[發明專利]一種MXene納米片復合的具有熱自修復性能的導熱凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202011188752.7
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112521754B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 郝志峰;胡子悅;陳遠周;陳駿琳;譚桂珍;余堅;莫子杰;莫平菁;陳相
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/06;C08L83/05;C08K13/06;C08K3/14;C08K7/18;B01J13/00
• 代理公司: 廣州哲力智享知識產權代理有限公司 44494
• 代理人: 王雪镅

本發明涉及熱界面材料技術領域，具體涉及一種MXene納米片復合的具有熱自修復性能的導熱凝膠及其制備方法，導熱凝膠包括以下組分：乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、擴鏈劑、交聯劑、硅烷偶聯劑、抑制劑、催化劑、熱自修復聚合物、常規導熱填料和MXene納米片。通過MXene納米片與常規導熱填料協同構筑導熱通路，降低熱阻，提高導熱性能；熱修復聚合物組分中具有對溫度敏感的可逆動態配位鍵,能夠重新交聯，形成交聯網絡，從而使導熱凝膠具有自修復的功能，延長導熱凝膠的使用壽命。該制備方法簡單，反應溫度適中，有機基體與導熱填料之間充分交聯，降低了界面熱阻，同時有效克服油分溢出、干固粉化等現象，提高產品可靠性。

技術領域

本發明涉及熱界面材料技術領域，具體涉及一種MXene納米片復合的具有熱自修復性能的導熱凝膠及其制備方法。

背景技術

隨著電子設備集成化、微型化的程度越來越高，電子設備在工作時產生的熱量越來越多，散熱成為制約電子裝備發展和安全運行的關鍵技術。熱阻分析表明，器件與散熱器之間為“硬“接觸，器件與散熱器之間的界面熱阻較大，難以形成有效的散熱通道，其主要是由于固體表面微觀上粗糙不平，實際接觸僅占1％-5％，其余部分為充滿空氣的微小空隙。空氣為熱的不良導體，因此阻礙了熱量的散發。研發具有高導熱系數的導熱墊片、導熱硅脂、導熱凝膠等界面材料是支撐5G信息技術發展的關鍵材料。

導熱墊片在使用過程中一般需要一定的裝配壓力，不可避免的就會對器件產生一定的應力。在要求極低應力的場合，導熱墊片的硬度越低越好，但是硬度極低的情況下導熱墊片有粘膜的風險，并且很難操作。導熱硅脂在高溫條件下，其中的潤滑媒介會發生游離遷移、析出等現象，容易導致硅脂變得干固粉化，從而使得原本起導熱作用的硅脂，變為阻隔熱量散出的反作用物質。

導熱凝膠結合了導熱墊片和導熱硅脂的優點，能夠很好的填充空隙，既可以像導熱墊片一樣保持固定的形態，又不像導熱膏一樣易從界面流出。常規的導熱凝膠是將球形氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁或氮化硼等常用導熱填料與硅油等有機高分子材料混合制成的復合材料。由于這些常用導熱填料的導熱率不是很高，因而要獲得高導熱率，添加量很大，大量的導熱填料的加入不僅增加了導熱凝膠的成本和重量，而且會使得材料的界面浸潤性下降、粘度增加、硬度增大，在實際施工應用中受到一定的限制。并且，傳統的導熱凝膠在長時間高溫條件工作的情況下，會不可避免的產生內部開裂問題，空氣作為熱的不良導體，進入開裂處縫隙，影響工作性能，減少使用壽命。

現有技術中，公開號為CN109777345A的發明專利申請公開了一種可自愈合雙組份加成型導熱硅凝膠，其所添加的導熱填料填充量低，使得其制品的導熱率只有1w/m.K，很難滿足電子元器件的高散熱要求。另外，公開號分別為CN105754350A、CN111286307A的發明專利申請均涉及到導熱凝膠的制備方法，然而，上述現有技術制備的導熱凝膠導熱系數都可達到3w/m.K，導熱填料的質量份都高于1000phr，而且導熱凝膠長時間在高溫條件下工作，不可避免會出現開裂現象，影響到導熱凝膠的散熱效果和使用壽命。

發明內容

本發明的目的之一在于針對現有技術的不足，提供一種MXene納米片復合的具有熱自修復性能的導熱凝膠，該MXene納米片復合的具有熱自修復性能的導熱凝膠，不僅具有良好的導熱性能，而且經長時間使用出現的裂紋可在一定溫度下自主愈合。

本發明的目的之二在于針對現有技術的不足，提供一種MXene納米片復合的具有熱自修復性能的導熱凝膠的制備方法。

為了實現上述目的之一，本發明采用如下技術方案：

提供一種MXene納米片復合的具有熱自修復性能的導熱凝膠，包括以下重量份的原料：

其中，所述熱自修復聚合物的制備原料包括以下重量份的組分：