[發明專利]導熱復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811015502.6
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109181316B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 杜鴻達;李海同;陳威;康飛宇
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08K9/06;C08K7/06;C08K7/18;C08K7/00;C08K3/38;C08K3/08;C09K5/14
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 曾昭毅;鄭海威

本發明提供一種導熱復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)對球狀填料和片狀或纖維狀填料進行改性；(2)將改性的球形填料和改性的片狀或纖維狀填料充分分散于水?乙醇的混合溶液中，并加入粘結劑，攪拌混合均勻后得到乳濁液，其中，改性的片狀或纖維狀填料和改性的球形填料的體積比為10:1～1:1，粘結劑和改性的球形填料的體積比為1:5～1:2；(3)將乳濁液在不斷攪拌的情況下，經過噴霧干燥試驗機造粒獲得導熱填料；(4)將導熱填料、乙烯基硅油、固化劑、催化劑以及抑制劑進行攪拌混合獲得漿料，其中固化劑的質量分數為2～5％，催化劑的質量分數為0.02～0.05％；(5)將漿料加入模具中進行高溫固化，獲得導熱復合材料。本發明還提供由上述制備方法制備形成的導熱復合材料。

技術領域

本發明涉及熱界面材料技術領域，尤其涉及一種導熱復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，特別是微電子集成技術和高密度印制電路板組裝技術的迅猛發展，電子器件發熱量迅速增加。研究表明，電子元器件的工作環境溫度每升高2℃，器件可靠性將下降10％。工作環境溫度達到50℃時，器件使用壽命只有25℃時的1/6。因此，為了保證電子設備的正常運行，這就要求產生的熱量可以快速高效的傳導出去。此外，為了滿足現代化工業要求，導熱復合材料還必須滿足一定的柔性、具備一定的力學性能、電絕緣性、良好的成型加工性和經濟性等條件。因而，開發具備上述性能且能有效地將電子器件內部熱量導出，降低電子器件的工作環境溫度，增加其使用壽命的導熱界面材料成為研究的重點。

在傳統的熱界面材料技術方案中，常見的生產方法主要是通過向高分子柔性基體(主要是硅橡膠)中添加大量的填料(氧化鋁、氮化硼、膨脹石墨、碳納米管及銅粉、銀粉等)來制備具有一定的導熱能力的熱界面材料。然而，由于硅橡膠自身的熱導率極低(大約為0.20W/(m*K))，所以為了滿足器件應用要求，經常需要向基體材料內部加入高質量比的填料，通常為50％-80％質量分數，有的甚至更高，而其實現的熱導率通常在5W/(m*K)以下，難以滿足高導熱應用領域的需求。且超高質量比填料的加入，會使體系的柔性急速下降，使填充性能變差。

發明內容

鑒于上述狀況，有必要提供一種填料含量較低且熱導率較高的導熱復合材料及其制備方法。

本發明提供一種導熱復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)在球狀填料和片狀或纖維狀填料中加入偶聯劑，獲得改性的球狀填料和改性的片狀或纖維狀填料；(2)將改性的球形填料和改性的片狀或纖維狀填料充分分散于水-乙醇的混合溶液中，并加入粘結劑，攪拌混合均勻后得到乳濁液，其中，改性的片狀或纖維狀填料和改性的球形填料的體積比為10:1～1:1，所述粘結劑和改性的球形填料的體積比為1:5～1:2；(3)將所述乳濁液在不斷攪拌的情況下，經過噴霧干燥試驗機造粒獲得導熱填料；(4)將導熱填料、乙烯基硅油、固化劑、催化劑以及抑制劑進行攪拌混合獲得漿料，其中所述固化劑的質量分數為2～5％，所述催化劑的質量分數為0.02～0.05％；(5)將所述漿料加入模具中進行高溫固化，獲得所述導熱復合材料。

作為一種優選方案，所述球狀填料包括微米級的球形氧化鋁、球形氧化鎂、球形氧化硅、球形氮化鋁、球形鋁粉和球形銅粉中的至少一種。

作為一種優選方案，片狀填料包括微米級的氮化硼、片狀銀、鱗片石墨、膨脹石墨、石墨烯及石墨烯納米帶中的至少一種。

作為一種優選方案，纖維狀填料包括微米級的碳纖維、氮化硼纖維及銅纖維中的至少一種。

作為一種優選方案，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑。

作為一種優選方案，所述粘結劑為聚乙烯吡絡烷酮(PVP)、聚乙烯醇、丁四醇、葡萄糖、蔗糖中的至少一種。