[發(fā)明專利]高導(dǎo)熱磁性復(fù)合材料及其制備方法

有效

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• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN103694706A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范景波;謝冬生;張偉;井曉靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆山攀特電陶科技有限公司
• 主分類號(hào): C08L83/04
• 分類號(hào): C08L83/04;C08K3/08;C08K7/00;C08K3/04;C09K5/14
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 郭俊玲

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高導(dǎo)熱磁性復(fù)合材料及其制備方法。?????????????????????????????????

背景技術(shù)

隨著微電子集成技術(shù)和組裝技術(shù)的高速發(fā)展，組裝密度迅速提高，電子元件、邏輯電路體積成千上萬倍地縮小，微電子器件日益朝輕、薄、短、小方向發(fā)展，此時(shí)，電子元器件產(chǎn)生的熱量迅速積累、增加，在使用溫度下，要使微電子器件仍能高可靠性地正常工作，及時(shí)散熱能力成為影響其使用壽命的關(guān)鍵限制因素。為保障器件運(yùn)行可靠性，急需使用具備高可靠性、高導(dǎo)熱性能的綜合性能優(yōu)異的聚合物基復(fù)合材料來替代該場(chǎng)合下使用的普通聚合物材料，迅速、及時(shí)地將發(fā)熱元件積聚的熱量傳遞給散熱設(shè)備，保障電子設(shè)備正常運(yùn)行。因此，作為一類重要導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料是電子設(shè)備散熱設(shè)計(jì)中必不可少的關(guān)鍵材料。?

高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料在微電子器件中的應(yīng)用越來越廣泛。例如導(dǎo)熱塑料在電腦配件上的應(yīng)用將改善電腦的散熱問題并提高其運(yùn)行速度和穩(wěn)定性，比如CPU、筆記本外殼和各種集成電路板，這些材料都要求導(dǎo)熱。另外，用于LED封裝用的膠體、用于汽車柴油機(jī)噴油器的彈性元件、點(diǎn)火裝置和螺旋彈簧離合器，表面線圈等等，同樣要求具備高導(dǎo)熱性能。而這些材料在國(guó)內(nèi)大多靠進(jìn)口，隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料需求的上升，使其相關(guān)應(yīng)用材料的研制和生產(chǎn)變得越發(fā)迫切。這類功能性高分子材料的研究和開發(fā)具有重要的理論和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。?

近期，填料對(duì)聚合物材料導(dǎo)熱性能的影響已開展了很多研究工作。這些聚合物材料包括硅橡膠、聚酰亞胺、聚四氟乙烯等，而填料主要有金屬粉、金屬氧化物及金屬氮化物和碳化物等。尤其，一些各向異性填料，如碳納米管和碳納米纖維，由于其很高的長(zhǎng)徑比和導(dǎo)熱性，可使復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)得到很大提高，Jakubinek?等將SWCNT均勻分散到聚苯乙烯中制備了CNTs/PS復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)SWCNT的加入提高了PS基復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，在SWCNT加入質(zhì)量比為1%時(shí)其導(dǎo)熱性能提高了50%。?

盡管導(dǎo)熱材料的研究工作較多，有些材料熱導(dǎo)率也確實(shí)提高不少，但是在這些研究中，只有當(dāng)填料的填充分?jǐn)?shù)很高時(shí)才能顯著提高材料的熱導(dǎo)率，而大量填料的填充必然使聚合物的加工性能、機(jī)械性能降低，這就限制了導(dǎo)熱材料的應(yīng)用。因此，在提高復(fù)合材料熱導(dǎo)率的同時(shí)，保持基體樹脂的其他優(yōu)異性能就成為高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料研究的一個(gè)重要方向。?

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發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種以少量的填料形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，提高硅橡膠類彈性體的導(dǎo)熱系數(shù)的高導(dǎo)熱磁性復(fù)合材料及其制備方法。?

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高導(dǎo)熱磁性復(fù)合材料，其以磁性片狀金屬與碳納米管混合的導(dǎo)熱填料定向分布于彈性基體中，形成含有高導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料，且所述磁性片狀金屬為片狀鎳、片狀鐵和片狀鈷中的一種或一種以上以任意比例混合，所述磁性片狀金屬直徑為0.5～100μm；所述碳納米管為單壁碳納米管和多壁碳納米管中的一種或兩種以任意比例混合，所述碳納米管直徑為10～100nm，長(zhǎng)度為1～500μm。?

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述磁性片狀金屬與碳納米管體積比為0.5:3～3:0.5。?

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述彈性基體為硅橡膠。?

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述導(dǎo)熱填料成鏈狀或網(wǎng)狀分布于彈性基體中，導(dǎo)熱填料與彈性基體的體積比為0.5:10～3:10。?

一種上述高導(dǎo)熱磁性復(fù)合材料的制備方法，包括以下幾個(gè)步驟：?

1）將磁性片狀金屬和碳納米管按體積比稱量，并使其均勻混合得到導(dǎo)熱填料；

2）將導(dǎo)熱填料按體積比稱量，加入彈性基體內(nèi)，并使其均勻混合，得到導(dǎo)熱填料與彈性基體的混合物；

3）將混合物轉(zhuǎn)置于要填充的設(shè)備、裝置內(nèi)，并包含施加磁場(chǎng)，根據(jù)需要調(diào)整外加磁場(chǎng)以定向磁場(chǎng)方向，于-20℃至150℃、濕度60?R.H～70?R.H的條件下固化直至成型，獲得高導(dǎo)熱磁性復(fù)合材料。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明針對(duì)目前高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料主要以添加大量導(dǎo)熱填料來改善其導(dǎo)熱性能，而造成加工性能和機(jī)械性能下降的問題，以高導(dǎo)熱性的碳納米管和磁性片狀金屬為導(dǎo)熱填料，在低含量導(dǎo)熱填料填充下提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，而制備這種復(fù)合材料的方法操作簡(jiǎn)單，無毒無污染，復(fù)合材料性價(jià)比高，應(yīng)用范圍廣，可作為電子行業(yè)中散熱和封裝部件。?

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具體實(shí)施方式