[發明專利]一種填料有序傾斜排列的導熱墊片及其制備方法

在審

• 申請號: 202011024332.5
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112251026A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 苗建印;吳琪;李文君;周傲松;雪丹;楊琦;戴承浩;付振東
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K7/06;C08K3/22;C08J3/28;C09K5/14
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊瀟;廖輝

本發明公開了一種填料有序傾斜排列的導熱墊片及其制備方法，導熱墊片由聚合物基體和導熱填料混合組成，所述導熱填料中包含各向異性導熱填料，所述各向異性導熱填料在導熱墊片中呈有序傾斜排列。通過施加斜向磁場或電場直接制備和通過斜向切割含有單向排列填料的塊狀材料兩種制備方法得到填料有序傾斜排列的導熱墊片。本發明導熱墊片能夠兼具高導熱性能和高壓縮性能，制備方法簡單易實現。

技術領域

本發明涉及導熱高分子復合材料技術領域，具體涉及一種填料有序傾斜排列的導熱墊片及其制備方法。

背景技術

近年來，電子元器件領域呈現了微小型化和集成化的發展趨勢，隨著功率需求的增大和組裝密度的提高，發熱量也在持續增加。為保障電子設備的性能、壽命和可靠性，需要采用先進的熱管理技術來解決高熱流密度電子元器件的散熱問題。導熱墊片是一種用于減少界面熱阻的材料，除了高導熱的要求以外，通常還要求具有低壓縮應力高壓縮性的特點，從而更好的適應實際應用場景。

傳統的導熱墊片多是由導熱填料與聚合物基體直接混合得到的，熱導率較低，一般在5W/mK以下。為了充分發揮纖維狀或片層狀導熱填料的各向異性導熱能力的優勢，近年來一些專利或文獻中提出了通過使纖維狀或片層狀導熱填料沿材料厚度方向取向來獲得高導熱墊片的方法。相比于短切纖維或微納米片層狀填料，能夠在導熱墊片厚度方向上形成貫穿結構的長纖維填料可以實現更大的熱導率，但隨之帶來的問題是材料縱向上壓縮性能的下降，使得其在實際場景中難以使用。由短切纖維或微納米片層狀填料制得的非貫穿結構導熱墊片雖然力學性能稍好于貫穿結構墊片，但也存在相似的力學性能下降的問題。

因此，本發明是針對目前填料縱向排布的高導熱墊片存在的無法兼具高導熱性能和高壓縮性能的問題提出的。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種填料有序傾斜排列的導熱墊片及其制備方法，導熱墊片能夠兼具高導熱性能和高壓縮性能，制備方法簡單易實現。

本發明采取的技術方案如下：

一種填料有序傾斜排列的導熱墊片，導熱墊片由聚合物基體和導熱填料混合組成，所述導熱填料中包含各向異性導熱填料，所述各向異性導熱填料在導熱墊片中呈有序傾斜排列。

進一步地，所述傾斜角度為15°-45°。

進一步地，所述聚合物基體為硅酮系高分子材料、丙烯酸系高分子材料中一種或幾種。

進一步地，所述聚合物基體為有機硅橡膠。

進一步地，所述各向異性導熱填料為纖維狀或片層狀或晶須狀或管狀，為碳纖維、金屬纖維、陶瓷纖維、鱗片石墨、石墨烯、片狀氮化硼、碳納米管中的一種或幾種。

進一步地，所述各向異性導熱填料為長度大于1mm的碳纖維。

進一步地，所述導熱填料中還包含各向同性導熱填料。

進一步地，所述各向同性導熱填料為球狀或橢球狀或粒狀，為氧化鋁、氮化鋁、氧化鋅、金屬粒子中的一種或幾種。

進一步地，所述各向同性導熱填料為氧化鋁。

一種填料有序傾斜排列的導熱墊片的制備方法，具體制備方法如下：

步驟一，利用混合設備使聚合物基體和導熱填料混合得到混合物料，保證導熱填料在聚合物基體中均勻分散；所述導熱填料中包含各向異性導熱填料；

步驟二，對所得混合物料施加磁場或電場，所述磁場方向或電場方向與混合物料厚度方向呈一定角度，所述角度不為0°和90°；

步驟三，在維持各向異性導熱填料取向的狀態下，通過對聚合物基體進行固化使混合物料成形，由此得到填料有序傾斜排列的導熱墊片。

進一步地，所述角度為15°-45°。