[發明專利]一種基于化學鍵組裝的復合導熱填料填充的絕緣高導熱凝膠

有效

• 申請號: 202110792978.6
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113308121B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 徐衛兵;胡浩軒;方明
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/05;C08K9/06;C08K3/38;C08K7/18
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

本發明提供一種基于化學鍵組裝的復合導熱填料填充的絕緣高導熱凝膠，屬于工程塑料技術領域。本發明的絕緣高導熱凝膠的導熱系數為3.15?5.26W·m^?1·K^?1、體積電阻率為1.10×10¹⁴?2.55×10¹⁴Ω·cm、shore 00硬度30?80。本發明制備方法，使用氨基硅烷偶聯劑對片狀氮化硼進行表面處理得到氨基改性氮化硼，使用環氧基硅烷偶聯劑對球形氧化鋁進行表面處理得到環氧基改性氧化鋁，利用氨基與環氧基的化學鍵作用制備氮化硼包覆氧化鋁復合填料；通過化學鍵組裝得到的復合填料之間連接更緊密，從而使其在基體中更容易形成導熱通路，降低其在基體內的聲子散射，從而提高絕緣高導熱凝膠導熱性能。本發明制備的絕緣高導熱凝膠可廣泛地應用于通信設備、手機CPU、內存模塊等領域。

技術領域

本發明屬于工程塑料技術領域，具體涉及一種基于化學鍵組裝的復合導熱填料填充的絕緣高導熱凝膠的制備方法。

背景技術

隨電子設備向高功耗、微型化、集成性發展，其能量密度大幅提高，隨之帶來越來越嚴峻的散熱問題。失效的熱管理將導致設備卡頓、電路破壞，埋下嚴重的安全隱患。熱界面材料是幫助解決散熱問題的最佳選擇。導熱凝膠是以硅油和導熱填料等各種材料制備成的一種導熱界面材料。它能與元器件表面充分貼合，進而填充各種縫隙，減小元器件與散熱器之間的接觸熱阻，形成散熱通道，同時還能起到絕緣、減震、密封等作用。

目前，用來制備導熱凝膠的填料主要有碳類(碳納米管、石墨烯)、金屬(銀、銅)類和無機類（氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化硅、碳化硅等）導熱填料。其中，碳類和金屬導熱填料都具備有優良的導熱性能，然而這些填料本身具有很高的電導率，將其填充到聚合物中會導致復合材料電導率明顯升高，甚至導電；無機類導熱填料與硅油的相容性比較差，導致其填充率不高，導熱填料之間由于大量硅油的存在，使得制備的導熱凝膠導熱系數不高。為了在保證絕緣性能的同時，更有效的提高導熱性能，需對填料進行表面改性，以增加導熱填料與硅橡膠基體之間的相容性。

一種高性能硅基導熱凝膠及其制備方法，該硅基導熱凝膠由有機硅凝膠、含氫硅油、羥基硅油和導熱粉體組成。導熱粉體選用不同種類的粉體并按大、中、小三種粒徑極配而成。但是該導熱凝膠的導熱系數不超過4.2 W·m^-1·K^-1。另一種導熱硅凝膠包括基礎聚合物、交聯劑、填料、硅烷偶聯劑，這種導熱硅凝膠能解決目前市面上普遍使用的硅脂、硅膏及導熱泥在高溫下長期使用會變干的問題，進而保證導熱界面材料長期使用的導熱效率；但是，這種導熱凝膠的導熱系數不超過3.9 W·m^-1·K^-1。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于化學鍵組裝的復合導熱填料填充的絕緣高導熱凝膠，同時提供所述絕緣高導熱凝膠的制備方法。

一種基于化學鍵組裝的復合導熱填料填充的絕緣高導熱凝膠中化學鍵組裝的復合導熱填料的含量為82-93Wt%；

所述絕緣高導熱凝膠的導熱系數為3.15-5.26 W·m^-1·K^-1、體積電阻率為1.10×10¹⁴-2.55×10¹⁴ Ω·cm、shore 00硬度30-80；

所述絕緣高導熱凝膠包括以下質量份的原料：7-18份基礎膠、82-93份氨基改性氮化硼和環氧基改性氧化鋁復合導熱填料、0.07-0.18份環氧促進劑、0.7-1.8份交聯劑、0.12-0.29份鉑催化劑；

所述基礎膠為端乙烯基硅油；

所述環氧促進劑為DMP-30；

所述交聯劑為含氫硅油；

所述鉑催化劑為卡斯特催化劑；