[發(fā)明專利]一種高導熱泡棉類熱界面材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310559094.1
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103589134A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 姚林;劉漢東;高華;曾明芝
• 申請（專利權）人: 四川金路集團股份有限公司
• 主分類號: C08L71/00
• 分類號: C08L71/00;C08L75/04;C08L23/06;C08L21/00;C08L23/08;C08L61/06;C08K3/04;C08J9/40;C22C1/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權代理有限公司 51214
• 代理人: 錢成岑;詹永斌

技術領域

本發(fā)明涉及一種高導熱泡棉類熱界面材料及其制備方法，屬于石墨烯以及電子工業(yè)技術領域。?

背景技術

熱傳導一直是電子工業(yè)中的一項重要工藝，元器件的工作溫度常常是可靠性的重要依據(jù)。因此解決元器件的熱傳導問題將是工程師面臨的重要技術問題，元器件的散熱問題解決不好，產(chǎn)品的可靠性無從談起，特別憑借電子技術以及材料科技的發(fā)展的今天，元器件得以快速地向小型化、高功能與高效率發(fā)展，高性能的元器件在高速度運行下會產(chǎn)生大量的熱，這些熱量必須立即去除以保證元器件能在正常工作溫度下以最高效率運行，因此熱傳導相關技術隨著電子工業(yè)的發(fā)展不斷地受到挑戰(zhàn)，這其中對于存在于熱傳導接口間問題的掌握，以及對各種熱傳導材料的選擇便成為解決熱傳導問題的重要環(huán)節(jié)。而現(xiàn)在的熱界面材料主要包括環(huán)氧化物、相變材料（PCM）、膏和凝膠、軟性硅膠導熱絕緣墊和導熱石墨片等，但上述材料或多或少的存在成本較高、成型難且導熱效率不高的缺點。

石墨烯自2004年被發(fā)現(xiàn)以來就作為一種新型碳材料而備受關注。它是一種完全由sp²雜化的碳原子構成的厚度僅為單原子層或數(shù)個單原子層的準二維晶體材料，具有高透光性和導電性、導熱性、高比表面積、高強度及柔韌性等優(yōu)異的性能，有望在高性能納電子器件、光電器件、氣體傳感器、復合材料、場發(fā)射材料及能量存儲等領域獲得廣泛應用；由于石墨烯泡沫骨架本身具有優(yōu)異的導熱能力，其熱導率高達5000?W/（m.K），是銅的10倍，此外石墨烯還具有高達2600?m²/g的超高比表面積和100倍于鋼的超高強度，且具有很好的柔韌性和伸展性。因此，理論上石墨烯是一種理想的輕質(zhì)、高效熱管理材料。

隨著對石墨烯研究，出現(xiàn)了利用石墨烯混合發(fā)泡材料進行發(fā)泡而制成的高導熱泡棉類熱界面材料，但是在石墨烯和發(fā)泡材質(zhì)直接混合狀態(tài)下發(fā)泡會影響內(nèi)部泡孔結構，具有控制難度大、生產(chǎn)成本高、成型難缺點，還容易造成發(fā)泡率低、泡孔不需均勻，從而影響其導熱性能。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種利用泡棉填充石墨烯工藝生產(chǎn)高導熱泡棉類熱界面材料，適用于高導熱泡棉類熱界面材料的高效、大量、低成本的制備，且制的產(chǎn)品具有導熱率高的優(yōu)點。

本發(fā)明的一種高導熱泡棉類熱界面材料，包括泡棉和填充在泡棉孔隙內(nèi)的石墨烯。

進一步的，在所述熱界面材料中石墨烯的質(zhì)量分數(shù)為10%-90%。

所述泡棉的材質(zhì)為聚醚類、聚氨酯、聚乙烯、橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、酚醛樹脂、泡沫金屬中的一種。

進一步的，所述泡棉的厚度為0.5mm-100mm。

所述高導熱泡棉類熱界面材料的導熱系數(shù)為6.0?W/(m.k)-12W/(m.k)

本發(fā)明的一種高導熱泡棉類熱界面材料的制備方法，包括如下步驟：首先將石墨烯粉末或漿料均勻的分散在分散液中制備石墨烯分散液；再將所得石墨烯分散液均勻填充在泡棉的孔隙中；最后去除泡棉中的液態(tài)組分制得高導熱泡棉類熱界面材料。

進一步的，所述分散液為水、醇類、酮類、醛類、有機酸、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、氯苯或二氯苯、瓜爾膠及其衍生物的水分散液、聚乙烯吡咯烷酮的水分散液、聚丙烯酰胺的水分散液、聚乙烯醇的水分散液、聚乙二醇的水分散液、天然高分子糖類及其衍生物的水分散液中的一種或多種。

所述瓜爾膠及其衍生物的水分散液、聚乙烯吡咯烷酮的水分散液、聚丙烯酰胺的水分散液、聚乙烯醇的水分散液、聚乙二醇的水分散液、天然高分子糖類及其衍生物的水分散液中，高分子的質(zhì)量分數(shù)為0.01%-20%。

本發(fā)明的一種高導熱泡棉類熱界面材料的制備方法，所述石墨烯分散液的制備步驟中還加入表面活性劑。

進一步的，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基溴化銨、聚氧乙烯月桂醚類、吐溫類、曲拉通類中的一種或多種。

進一步的，所述表面活性劑在分散液中的質(zhì)量分數(shù)為0.1%-5%。

本發(fā)明的一種高導熱泡棉類熱界面材料的制備方法，所述石墨烯分散液中石墨烯的質(zhì)量分數(shù)為0.1%-10%。

本發(fā)明的一種高導熱泡棉類熱界面材料的制備方法，所述泡棉的材質(zhì)為聚醚類、聚氨酯、聚乙烯、橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、酚醛樹脂、泡沫金屬中的一種。

進一步的，所述泡棉的厚度為0.5mm-100mm。

采用本方法制的高導熱泡棉類熱界面材料，其導熱系數(shù)為6.0?W/(m.k)-12W/(m.k)。