[發(fā)明專利]一種聚氨酯-硫辛酸共聚物和/或其衍生物熱界面材料、制備方法及其用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310185570.1
• 申請(qǐng)日: 2023-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116217857A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王淑婷;曾小亮;孫蓉;江政宏;程霞霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)電子材料國(guó)際創(chuàng)新研究院;中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C08G18/38
• 分類號(hào): C08G18/38;C08G18/67;C08G18/75;C03C17/38;C09K5/14
• 代理公司: 北京市誠(chéng)輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 范盈

本發(fā)明一種聚氨酯?硫辛酸共聚物和/或其衍生物熱界面材料、制備方法及其用途，屬于高分子結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明聚氨酯?硫辛酸共聚物和/或其衍生物熱界面材料，包含以下原料組分：已二酸二酰肼1～20質(zhì)量份；異氰酸酯基聚合物1～20質(zhì)量份；二甲基乙酰氨1?100質(zhì)量份；雙端含烯烴、羥基、羧基、環(huán)氧或氨基的甲酸酯類聚合物1～20質(zhì)量份；硫辛酸1～1000質(zhì)量份；催化劑0.01～0.5質(zhì)量份。本發(fā)明從分子設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，在所合成的聚氨酯?硫辛酸共聚和/或其衍生的熱界面材料中，引入多重氫鍵、動(dòng)態(tài)雙硫鍵和大量的分子鏈纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)其兼具高粘接性能、超高斷裂能和界面接觸熱導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種兼具高粘接性能、超高斷裂能和低界面接觸熱阻的聚氨酯-硫辛酸共聚物和/或其衍生物熱界面材料、制備方法及其用途。

背景技術(shù)

隨著信息化時(shí)代高性能集成設(shè)備的快速發(fā)展，工業(yè)界對(duì)電子元器件的高效熱管理提出了更高的要求。當(dāng)器件處于聲子平均自由程尺度時(shí)，此時(shí)界面接觸熱阻對(duì)熱管理的影響高于材料的本征導(dǎo)熱系數(shù)。因此如何降低熱界面材料的界面接觸熱阻成為重要挑戰(zhàn)。界面粘接性能和界面聲子匹配程度是影響界面接觸熱導(dǎo)的兩個(gè)重要因素，通過(guò)界面分子設(shè)計(jì)可有效提高熱界面材料的粘接性能，例如：1)構(gòu)建動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵、化學(xué)鍵等強(qiáng)界面相互作用力；2)在彈性體中引入分子鏈纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和填料網(wǎng)絡(luò)等增強(qiáng)斷裂能。良好的粘接性能可有效填充電子元器件中的界面縫隙，達(dá)到減震的效果。優(yōu)化界面粘接和聲子匹配性能可進(jìn)一步調(diào)控界面接觸熱導(dǎo)，但目前普遍面臨以下難題：1)很難同時(shí)兼顧高粘接力和高斷裂能來(lái)確保熱界面材料的高粘接功；2)同時(shí)兼具高粘接性能和界面聲子匹配來(lái)提高界面接觸熱導(dǎo)。

XiongweiZhao等合成硼硅氧烷低聚物作為環(huán)氧樹(shù)脂的表面處理劑來(lái)構(gòu)建界面氫鍵，環(huán)氧樹(shù)脂與可加成固化液體硅橡膠之間的界面粘合性能可提高到0.18MPa(Zhao?X,Zang?C,Sun?Y,et?al.Borosiloxane?oligomers?for?improving?adhesion?of?addition-curable?liquid?silicone?rubber?with?epoxy?resin?by?surface?treatment[J].Journal?of?Materials?Science,2018,53(2):1167-1177.)；Michael?G.Mazzotta等人指出環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯基丙烯酸樹(shù)脂類聚合物粘接劑，通常具有極強(qiáng)的粘接力，但由于其本身的脆性所引起的低粘接功，通常會(huì)導(dǎo)致不希望的內(nèi)聚失效(Mazzotta?M?G,Putnam?A?A,North?M?A,et?al.Weak?bonds?in?a?biomimetic?adhesive?enhance?toughness?andperformance[J].Journal?of?the?American?Chemical?Society,2020,142(10):4762-4768.)；JianyuLi等人受生物啟發(fā)設(shè)計(jì)了一種包膠粘劑表面和耗散機(jī)制兩層結(jié)構(gòu)的粘接劑，前者通過(guò)靜電相互作用、共價(jià)鍵和物理互穿附著在基材上，后者通過(guò)滯后放大能量耗散，粘接力為0.083±0.031MPa粘接功最高達(dá)1116J/m²(Li?J,Celiz?A?D,Yang?J,etal.Tough?adhesives?for?diverse?wet?surfaces[J].Science,2017,357(6349):378-381.)。但是，上述工作在調(diào)控粘接力的時(shí)忽略了材料斷裂能對(duì)粘接功的影響，在優(yōu)化粘接功時(shí)又無(wú)法同時(shí)兼具高粘接力，這大大限制了熱界面材料在實(shí)際環(huán)境中的應(yīng)用。