本發(fā)明屬于無機復合填料的，更具體涉及一種高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法及應用。

背景技術：

1、隨著電氣電子設備向高功率密度化、小型輕化和高集成化方向發(fā)展，設備單位體積內所產生的熱量急劇增加，熱量的不斷積累及由此產生的升溫會加速絕緣電介質的老化失效，極大地降低電氣電子設備運行地可靠性和壽命。對電器而言，每超過額定溫度2℃，可靠性降低10％。變壓器繞組溫度每增加6℃，預期壽命縮短一半，因此需要進一步提高電氣電子設備的散熱性能，然而提高絕緣材料的熱導率是增強電氣電子設備散熱能力的根本途徑。常見的導熱填料有氮化硼、氮化鋁、氮化硅、氧化鋁、氧化鎂等等，其中氮化硼是一種高熱導率的導熱填料，結構穩(wěn)定、高熱導率(理論值為1700-2000w/(m·k))，同時保持絕緣特性、低膨脹系數(shù)、耐酸堿腐蝕，但氮化硼僅在邊緣上存在微量的羥基和氨基，反應位點較少，所以氮化硼與基質材料的親和力差，因此需要對其表面改性以增強與基體的親和力并改善其在基體中的分散性。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法及應用。本發(fā)明利用強堿溶液擴大二維材料氮化硼的層間距，并將羥基接在氮化硼的表面；在氮化硼表面引入羥基不僅可以改善氮化硼在基體中的分散性，還能提供大量的反應位點，實現(xiàn)高靈活性、高特異性的化學反應，通過離心機高速分離得到氮化硼納米片；通過聚乙烯吡咯烷酮對氮化硼納米片進行表面修飾，再用二氧化硅與氮化硼納米片形成sio2@bnns復合填料，結合性更好且導熱系數(shù)更高。將獲得的高導熱sio2@bnns復合填料添加到有機硅灌封膠中增加其熱導率。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法，按質量份計，包括如下步驟:

4、(1)將3-4份氫氧化鈉和4-6份氫氧化鉀混合后，向其中逐滴加入50-60份乙醇溶液，并加入1-2份氮化硼，攪拌均勻；

5、(2)將步驟(1)所得的混合溶液倒入反應釜中進行水熱反應；

6、(3)反應完成后經離心、干燥、研磨，即得到bnns；

7、(4)取步驟(3)所得的bnns和0.1-0.2份聚乙烯吡咯烷酮溶于16-30份無水乙醇中，攪拌至混合均勻；

8、(5)取0.4-0.7份氨水和1.3-2.0份正硅酸乙酯混合，并將其與步驟(4)所得溶液混合并充分攪拌，干燥后研磨得到sio2@bnns復合填料。

9、進一步優(yōu)選的，步驟(1)中，所述乙醇溶液的質量濃度為50％。

10、進一步優(yōu)選的，步驟(1)中，所述攪拌為：室溫下攪拌，轉速400-600r/min，持續(xù)攪拌時間2-3h。

11、進一步優(yōu)選的，步驟(2)中，所述水熱反應的條件為：溫度140-160℃，反應時間3-6h。水熱反應條件有利氮化硼表面引入羥基，溫度過低不利于堿性物質分解，溫度過高金屬氫氧化物會發(fā)生氧化。

12、進一步優(yōu)選的，步驟(3)中，所述離心的條件為：轉速5000-6000r/min，單次離心8-10min，離心2-3次。

13、進一步優(yōu)選的，步驟(4)中，所述無水乙醇的質量濃度不小于99.5％。

14、進一步優(yōu)選的，步驟(4)中，所述攪拌為：室溫下攪拌，轉速400-600r/min，持續(xù)攪拌時間2-3h。

15、進一步優(yōu)選的，步驟(5)中，所述氨水的質量濃度為25-28％。氨水的作用是催化正硅酸乙酯的水解，在氨水的弱堿性條件下，羥基直接通過親核攻擊與正硅酸乙酯作用，形成一個五配位的過渡態(tài)，羥基的進攻使硅原子核帶負電，并導致電子云向另一側的-or基團偏移，由于羥基與硅原子的鍵合強于醇基，致使該基團的si-o鍵被削弱，最終醇基離開硅原子，完成水解反應。氨水與正硅酸乙酯的質量比為1:3，添加的正硅酸乙酯的量過少，二氧化硅不能完全包覆氮化硼，正硅酸乙酯添加量過多，在氮化硼表面覆蓋厚厚一層二氧化硅，復合材料的熱導率降低。

16、進一步優(yōu)選的，步驟(5)中，所述攪拌為：室溫下攪拌，轉速400-600r/min，持續(xù)攪拌時間12-24h。

17、本發(fā)明的技術方案之二：一種上述制備方法制得的高導熱sio2@bnns復合填料在有機硅灌封膠中的應用。

18、進一步優(yōu)選的，所述應用包括如下步驟：將乙烯基硅油、含氫硅油、sio2@bnns復合填料和催化劑混合，室溫下固化即可得到高導熱有機硅灌封膠，sio2@bnns復合填料的添加量為乙烯基硅油和含氫硅油總質量的5-20％。

19、導熱填料大量填充會造成體系粘度上升，嚴重限制產品的應用領域。制備所得的高導熱sio2@bnns復合填料也可用于塑料、導熱橡膠、導熱塑料、導熱硅脂、導熱雙面膠等不同材料中。

20、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：(1)工藝簡單、產量高；(2)實現(xiàn)了bn的表面功能化以減少界面聲子散射并降低界面熱阻；(3)實現(xiàn)超薄bnns的脫層，最佳地利用其極高的面內導熱系數(shù)；(4)用于有機硅灌封膠中具有優(yōu)異的導熱性能。

技術特征：

1.一種高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法，其特征在于，按質量份計，包括如下步驟:

2.如權利要求1所述高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述乙醇溶液的質量濃度為50％。

3.如權利要求1所述高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述攪拌為：室溫下攪拌，轉速400-600r/min，持續(xù)攪拌時間2-3h。

4.如權利要求1所述高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述水熱反應的條件為：溫度140-160℃，反應時間3-6h。

5.如權利要求1所述高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述離心的條件為：轉速5000-6000r/min，單次離心8-10min，離心2-3次。

6.如權利要求1所述高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述無水乙醇的質量濃度不小于99.5％；所述攪拌為：室溫下攪拌，轉速400-600r/min，持續(xù)攪拌時間2-3h。

7.如權利要求1所述高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述氨水的質量濃度為25-28％。

8.如權利要求1所述高導熱sio2@bnns復合填料的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述攪拌為：室溫下攪拌，轉速400-600r/min，持續(xù)攪拌時間12-24h。

9.一種如權利要求1-8任一項所述制備方法制得的sio2@bnns復合填料在有機硅灌封膠中的應用。

10.如權利要求9所述應用，其特征在于，包括如下步驟：將乙烯基硅油、含氫硅油、sio2@bnns復合填料和催化劑混合，室溫下固化即可得到有機硅灌封膠，sio2@bnns復合填料的添加量為乙烯基硅油和含氫硅油總質量的5-20％。

技術總結
本發(fā)明涉及無機復合填料的技術領域，公開了一種高導熱SiO2@BNNS復合填料的制備方法及應用，按質量份計，包括如下步驟:(1)將3?4份氫氧化鈉和4?6份氫氧化鉀混合后，向其中逐滴加入50?60份乙醇溶液，并加入1?2份氮化硼，攪拌均勻；(2)將步驟(1)所得的混合溶液倒入反應釜中進行水熱反應；(3)反應完成后得到BNNS；(4)取BNNS和0.1?0.2份聚乙烯吡咯烷酮溶于16?30份無水乙醇中；(5)取0.4?0.7份氨水和1.3?2.0份正硅酸乙酯混合，并將其與上述溶液混合，干燥后研磨得到復合填料。本發(fā)明中復合填料不僅可以改善在基體中的分散性，還能提供大量的反應位點，進而提高導熱性。

技術研發(fā)人員：吳諶情,萬軍民,王秉,彭志勤
受保護的技術使用者：浙江理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10