本发明涉及电子材料领域，具体涉及一种聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料及其制备方法。
背景技术：
目前电子产品的电路设计越来越复杂，呈密集化、小型化趋势。这些电子电器设备会产生大量热量，这些热量若不能及时排出，积聚到一定程度势必会对电子电器的元器件及设备本身造成损害。所以必须将其产生的多余热量及时、有效地传递到周围环境中去。在散热工业中传统的金属材料，因其制品的几何形状受到很大限制，并且此种散热装置与电子元件表面存在一定间隙，从而越来越容易地被一些热界面材料替代。
高分子材料电绝缘性能优异，但导热系数非常低，一般为0.2w/m.k，仅是金属材料的百分之一到千分之一。对于一些既要有高导热、同时又有绝缘性要求的应用场合目前比较常规的方法是在高分子基材料中添加具有高导热系数和高阻抗的无机填料(氮化铝、氮化硅等)，cn02825187.3、cn200880011625.0和cn201010194959.5等专利都是采用这种方法。但采用这种方法制备的材料，由于导热填料的大量添加使复合材料的力学性能受到了严重的损害，同时导热性能的提高也不显著，一般很难高于2w/m.k。对于led散热器、电器散热器等需要利用散热器面积快速传热的情况，如果材料的导热系数小，则其在长度方向上的热传导就非常困难，热量都集中在很小的区域中无法扩散，导致散热器的有效面积没有充分利用，影响了散热效率。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有导热绝缘复合材料存在的导热系数低、力学性能差的缺陷，提供一种聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料及其制备方法；本发明利用高分子的交联和有机-无机杂化原理，使其具有导热系数大，力学性能好的优点，促进了导热绝缘材料在需要快速散热的电子器件上的应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料，包括以下重量份原材料制备而成：30-60份的聚氨酯树脂，5-10份的氨基丙醇，10-25份的聚丙烯酸酯，2-5份的氯乙酸，2-5份的纳米氮化硅，3-6份的纳米碳纤维，2-5份的纳米三氯化锑，1-3份的偶联剂，1-5份的交联剂。
一种聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料，利用多种有机物的相互交联聚合，形成结构稳定，力学性能优异的高分子三维网络结构，同时在三维网络结构中杂化不同导热材料，氮化硅-碳纤维-三氯化锑三者形成一个立体散热结构，散热速度增加，导热性能增大；同时，三维网络结构使聚合物力学性能增加，其工作温度更高；该导热绝缘复合材料使用范围更大，有利于电子行业的发展。
优选的，其中所述的聚氨酯树脂聚合度为200-500，聚合度太大，分子链太长，形成的三维网络结构稳定差，复合材料熔点降低；聚合度太小，分子链太短，不利于导热材料的杂化和嵌入，导热材料分散不规则，可能产生团聚现象，产品导热性能降低。
优选的，其中所述的聚丙烯酸酯聚合度为40-80，聚合度太大，分子链太长，形成的三维网络结构稳定差，复合材料力学性能降低；聚合度太小，分子链太短，不利于导热材料的杂化和嵌入，导热材料分散不规则，可能产生团聚现象，产品导热性能降低。
优选的，其中所述的纳米氮化硅的粒径为20-60纳米，粒径太大，不利于导热材料的在三维网络结构中的杂化和嵌入，导热材料分散不规则，可能产生团聚现象，产品导热性能降低，粒径太小，分散困难，容易团聚。
优选的，其中所述的纳米碳纤维的直径为2-5nm，长度为10-50nm，直径和长度太大，不利于导热材料的在三维网络结构中的杂化和嵌入，导热材料分散不规则，可能产生团聚现象，产品导热性能降低，直径为2-5nm，长度为10-50nm太小，分散困难，容易团聚，难以构建立体散热体系。
优选的，其中所述的纳米三氯化锑的粒径为20-50纳米，粒径太大，不利于导热材料的在三维网络结构中的杂化和嵌入，导热材料分散不规则，可能产生团聚现象，产品导热性能降低，粒径太小，分散困难，容易团聚。
优选的，其中所述的偶联剂为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂对导热材料的偶联效果最好。
优选的，所述一种聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料，包括以下重量份原材料制备而成：40-50份的聚氨酯树脂，5-8份的氨基丙醇，15-20份的聚丙烯酸酯，2-3份的氯乙酸，2-3份的纳米氮化硅，2-3份的纳米碳纤维，4-6份的纳米三氯化锑，1-2份的偶联剂、2-3份的交联剂。
为了实现上述发明目的，进一步的，本发明提供了一种聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氮化硅、纳米碳纤维、纳米三氯化锑分散在氨基丙醇中形成悬浮液；
（2）将步骤1得到的悬浮液与氯乙酸、偶联剂进行酯化、偶联反应，得氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物；
（3）将步骤2得到的氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物与聚氨酯树脂，聚丙烯酸酯，交联剂混合后进行交联反应，得聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料。
一种聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料的制备方法，先将导热材料通过氨基丙醇均匀分散开，再利用酯化反应和偶联剂将合成的酯与导热材料偶联，形成氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物，从而使导热材料均匀规则的排列分散在三维网络结构中，不会团聚，并形成氮化硅-碳纤维-三氯化锑立体散热结构，散热速度增加，导热性能增大；最后通过与其它高分子材料的交联，形成了具有三维网络结构的聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料，使聚合物力学性能增加，其工作温度更高；该聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料的制备方法简单、稳定、可靠，适合聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料的大规模、工业化生产。
优选的，所述酯化反应温度为120-150℃，反应温度过高，反应剧烈，控制困难，反应温度过低，反应速度慢，生产周期长。
优选的，所述酯化反应时间为2-5h，反应时间过长，生产周期长，效率低，反应时间过短，反应不完全，产品导热性能降低。
优选的，所述交联反应温度为180-250℃，交联温度过高，交联过渡，形成的三维网络结构不规则，产品性能降低，交联温度过低，反应时间太长，生产周期长。
优选的，所述交联反应的时间为1-3h，反应时间过长，生产周期长，效率低，反应时间过短，反应不完全，产品导热性能降低。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料含有三维网络结构和氮化硅-碳纤维-三氯化锑立体散热结构，具有更高的导热性能和力学性能。
2、本发明聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料的制备方法先通过酯化和杂化，再利用交联，将导热材料均分散在三维网络结构体系中，并行成氮化硅-碳纤维-三氯化锑立体散热结构，从而增加了复合材料的散热速度。
3、本发明聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料的制备方法简单、稳定、可靠，适合聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料的大规模、工业化生产。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
（1）将3重量份的纳米氮化硅、5重量份的纳米碳纤维、4重量份的纳米三氯化锑分散在10重量份的氨基丙醇中形成溶液；
（2）将步骤1得到的溶液与3重量份的氯乙酸、2重量份的硅烷偶联剂在120℃的条件下进行酯化、偶联反应5h，得氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物；
（3）将步骤2得到的氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物与20重量份的聚合度为200的聚氨酯树脂，5重量份的聚合度为40的聚丙烯酸酯，2重量份的交联剂混合后在180℃的温度下进行交联反应3h，得聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料。
实施例2
（1）将2重量份的纳米氮化硅、3重量份的纳米碳纤维、6重量份的纳米三氯化锑分散在5重量份的氨基丙醇中形成溶液；
（2）将步骤1得到的溶液与2重量份的氯乙酸、1重量份的偶联剂在150℃的温度下进行酯化、偶联反应2h，得氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物；
（3）将步骤2得到的氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物与15重量份的聚合度为500的聚氨酯树脂，10重量份的聚合度为80的聚丙烯酸酯，3重量份的交联剂混合后在250℃的温度下进行交联反应1h，得聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料。
实施例3
（1）将2重量份的纳米氮化硅、3重量份的纳米碳纤维、5重量份的纳米三氯化锑分散在5重量份的氨基丙醇中形成溶液；
（2）将步骤1得到的溶液与5重量份的氯乙酸、1重量份的偶联剂进行酯化、偶联反应，得氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物；
（3）将步骤2得到的氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物与30重量份的聚氨酯树脂，10重量份的聚丙烯酸酯，1重量份的交联剂混合后进行交联反应，得聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料。
实施例4
（1）将5重量份的纳米氮化硅、5重量份的纳米碳纤维、3重量份的纳米三氯化锑分散在15重量份的氨基丙醇中形成溶液；
（2）将步骤1得到的溶液与2重量份的氯乙酸、3重量份的偶联剂进行酯化、偶联反应，得氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物；
（3）将步骤2得到的氯乙酸氨基丙醇酯杂化混合物与60重量份的聚氨酯树脂，5重量份的聚丙烯酸酯，1重量份的交联剂混合后进行交联反应，得聚氨酯树脂基高导热绝缘复合材料。