[發(fā)明專利]一種高導熱壓敏膠的制備方法

在審

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• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107746689A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 李修兵;李韋韋;莫劍臣
• 申請（專利權）人: 常州烯材碳材料科技有限公司
• 主分類號: C09J133/04
• 分類號: C09J133/04;C09J183/04;C09J175/04;C09J11/04;C09K5/14
• 代理公司: 常州市華信天成專利代理事務所(普通合伙)32294
• 代理人: 肖興江

技術領域

本發(fā)明涉及散熱材料制備技術領域，特別是一種高導熱壓敏膠的制備方法。

背景技術

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品呈現(xiàn)密集化，小型化發(fā)展趨勢。由于電子電器功率的增大，在使用的過程中會產(chǎn)生大量的熱量，這對散熱問題提出了更高的要求。是否有效地去除電子設備產(chǎn)生的熱量，直接影響到產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。導熱膠帶因為導熱絕緣和粘結功能為一體而被廣泛使用，它具有在無污染的情況下可反復使用，剝離后對被粘表面無污染等特點。但是目前導熱膠的導熱系數(shù)普遍偏低，因而如何更加高效地提高導熱膠的導熱系數(shù)成為解決問題的關鍵。

導熱填料的選擇，直接影響到能否提高導熱膠的導熱性能。采用高導熱系數(shù)的導熱填料，可以在添加量較少的情況下獲得更高的導熱系數(shù)。石墨烯是只有一個碳原子厚度的呈蜂巢晶格的二維材料，具有優(yōu)異的機械、導熱、導電特性。石墨烯具有極高導熱系數(shù)，單層石墨烯的導熱系數(shù)可達5300W/m·K，多層石墨烯導熱率也在1500W/m·K以上，而且石墨烯具有很好的柔韌性和伸展性。氮化硼(BN)，又稱白石墨烯，具有良好的潤滑性，電絕緣性，耐化學腐蝕性，特別是其優(yōu)異的導熱性能可以更好地提高導熱膠的性能。現(xiàn)有技術中，如專利號為CN103642408A公開了一種以BN為導熱劑導熱雙面膠帶及其制備工藝，其技術方案是單獨采用BN為導熱填料，制備的導熱雙面膠帶導熱性能優(yōu)越。還有專利號為CN106422508A公布了一種石墨導熱雙面膠的制備方法，其技術方案是主要利用石墨烯的優(yōu)越性能，作為一種高導熱的填料制備導熱雙面膠，在極少量的增加下最大限度的提高導熱雙面膠的導熱性能。目前專利中主要還是分開添加石墨烯和BN，對這兩個導熱性能優(yōu)越的二維材料的復配使用報道極少，特別是如何更有效地形成完整的導熱通路報道極少。另外，如何使無機材料的粉體更加均勻地分散在有機體系中也是一個關鍵的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了克服上述技術問題的不足，提供了一種將二維材料石墨烯和氮化硼復配來提高導熱膠帶的導熱性能的高導熱壓敏膠的制備方法，本發(fā)明能在導熱填料添加量盡可能少的情況下，更大限度地提高產(chǎn)品的導熱性能。

解決上述技術問題的技術方案如下：

一種高導熱壓敏膠的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備復合導熱填料

取適量石墨烯粉體和氮化硼粉體在行星攪拌機或捏合機中攪拌混合均勻，再向行星攪拌中或捏合機中加入導熱碳材料，使其與石墨烯粉體和氮化硼充分混合，得到復合導熱填料；

(2)修飾復合導熱填料

配制添加表面處理劑的乙酸乙酯溶液，將復合導熱填料加入其中，加熱回流反應，過濾洗滌并干燥，用粉碎機打碎得到蓬松分散的粉體；

(3)用修飾過的復合導熱填料改性壓敏膠

將壓敏膠與步驟(2)得到的經(jīng)修飾后的復合導熱填料室溫下攪拌混合均勻，得到高導熱壓敏膠。

進一步地，步驟(1)中所述的石墨烯粉體占復合導熱填料的質量分數(shù)為1～5％，氮化硼粉體占復合導熱填料的質量分數(shù)為40～70％，導熱碳材料占復合導熱填料的質量分數(shù)為30～60％。

進一步地，步驟(1)中的石墨烯粉體和氮化硼粉體在室溫下攪拌10min～2h，加入導熱碳材料之后再繼續(xù)攪拌10min～2h，直至導熱碳材料、石墨烯粉體和氮化硼充分混合。

進一步地，步驟(1)中所述的石墨烯粉體的層數(shù)為1～5層，氮化硼為六方氮化硼，粒徑為0.1～10μm，導熱碳材料為炭黑、碳納米管、碳纖維和石墨中的混合物。

進一步地，步驟(2)中的所述的表面處理劑為硅烷偶聯(lián)劑或者聚乙烯吡咯烷酮，表面處理劑分散到乙酸乙酯溶劑中的濃度為1～100mg/L,復合導熱填料在添加了表面處理劑的乙酸乙酯溶液中的濃度為1～20mg/mL，加熱溫度為77～100℃，回流的時間為2～8h。

進一步地，步驟(3)中所述的壓敏膠為丙烯酸酯類壓敏膠、有機硅類壓敏膠或聚氨酯類壓敏膠。

進一步地，步驟(3)中所述的壓敏膠與步驟(2)得到的經(jīng)修飾后的復合導熱填料的質量比為3～10：1～5。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明采用零維的炭黑、一維的碳納米管和碳纖維、二維的石墨烯和氮化硼、三維的石墨同時添加的方式，可以更高效地形成導熱網(wǎng)絡，在盡可能少的添加量的情況下獲得較高的導熱性能。本發(fā)明采用添加了表面處理劑的乙酸乙酯溶液對導熱填料粉體進行濕法處理，加熱回流反應，增加了液體與粉體充分接觸的機會，使得粉體表面含有豐富的有機官能團，從而可以很好地分散和浸潤在壓敏膠中，不發(fā)生團聚，進一步提高了導熱膠的熱導性能和穩(wěn)定性能。