[發明專利]一種高導熱石墨烯熱固性絕緣界面材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710481469.5
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN109111740A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 李杰;楊植文
• 申請（專利權）人: 佛山市南海區研毅電子科技有限公司
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K3/22;C08K3/28;C08K3/04;C09K5/14
• 代理公司: 深圳市韋恩肯知識產權代理有限公司 44375
• 代理人: 黃昌平

本發明公開了一種高導熱石墨烯熱固性絕緣界面材料，包括以下組份和體積百分比，有機硅聚合物5％～44％；石墨烯0.5％～5％；無機絕緣導熱填料55.5％～94.5％；所述石墨烯無顯著的晶格缺陷和雜質，所述石墨烯的層數為1～10層，厚度≤3.5nm，片面尺寸為25nm～20μm；所述無機絕緣導熱填料主要包括氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化硅和碳化硅中的一種或多種，體積百分比為55％～80％，所述無機絕緣導熱填料的平均粒徑為0.1μm～500μm；以及制備上述界面材料的方法。本發明對其中各組分進行選擇，并進一步改進，普遍提高了導熱絕緣界面材料的導熱系數，其導熱系數能夠達到10W/m.K以上，其體積電阻率能夠達到10¹⁰ohm–cm以上。

技術領域

本發明涉及導熱絕緣復合材料領域，具體涉及一種導熱絕緣界面材料及其制備方法。

背景技術

電子電器產品運行時會發熱，熱量的聚集會導致電子電器功率降低、可靠性下降、使用壽命縮短以及其它性能方面的問題，因此如何為電子元器件進行有效的散熱是保證產品性能所面臨的基本問題之一，尤其在追求“大功率，小空間”成為趨勢時，散熱已經成為電子設備設計的關鍵，針對該問題傳統的方法是在電子元器件與散熱器的接觸面上添加導熱界面材料制備的導熱墊片、導熱墊圈等，實現電子元器件與散熱組件之間的無空隙接觸。

目前，導熱界面材料通常是用無機鹽類、油類以及高分子樹脂與導熱填料復合制備。導熱填料通常為氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化硅、碳化硅等無機絕緣填料，銅、鋁、銀、錫等金屬導電填料以及炭黑、石墨、碳纖維、石墨烯、碳納米管等碳素類填料。專利CN1617662A公開了一種熱導體，在液體硅橡膠中通過添加碳纖維和氧化鋁，以實現界面材料的導熱系數達到14W/m.K以上。在該專利中，為使碳纖維取向，需要額外增加強磁場設備，不適用普通的固化成型工藝；另外，此專利沒有定義或描述該熱導體是否具有電氣絕緣性，因為碳纖維具有的高導電性，特別是碳纖維在較高的填充量下。

為獲得優良的電氣絕緣性能，導熱界面材料通常采用無機絕緣材料作為導熱填料；其中，氧化鋅、氧化鎂以及氧化鋁由于價格適中，應用廣泛，但其作為導熱填料時導熱性能一般，限制了導熱界面材料導熱性能的提高，氮化硼與氮化鋁具有較高的導熱系數(分別為 60～200W/m.K和70～320W/m.K)，但單獨應用作為導熱填料時，對導熱界面材料導熱性能改善有限。目前導熱絕緣界面材料的導熱系數普遍不高，通常在10W/m.K以下。因此，有必要對絕緣類導熱界面材料的導熱系數普遍不高加以改進。

發明內容

為了改進現有技術存在的上述不足，本發明提供一種能夠提高導熱系數和保持電絕緣性的導熱絕緣界面材料及其制備方法，其導熱系數能夠達到10W/m.K以上，其體積電阻率能夠達到10¹⁰ohm–cm以上。本發明通過以下技術方案實現：一種高導熱石墨烯熱固性絕緣界面材料，包括以下組份和體積百分比，有機硅聚合物5％～44％；石墨烯0.5％～5％；無機絕緣導熱填料55.5％～94.5％；所述石墨烯無顯著的晶格缺陷和雜質，所述石墨烯的層數為1～10 層，厚度≤3.5nm，所述石墨烯的片面尺寸為25nm～20μm；所述無機絕緣導熱填料主要包括氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化硅和碳化硅中的一種或多種，所述無機絕緣導熱填料的平均粒徑為0.1μm～500μm；所述氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化硅和碳化硅中的一種或多種的體積百分比為55％～80％。

進一步的，所述有機硅聚合物為低粘度加成型液體硅橡膠，所述硅橡膠的粘度＜1000mPa·s。

進一步的，所述有機硅聚合物的體積百分比為20％～40％。

進一步的，所述石墨烯為高質量的石墨烯粉末，該石墨烯無晶格缺陷或雜質，石墨烯的碳含量≥95wt％。

進一步的，所述石墨烯的層數為1～5層，厚度＜2nm，所述石墨烯的片面尺寸為25nm ～10μm。