[發(fā)明專利]導(dǎo)熱填料、導(dǎo)熱復(fù)合材料和散熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810012442.6
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN110003521B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁天朋;白樹林;任艷娟;張亞飛;李金來
• 申請（專利權(quán)）人: 新奧石墨烯技術(shù)有限公司;北京大學(xué)
• 主分類號: C08K3/04
• 分類號: C08K3/04;C08L23/12;C08K13/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發(fā)明公開了導(dǎo)熱填料、導(dǎo)熱復(fù)合材料和散熱器，所述導(dǎo)熱填料，包括：鱗片石墨和石墨烯，其中，所述石墨烯的片徑為0.1～30微米，所述鱗片石墨的片徑為200～500微米。由此，該導(dǎo)熱填料通過采用鱗片石墨和石墨烯，石墨烯可以填充在鱗片石墨之間，小尺寸的石墨烯和大尺寸的鱗片石墨可以協(xié)同構(gòu)造出三維導(dǎo)熱通道，從而將其應(yīng)用到復(fù)合材料中可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及導(dǎo)熱填料、導(dǎo)熱復(fù)合材料和散熱器。

背景技術(shù)

隨著電子器件的微型化和高功率化的發(fā)展，器件內(nèi)部的溫度顯著升高，熱管理成為決定其壽命及功率的關(guān)鍵因素。目前，在導(dǎo)熱散熱工業(yè)中傳統(tǒng)的是使用金屬材料或者合金作為導(dǎo)熱材料。由于金屬導(dǎo)熱制品比重大、機械加工成本高、易于腐蝕、易導(dǎo)電等特點，限制了其在導(dǎo)熱領(lǐng)域的進一步發(fā)展。而聚合物因其良好的加工性能、較低的密度、較好的化學(xué)穩(wěn)定性以及絕緣性等在導(dǎo)熱領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。

熱塑性塑料如聚丙烯、聚乙烯、尼龍等因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機械加工性能良好以及可以多次加熱循環(huán)重復(fù)使用等特點被廣泛應(yīng)用。普通聚合物的熱導(dǎo)率低于0.3W/mK，使其在使用過程中熱量不能及時耗散、零部件發(fā)熱現(xiàn)象嚴重、導(dǎo)致部件老化等問題，嚴重影響器件的使用壽命和穩(wěn)定性，進而影響產(chǎn)品的使用性能。

向聚合物基體中添加高導(dǎo)熱填料是提高復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的一個主要方法。石墨烯自從被發(fā)現(xiàn)以來由于其具有諸多優(yōu)異性能(如優(yōu)異的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能等)而受到廣泛關(guān)注，其超高的熱導(dǎo)率(～5000W/mK)使得石墨烯在熱管理領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。但目前可大規(guī)模量產(chǎn)的石墨烯原料都是粉體狀態(tài)，石墨烯的片徑一般在30微米以下。片徑過于細小，作為導(dǎo)熱填料單獨使用也難以實現(xiàn)大量添加，因此單獨使用石墨烯作為填料并不利于導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和熱導(dǎo)的提高。鱗片石墨由于尺寸較大，導(dǎo)熱系數(shù)較高，價格便宜，且分散在基體中不存在團聚現(xiàn)象，填充量可以大大提高，在提高熱導(dǎo)率方面有著明顯的優(yōu)勢。但是，鱗片石墨的加入，使得復(fù)合材料變得又硬又脆，力學(xué)性能下降，這也限制了鱗片石墨填充聚合物復(fù)合材料的應(yīng)用。

因此，現(xiàn)有的導(dǎo)熱填料有待進一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種導(dǎo)熱填料、導(dǎo)熱復(fù)合材料和散熱器，該導(dǎo)熱填料通過采用鱗片石墨和石墨烯，石墨烯可以填充在鱗片石墨之間，小尺寸的石墨烯和大尺寸的鱗片石墨可以協(xié)同構(gòu)造出三維導(dǎo)熱通道，從而將其應(yīng)用到復(fù)合材料中可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種導(dǎo)熱填料。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述導(dǎo)熱填料包括；鱗片石墨和石墨烯，其中，所述石墨烯的片徑為0.1～30微米，所述鱗片石墨的片徑為200～500微米。

根據(jù)本發(fā)明實施例的導(dǎo)熱填料通過采用鱗片石墨和石墨烯，石墨烯可以填充在鱗片石墨之間，小尺寸的石墨烯和大尺寸的鱗片石墨可以協(xié)同構(gòu)造出三維導(dǎo)熱通道，從而將其應(yīng)用到復(fù)合材料中可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的導(dǎo)熱填料還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述鱗片石墨和所述石墨烯的質(zhì)量比為(10～20)：1。由此，可以進一步提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。

在本發(fā)明再一個方面，本發(fā)明提出了一種導(dǎo)熱復(fù)合材料。其特征在于，包括：聚合物基體、填料和添加劑，所述填料為上述所述的導(dǎo)熱填料。由此，該導(dǎo)熱復(fù)合材料通過采用上述的導(dǎo)熱填料，使其具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能，并且本申請的復(fù)合材料相較于金屬部件具有明顯低比重優(yōu)勢。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的導(dǎo)熱復(fù)合材料還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述聚合物基體為選自聚烯烴、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯和聚酰胺中的至少一種。由此，可以顯著提高導(dǎo)熱復(fù)合材料的性能。