[發明專利]一種絕緣導熱粉體、材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210543932.1
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103865496B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 胡軍輝;劉建州
• 申請（專利權）人: 深圳市百柔新材料技術有限公司
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;H01B17/60;H01B17/64;C08L101/00;C08L21/00;C08K9/10;C08K3/04;C08K3/22;C09D7/12;C09D5/25
• 代理公司: 深圳市神州聯合知識產權代理事務所(普通合伙)44324
• 代理人: 鄧揚

【技術領域】

本發明涉及一種絕緣導熱粉體、基于該絕緣導熱粉體的絕緣導熱材料及其制備方法。

【背景技術】

超過55％的電子元件鼓掌是由運行時溫度上升所致，所以電子元件的散熱非常重要，而如果要使電子元件的散熱效果好，就必須用非常良好的導熱材料將電子元件上的熱量傳導到其他的散熱器件上。在眾多的導熱材料中，金剛石的導熱率在室溫下是銅的5倍，同時金剛石還具有非磁性和不良導電性等優良性能，所以從理論上來說，金剛石是非常好的應用于電子元件間的導熱材料的。但是由于金剛石的成本非常昂貴，加工困難，所以將金剛石用于電子元件間的導熱是不實際的。

石墨具有與金剛石相似的微觀結構，與金剛石不同的是，石墨是層狀結構，層與層之間是范德華力，作用比較弱，具有導電性，但是，由于石墨的層與層之間沒有形成晶格結構，所以石墨的導熱性要明顯小于金剛石。

對于電子元件等散熱的導熱材料來說需要具備絕緣和導熱兩個必要的條件。石墨的成本非常低廉，將石墨引入到電子元件的導熱材料中，必須提高石墨的導熱性能，同時還需要降低石墨的導電性能，怎么樣使石墨的導熱性能增加，同時又能夠使石墨變得絕緣，是本領域的一大難題。

【發明內容】

本發明的目的就是為了解決現有技術存在的問題，提出了一種絕緣導熱粉體、基于該絕緣導熱粉體的絕緣導熱材料及其制備方法，本發明的絕緣導熱粉體具有導熱率高同時絕緣性好的優點，可以增加到各種塑料、橡膠或者樹脂基材中形成優良的絕緣導熱材料。

本發明的具體技術方案如下：

本發明提供一種絕緣導熱粉體，其特征在于，該絕緣導熱粉體包括石墨插層復合物顆粒，所述石墨插層復合物顆粒的微觀結構包括多個石墨晶粒、分布在單個石墨晶粒的碳原子層之間以及分布在兩石墨晶粒間隙的納米級導熱絕緣金屬氧化物，所述石墨插層復合物顆粒表面還包覆有導熱絕緣金屬氧化物。

該絕緣導熱粉體還包括分離于石墨插層復合物外的導熱絕緣金屬氧化物顆粒，按照重量百分比計，所述絕緣導熱金屬氧化物顆粒和石墨插層復合物顆粒分別占0.1％～20％和80％～99.9％。

所述石墨插層復合物的粒徑為100nm～100μm，所述分布在單個石墨晶粒的碳原子層之間以及分布在兩石墨晶粒間隙的納米級導熱絕緣金屬氧化物的厚度范圍為0.01～100nm，所述石墨插層復合物表面的金屬氧化物的的厚度范圍為1～500nm。

納米金屬氧化物包括納米氧化鋁和納米氧化鈦的一種或多種。

本發明還提供一種絕緣導熱材料，其特征在于，該絕緣導熱材料包括如上所述的絕緣導熱粉體和絕緣基料，所述絕緣導熱粉體分散與所述絕緣基料中，按重量百分比計，所述絕緣導熱粉體和絕緣基料的重量百分比分別為：1～90％和10％～99％。

所述基料為塑料、橡膠或可成膜樹脂。

本發明另提供一種如上所述的絕緣導熱粉體的制備方法，其特征在于，該方法包括：

將石墨粉和液態的有機金屬化合物添加到高壓反應釜中，攪拌1～30分鐘后，再加壓靜置0.5～10小時，使有機金屬化合物滲透到單個石墨晶粒的碳原子層之間和兩石墨晶粒間隙，將反應物從高壓反應釜中倒出后，過濾，再將濾渣加熱或煅燒，使有機金屬化合物分解成金屬氧化物，制得絕緣導熱粉體。

所述高壓反應釜中的壓強為5～20個標準大氣壓。

所述有機金屬化合物包括有機鋁和有機鈦中的一種或多種。

所述有機鋁為異丙醇鋁，有機鈦為異丙醇鈦和鈦酸酯中一種或兩種。

本發明又提供一種如上所述的絕緣導熱材料的制備方法，其特征在于，該方法包括：

按重量份計，將1～90份的絕緣導熱粉體分散到10～99份的基料中，形成絕緣導熱材料。

所述基料為塑料、橡膠或可成膜樹脂。

本發明有益的技術效果在于：

通過使納米級的絕緣導熱金屬氧化物填充于單個石墨晶粒的碳原子層間以及兩石墨晶粒間隙，而增加石墨的碳原子層間的導熱性能進而提高石墨整體的導熱性能；同時通過絕緣的金屬氧化物在單個石墨晶粒的碳原子層間及兩石墨晶粒間隙的添加和對石墨插層復合物顆粒表面的包覆，達到絕緣的效果。進而使得通過本發明所提供的方法制備出的導熱粉體具有絕緣導熱的特性。本發明的絕緣導熱粉體具有導熱率高，同時具有絕緣的特性，非常適用于制備導熱塑料等、導熱橡膠和導熱涂料等導熱材料。

【附圖說明】

圖1為本發明石墨插層復合物顆粒中石墨晶粒的微觀結構的剖面示意圖。