一種混雜填充高導熱復合澆注料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于復合材料制備技術領域，特別涉及一種混雜填充高導熱復合澆注料的制備方法。
【背景技術】
[0002]環(huán)氧樹脂灌封材料廣泛應用于電子封裝領域，對于用環(huán)氧樹脂灌封材料對電子的封裝，為了降低電子封裝材料的線膨脹系數(shù)、提高電子封裝材料的熱傳導性能、改善電子元器件的散熱，通常需要在灌封材料里添加一定量的無機粉體。
[0003]現(xiàn)有環(huán)氧電子封裝材料中所添加的無機粉體比較單一，主要是硅微粉或稱石英粉。硅微粉的優(yōu)點之一是價格低廉，另一個優(yōu)點是密度比較小，只有2.2-2.65g/cm3，在環(huán)氧電子封裝材料固化過程中粉體不容易因重力作用而發(fā)生沉淀；缺點是導熱系數(shù)比較低，只有5~9W/(m.k)左右，故現(xiàn)有采用硅微粉填充的澆注料的導熱系數(shù)比較低，只有0.5-0.6W/(m.k)左右，不利于灌封電子元器件的散熱和降低運行溫度。
[0004]隨著粉體加工技術的發(fā)展，相當一批具有更高導熱系數(shù)的無機粉體的制造成本有了大幅度的降低，例如目前氧化鋁粉的銷售就已經(jīng)接近硅微粉，而氧化鋁粉的導熱系數(shù)高達28~30W/(m -k)。僅從制作成本的角度，已經(jīng)可以將這些具有更高導熱系數(shù)的無機粉體應用于環(huán)氧電子灌封材料的制造，而且通過對不同大小和種類的導熱填料改性及優(yōu)化配備，可以大幅提高灌封材料的熱傳導性能，改善灌封電子元器件的散熱，降低灌封電子元器件的溫升。
[0005]將導熱系數(shù)更高的無機粉體應用于環(huán)氧灌封材料的困難主要在于:這些導熱系數(shù)比較高的粉體，一般密度都比較大，澆注料在固化過程中比較容易發(fā)生沉降；再者就是導熱填料需要一定的處理改性和大小組合優(yōu)化，使結合更加好，這是高導熱無機粉體應用于環(huán)氧電子灌封材料需要解決的技術難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種混雜填充高導熱復合澆注料的制備方法。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明通過采用高導熱無機粉體替代現(xiàn)有技術使用的硅微粉作為填料的方法而且通過大小粒徑不同的導熱填料組合混雜填充及改性優(yōu)化來提高澆注料的導熱系數(shù)。為了消除高導熱無機粉體由于密度比較大容易發(fā)生沉降的現(xiàn)象，本發(fā)明采取了三個技術措施:一是采用密度小、導熱系數(shù)高、價格低的納米鋁粉和優(yōu)良導熱性能的納米碳管組合優(yōu)化大幅提高導熱系數(shù)；二是選擇羥基含量較高的增韌劑，在改善固化物耐沖擊韌性的同時，加強無機粉體與基體樹脂分子之間的作用力；三是優(yōu)化澆注料的配方和混膠脫泡工藝，控制物料粘度在可操作的范圍內(nèi)且盡可能大一些，進一步減緩高導熱無機粉體的沉降。
[0008]具體步驟為: (I)按照以下質(zhì)量比稱取原料，液體環(huán)氧樹脂:增韌劑:固化劑:促進劑:混雜填料=110:8-16:80-110:0.4-0.6:30-50。
[0009](2)將步驟⑴稱取的液體環(huán)氧樹脂投入第一個薄層脫泡釜中，開動攪拌，升溫至85~95°C時投入二分之一量步驟(I)稱取的混雜填料，攪拌均勻后減壓脫泡，于100~105°C且100~200Pa條件下脫泡至無氣泡放出為止，得到A組分。
[0010](3)將步驟(I)稱取的增韌劑和固化劑投入第二個薄層脫泡釜中，開動攪拌后投入步驟(I)稱取的促進劑，升溫至80~90°C時投入剩余的步驟(I)稱取的混雜填料，攪拌均勻后減壓脫泡，于90~100°C且100~200Pa條件下脫泡至無氣泡放出為止，得到B組分。
[0011](4)將步驟(2)制得的A組分轉(zhuǎn)移到第三個薄層脫泡釜中，開動攪拌，控制物料溫度穩(wěn)定在80~90°C后，再投入步驟(3)制得的B組分，在80~90°C且100~200Pa條件下攪拌脫泡0.5小時，即制得混雜填充高導熱復合澆注料。該澆注料能夠用于電子封裝真空澆注成型。
[0012]所述液體環(huán)氧樹脂為雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂。
[0013]所述增韌劑為脂肪族聚醚多元醇或芳香族聚醚多元醇。
[0014]所述固化劑為甲基六氫化鄰苯二甲酸酐或甲基耐迪克酸酐。
[0015]所述促進劑為N，N, - 二甲基芐胺或液體咪唑。
[0016]所述混雜填料按如下方法制備:稱取等質(zhì)量的碳納米管和納米氮化硼粉攪拌混合，同時向其中加入占混合物質(zhì)量0.5~3%的偶聯(lián)劑進行表面處理，處理溫度設置為60-800C，處理時間為90分鐘，然后在120°C下干燥4小時，即制得混雜填料；所述碳納米管粒徑為100~1000納米，納米氮化娃粉體粒徑為1~100納米，所述偶聯(lián)劑是娃燒偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鈦鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。
[0017]本發(fā)明方法操作簡單，制造成本低，設備簡單，且制得的混雜填充高導熱復合澆注料澆注成型后的復合材料具有導熱系數(shù)高、散熱效果好和質(zhì)量輕的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0018]實施例:
(I)按照以下質(zhì)量稱取原料，CYD128環(huán)氧樹脂110kg，聚四氫呋喃二醇12kg，甲基六氫化鄰苯二甲酸酐95kg，N, N, - 二甲基節(jié)胺0.5kg，混雜填料40kg。
[0019](2)將步驟(I)稱取的CYD128環(huán)氧樹脂投入第一個薄層脫泡釜中，開動攪拌，升溫至90°C時投入20kg步驟(I)稱取的混雜填料，攪拌均勻后減壓脫泡，于100°C且150Pa條件下脫泡至無氣泡放出為止，得到A組分。
[0020](3)將步驟(I)稱取的聚四氫呋喃二醇和甲基六氫化鄰苯二甲酸酐投入第二個薄層脫泡釜中，開動攪拌后投入步驟(I)稱取的N，N，-二甲基芐胺，升溫至85°C時投入剩余的20kg步驟(I)稱取的混雜填料，攪拌均勻后減壓脫泡，于95°C且150Pa條件下脫泡至無氣泡放出為止，得到B組分。
[0021](4)將步驟(2)制得的A組分轉(zhuǎn)移到第三個薄層脫泡釜中，開動攪拌，控制物料溫度穩(wěn)定在85°C后，再投入步驟(3)制得的B組分，在85°C且150Pa條件下攪拌脫泡0.5小時，即制得混雜填充高導熱復合澆注料。
[0022]所述混雜填料按如下方法制備:稱取等質(zhì)量的碳納米管和納米氮化硼粉攪拌混合，同時向其中加入占混合物質(zhì)量2%的KH560進行表面處理，處理溫度設置為70°C，處理時間為90分鐘，然后在120°C下干燥4小時，即制得混雜填料；所述碳納米管粒徑為700納米，納米氮化娃粉體粒徑為80納米。
[0023]本實施例制得的混雜填充高導熱復合澆注料在150°C下固化5小時后，所得固化物的導熱系數(shù)為2.75w/ (m.k);工件上部密度2.455g/cm3，工件下部密度為2.464 g/cm3；沖擊強度為17kJ/m2;彎曲強度140MPa ;熱變形溫度為115°C;擊穿場強為29kv/cm3;線膨脹系數(shù)為43x10 6K \均較為優(yōu)異。
【主權項】
1.一種混雜填充高導熱復合澆注料的制備方法，其特征在于具體步驟為: (1)按照以下質(zhì)量比稱取原料，液體環(huán)氧樹脂:增韌劑:固化劑:促進劑:混雜填料=110:8-16:80-110:0.4-0.6:30-50 ； (2)將步驟(I)稱取的液體環(huán)氧樹脂投入第一個薄層脫泡釜中，開動攪拌，升溫至.85~95°C時投入二分之一量步驟(I)稱取的混雜填料，攪拌均勻后減壓脫泡，于100~105°C且100~200Pa條件下脫泡至無氣泡放出為止，得到A組分； (3)將步驟(I)稱取的增韌劑和固化劑投入第二個薄層脫泡釜中，開動攪拌后投入步驟(I)稱取的促進劑，升溫至80~90°C時投入剩余的步驟(I)稱取的混雜填料，攪拌均勻后減壓脫泡，于90~100°C且100~200Pa條件下脫泡至無氣泡放出為止，得到B組分； (4)將步驟(2)制得的A組分轉(zhuǎn)移到第三個薄層脫泡釜中，開動攪拌，控制物料溫度穩(wěn)定在80~90°C后，再投入步驟(3)制得的B組分，在80~90°C且100~200Pa條件下攪拌脫泡.0.5小時，即制得混雜填充高導熱復合澆注料； 所述液體環(huán)氧樹脂為雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂； 所述增韌劑為脂肪族聚醚多元醇或芳香族聚醚多元醇； 所述固化劑為甲基六氫化鄰苯二甲酸酐或甲基耐迪克酸酐； 所述促進劑為N，N, -二甲基芐胺或液體咪唑； 所述混雜填料按如下方法制備:稱取等質(zhì)量的碳納米管和納米氮化硼粉攪拌混合，同時向其中加入占混合物質(zhì)量0.5~3%的偶聯(lián)劑進行表面處理，處理溫度設置為60~80°C，處理時間為90分鐘，然后在120°C下干燥4小時，即制得混雜填料；所述碳納米管粒徑為.100?1000納米，納米氣化娃粉體粒徑為I?100納米，所述偶聯(lián)劑是娃燒偶聯(lián)劑、欽酸酯偶聯(lián)劑或鈦鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混雜填充高導熱復合澆注料的制備方法。將液體環(huán)氧樹脂投入薄層脫泡釜中，開動攪拌，升溫至85~95℃時投入混雜填料，攪拌均勻后減壓脫泡至無氣泡放出為止，得到A組分；將增韌劑和固化劑投入第二個薄層脫泡釜中，開動攪拌后投入促進劑，升溫至80~90℃時投入剩余的混雜填料，攪拌均勻后減壓脫泡至無氣泡放出為止，得到B組分；將A組分轉(zhuǎn)移到第三個薄層脫泡釜中，開動攪拌，控制物料溫度穩(wěn)定在80~90℃后，再投入B組分，在80~90℃且100~200Pa條件下攪拌脫泡0.5小時，即制得混雜填充高導熱復合澆注料。本發(fā)明操作簡單，制造成本低，且制得的混雜填充高導熱復合澆注料澆注成型后的復合材料性能優(yōu)異。
【IPC分類】C08L71/08, C08K9/06, C08K3/38, C08K13/06, C08K7/24, C08L63/00
【公開號】CN105175993
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】徐旭, 潘露露, 陸紹榮
【申請人】桂林理工大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月27日