可靠性，因此及时散热能力就成为影响其使用寿命的重要因素。氮化硼(BN)以其高的导热系数(220W/m.K)，高化学稳定性、高耐腐烛性、高热导率、低热膨胀系数、低介电常数和低介电损耗特点成为散热材料的重要材料之一。但是，由纯BN制备的材料存在质脆，成本较高等问题。虽然聚合物具有低的导热系数(约0.2ff/m.K)，但是其轻质、耐化学腐蚀、易加工成型、电绝缘性能优异、力学及抗疲劳性能优良等特点，使其成为电子材料的重要组成部分。因此，结合BN和聚合物的优势，构建基于BN的高效导热通道，开发BN填充聚合物复合材料对于提高电子器件的工作效率和可靠性具有重要的意义。
[0003]一般来说，提高BN在聚合物中的含量可以提高复合材料的导热系数。但是大量BN填料的添加不可避免带来了复合材料力学性能的下降，如何既提高复合材料的导热性能，又不使复合材料的力学性能下降，同时导致树脂的流动性变差，加工性能变差，因此，如何在提高复合材料导热性能的同时，仍然保持优异的力学强度显得尤为重要。而目前尚无较佳的解决方案，因此还有待于进一步开发。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要提供一种兼具较佳的导热性能和力学强度的氮化硼纸及其制备方法。
[0005]一种氮化硼纸的制备方法，包括如下步骤:
[0006]按照质量比为1:0.05?0.1:20?50将微米氮化硼、表面活性剂和去离子水混合后球磨得到初混液；
[0007]对所述初混液进行超声分散，离心纯化后得到功能化微米氮化硼，接着将所述功能化微米氮化硼与去离子水混合得到功能化微米氮化硼溶液；以及
[0008]将所述功能化微米氮化硼水溶液和水溶性聚合物混匀后，采用真空抽滤的方式制得所述氮化硼纸，其中，所述微米氮化硼与所述水溶性聚合物的质量比为0.95:0.05?
0.8:0.2ο
[0009]在一个实施例中，所述微米氮化硼的粒径为2 μ m?18 μ m。
[0010]在一个实施例中，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基硫酸钠或胆酸钠。
[0011]在一个实施例中，所述将微米氮化硼、表面活性剂和去离子水混合后球磨的操作中，球磨米用球磨罐完成，球磨的速度为10rpm?500rpm，球磨的时间为12h?24h。
[0012]在一个实施例中，所述对所述初混液进行超声分散的操作中，超声分散的功率为200W?1000W，超声分散的时间为6h?24h。
[0013]在一个实施例中，所述离心纯化后得到功能化微米氮化硼的操作具体为:待反应完成后将反应液过滤，保留滤渣并用去离子水洗涤所述滤渣至少三次，所述滤渣即为所述功能化微米氮化硼。
[0014]在一个实施例中，所述水溶性聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
[0015]一种氮化硼纸，采用上述的氮化硼纸的制备方法制备得到；
[0016]所述氮化硼纸按照质量百分比计包括80%?95%的功能化微米氮化硼和5%?20%的水溶性聚合物；
[0017]所述功能化微米氮化硼为微米氮化硼采用表面活性剂表面处理后得到。
[0018]在一个实施例中，所述氮化硼纸的厚度为2 μπι?30 μπι。
[0019]在一个实施例中，所述微米氮化硼的粒径为2 μπι?18 μπι ;
[0020]所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基硫酸钠或胆酸钠；
[0021 ] 所述水溶性聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
[0022]这种氮化硼纸中，功能化微米氮化硼充当“砖”，水溶性聚合物充当“泥”，从而使得这种氮化硼纸的微观结构具有与贝壳类似的“砖-泥”结构，实现了功能化微米氮化硼的有序组装。相对于传统的氮化硼复合材料，这种氮化硼纸兼具较佳的导热性能和力学强度。
【附图说明】
[0023]图1为一实施方式的氮化硼纸的制备方法的流程图；
[0024]图2为一实施方式的氮化硼纸的微观结构示意图；
[0025]图3a为天然贝壳的扫描电子显微镜图片；
[0026]图3b为实施例1制得的氮化硼纸的扫描电子显微镜图片。
【具体实施方式】
[0027]下面主要结合附图及具体实施例对氮化硼纸及其制备方法作进一步详细的说明。
[0028]如图1所示的一实施方式的氮化硼纸的制备方法，包括如下步骤:
[0029]S10、按照质量比为1:0.05?0.1:20?50将微米氮化硼、表面活性剂和去离子水混合后球磨得到初混液。
[0030]微米氮化硼的粒径为2 μ m?18 μ m。
[0031]表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基硫酸钠或胆酸钠。
[0032]将微米氮化硼、表面活性剂和去离子水混合后球磨的操作中，球磨采用球磨罐完成，球磨的速度为10rpm?500rpm，球磨的时间为12h?24h。
[0033]S20、对SlO得到的初混液进行超声分散，离心纯化后得到功能化微米氮化硼，接着将功能化微米氮化硼与去离子水混合得到功能化微米氮化硼溶液。
[0034]对初混液进行超声分散的操作中，超声分散的功率为200W?1000W，超声分散的时间为6h?24h。
[0035]离心纯化后得到功能化微米氮化硼的操作具体为:待反应完成后将反应液过滤，保留滤渣并用去离子水洗涤滤渣至少三次，所述滤渣即为所述功能化微米氮化硼。
[0036]S30、将S20得到的功能化微米氮化硼水溶液和水溶性聚合物混匀后，采用真空抽滤的方式制得氮化硼纸。
[0037]S30中，微米氮化硼与水溶性聚合物的质量比为0.95:0.05?0.8:0.2。
[0038]水溶性聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
[0039]这种氮化硼纸的制备方法制得的氮化硼纸中，功能化微米氮化硼充当“砖”，水溶性聚合物充当“泥”，从而使得这种氮化硼纸的微观结构具有与贝壳类似的“砖-泥”结构，实现了功能化微米氮化硼的有序组装。相对于传统的氮化硼复合材料，这种氮化硼纸的制备方法制得的氮化硼纸兼具较佳的导热性能和力学强度。
[0040]上述氮化硼纸的制备方法制得的氮化硼纸，按照质量百分比计包括80%?95%的功能化微米氮化硼和5 %?20 %的水溶性聚合物。
[0041]功能化微米氮化硼为微米氮化硼采用表面活性剂表面处理后得到。
[0042]氮化硼纸的厚度为2 μ m?30 μ m。
[0043]微米氮化硼的粒径为2 μ m?18 μ m。
[0044]表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基硫酸钠或胆酸钠。
[0045]水溶性聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
[0046]这种氮化硼纸的结构如图2所示，功能化微米氮化硼充当“砖”，水溶性聚合物充当“泥”，从而使得这种氮化硼纸的微观结构具有与贝壳类似的“砖-泥”结构，实现了功能化微米氮化硼的有序组装。相对于传统的氮化硼复合材料，这种氮化硼纸兼具较佳的导热性能和力学强度。
[0047]测试后发现，这种氮化硼纸的拉伸强度在10MPa以上，导热系数在6.0ff/m.K以上。
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