[發明專利]一種高導熱高絕緣墊片及其制備方法

有效

• 申請號: 202210242063.2
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114539783B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 董斌;李皓
• 申請（專利權）人: 南京冠旭新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/05;C08K3/38;C08K7/06;C08K9/04;C09K5/14
• 代理公司: 北京中仟知識產權代理事務所(普通合伙) 11825
• 代理人: 喜歡

本發明公開了一種高導熱高絕緣墊片及其制備方法，該高導熱高絕緣墊片通過液氮定向冷凍的方式構建3D導熱通路制備成氣凝膠，然后再通過澆注液態硅橡膠制備而成。導熱填料主體為導熱性能好且絕緣性優異h?BN，復配導熱性能優異的瀝青基短切碳纖維，兩者通過靜電自組裝的方式結合在一起。該高導熱高絕緣墊片填料經液氮定向取向后，在極低的填充量下(20wt％)在與導熱方向平行一致的方向展現出優異的導熱及絕緣性能。根據ISO?22007?2標準進行測試，所述的高導熱高絕緣墊片的導熱系數≥3W/m·K，根據ASTM?D149標準進行測試，所述的高導熱高絕緣墊片的擊穿電壓UD≥13kV，展現出優異的導熱及電氣絕緣性能。

技術領域

本發明涉及一種高導熱高絕緣墊片及其制備方法，屬于熱界面材料領域。

背景技術

隨著電子器件朝小型化、高集成化以及高功率化的方向發展，散熱問題越來越突出。同時，諸如5G通信和大規模集成電路等場合不僅要求散熱材料具備高導熱性能，還要求其具有良好的絕緣性能。聚合物基導熱材料因成本低廉且具有良好的加工特性而受到廣泛關注。聚合物基導熱材料通常由導熱填料和聚合物基質組成。目前，已有大量文獻報道了以碳納米管等碳基材料作為填料的聚合物復合導熱材料，如納米銀粒子-還原氧化石墨烯(rGO)填料、壓制而成的石墨紙、純石墨烯、石墨烯泡沫石墨烯/纖維素填料等。

但由于石墨烯等碳材料本身具有高導電性，因此該類復合材料在絕緣場合的應用受到了嚴重的限制。而氮化硼(BN)是一種導熱性能良好、機械強度高且絕緣性能優異的材料。因此，在對絕緣性能要求高的散熱場合，氮化硼聚合物復合導熱材料的應用前景十分廣闊。

對于導熱復合材料而言起導熱作用的主要為導熱填料，對于導熱填料而言最重要的是構建“導熱通路”。導熱通路的構建有利于導熱填料最大限度的發揮作用，從而展現出優異的導熱性能。簡單共混的方式中導熱填料在基體內部的排布雜亂無章，不能有效的形成導熱通路，本發明中利用液氮定向冷凍的方式將填料定向取向制備成氣凝膠。通過定向取向大量的有效的導熱通路的構建使復合材料在極低的填充量(15wt％)下可實現極高的導熱性能(導熱系數≥3W/m·K)，擊穿電壓UD≥13kV，展現出優異的導熱及電氣絕緣性能。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明公開了一種高導熱高絕緣墊片及其制備方法，制備的高導熱高絕緣墊片在極低的填充量(15wt％)下可實現極高的導熱性能(導熱系數≥3W/m·K)，擊穿電壓UD≥13kV，展現出優異的導熱及電氣絕緣性能此導熱墊片可廣泛應用于5G導熱且對絕緣性有較高要求的領域。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種高導熱高絕緣墊片及其制備方法高導熱高絕緣墊片，包括液態硅橡膠和導熱填料主體，其特征在于：高導熱高絕緣墊片中液態硅橡膠中各組份包括端乙烯基硅油、含氫硅油、抑制劑和促進劑；導熱填料主體為導熱性能好且絕緣性優異h-BN，復配導熱性能優異的瀝青基短切碳纖維，兩者通過靜電自組裝的方式結合在一起；

優選的，所述端乙烯基硅油、含氫硅油、抑制劑和促進劑的質量比為100：(15～25)：(3～8)：(5～10)。

優選的，所述h-BN粒徑為(10～30)μm。

優選的，所述瀝青基碳纖維的直徑為7μm，長度為(0.1-0.3)mm。

優選的，所述h-BN使用陽離子表面活性劑進行處理，陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨，十八烷基三甲基氯化餒，十二烷基二甲基氧化胺中的一種或幾種，陽離子表面活性劑水溶液的濃度為(0.1-20)g/L。

優選的，所述瀝青基短切碳纖維使用H2SO4進行磺化處理以使其帶有負電，H2SO4的濃度為(2-4)mol/L。

優選的，其制備過程包括以下步驟：