[發(fā)明專利]一種導熱屏蔽有機硅材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109608884B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 張保坦;孫蓉;朱朋莉
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/05;C08K13/02;C08K3/04
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

一種導熱屏蔽有機硅材料及其制備方法，具體公開了一種導熱屏蔽的有機硅復合膜材料，其中包含了導熱柔性材料，在導熱柔性材料中具有石墨膜芯材和/或石墨烯膜芯材，其特征在于，石墨膜或石墨烯膜芯材為呈波浪狀或瓦楞狀的石墨膜或石墨烯膜，且石墨膜或石墨烯膜與復合膜材料的延展方向平行；優(yōu)選地，所述導熱柔性材料為液體硅橡膠；更優(yōu)選地，所述的液體硅橡膠由聚乙烯基硅氧烷、交聯(lián)劑、催化劑、抑制劑和表面處理劑制成。本發(fā)明的方法制備方法簡單，材料容易獲得，同時取得了優(yōu)異的導熱和屏蔽效果。

技術領域

本發(fā)明涉及有機硅材料領域，具體涉及一種導熱屏蔽多功能有機硅材料及其制備方法。

背景技術

第五代移動通信(5G)是面向2020年信息社會需求的新一代移動通信系統(tǒng)，具有頻譜利用率高、數據流量大、網絡耗能低、可靠性高和時延短等特點，是物聯(lián)網、無人駕駛、遠程醫(yī)療、人工智能等新一代信息技術應用創(chuàng)新的基礎。5G通信技術的突破和應用場景的擴大，將促進智能終端的革命性發(fā)展，給多功能聚合物復合材料產業(yè)發(fā)展帶來了新的機遇。隨著智能終端不斷向超高系統(tǒng)集成、小型化和高密度化發(fā)展，特別是三維集成封裝技術受到了廣泛的認可以后，高性能的導熱、導電、屏蔽性能聚合物復合材料獲得越來越廣泛的關注。目前,三維集成封裝技術在多方面都取得了突破性的進展，然而仍然存在由于內部復雜電磁環(huán)境導致的電可靠性問題，以及由于堆疊芯片增大了功率密度導致的熱可靠性問題。因此，針對這些問題開發(fā)一種導熱屏蔽多功能的復合材料已成為新一代電子產品迫切需要解決的關鍵問題。

隨著科技的發(fā)展，聚合物復合材料在各個領域獲得了越來越廣泛的應用，如導熱界面材料、導電橡膠材料及電磁屏蔽材料等。這是因為與金屬材料相比，聚合物復合材料自身輕質、柔性、可壓縮、耐腐蝕等優(yōu)勢。一般來說，聚合物復合材料是通過在聚合物基材中添加所需性能(如導熱、導電、電磁屏蔽)的填料制備而成的。為了獲得較高的導熱、導電性能，填料的添加體積分數要達到60％以上，以確保填料間互相接觸構成連通的導熱、導電網絡。大量導熱填料的加入不僅增加了成本和重量，還會使材料的彈性下降、硬度增加，而導熱性能卻很難得到明顯提升。

石墨烯自從被發(fā)現以來由于其具有諸多優(yōu)異性能(如優(yōu)異的導電性能、導熱性能、吸波性能等)而受到廣泛關注，其超高的熱導率(～5000W/mK)使得石墨烯在熱管理領域具有巨大的應用前景。但目前可大規(guī)模量產的石墨烯原料都是粉體狀態(tài)，石墨烯的片徑一般在20μm以下，片徑過于細小，作為導熱導電填料單獨使用也難以實現大量添加。另外，單獨使用石墨烯作為填料并不利于導熱導電網絡的構建，考慮到目前高質量石墨烯粉體的生產成本依然較高，單獨利用石墨烯制備高性能導熱導電復合材料并不理想。因此，如何利用石墨烯材料構造輕質高導熱導電屏蔽的復合材料已成為當前多功能聚合物復合材料研究和發(fā)展的重要方向。

現有有機硅熱界面材料的制備技術主要是通過在有機硅材料添加密度比較大的導熱無機粉體，或在然后通過粒子之間的緊密堆積構造導熱通道，這需要大量的不同粒徑的粉體才可以實現導熱性能，且導熱顆粒之間存在較多的接觸熱阻，導致無法獲得輕質高熱導率的熱界面材料。

發(fā)明內容

鑒于背景技術存在的技術問題，本發(fā)明摒棄傳統(tǒng)的導熱粉體與有機硅直接混合制備有機硅熱界面材料的方法，提出構造一種高導熱的瓦楞狀石墨/石墨烯骨架，然后在間隙中填充柔軟的有機硅，這種方法有效降低和消除了粉體之間導熱網絡通道時的接觸熱阻，實現垂直方向的高熱導率；同時，由于石墨/石墨烯膜的致密性、導電吸波特性，從而獲得具有高導熱和屏蔽性能的有機硅石墨膜復合材料。本發(fā)明的另一目的還在于提供一種高導熱屏蔽的多功能有機硅熱界面材料的制備方法。

具體地，本發(fā)明一個方面提供了一種導熱屏蔽的有機硅復合膜材料，其中包含了導熱柔性材料，在導熱柔性材料中具有石墨膜芯材和/或石墨烯膜芯材，其特征在于石墨膜或石墨烯膜芯材為呈波浪狀或瓦楞狀的石墨膜或石墨烯膜，且石墨膜或石墨烯膜與復合膜材料的延展方向平行。

進一步地，所述導熱柔性材料為液體硅橡膠。