CN102259398B - 一种导热复合材料及其制备方法、以及一种灌封有导热复合材料的产品的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导热复合材料的制备方法，包括下述步骤：将导热填料填入成型模具的型腔中形成导热网络；将胶黏剂灌入成型模具的型腔中，然后使胶黏剂进入导热网络的空隙中；使胶黏剂固化后脱模，制得导热复合材料。同时，本发明还保护这种制备方法所制得的导热复合材料，包括：导热填料和胶黏剂，所述导热填料堆积形成导热网络，所述胶黏剂分散并固化于所述导热网络的空隙中。另外，本发明还涉及到灌封有导热复合材料的产品的制作方法。本发明的导热复合材料的制备方法以及灌封产品的方法的工艺简单，能够有效节约成本，所得到的导热复合材料的导热系数高、散热性能优异。

Description

一种导热复合材料及其制备方法、以及一种灌封有导热复合材料的产品的制作方法

技术领域

本发明涉及导热材料领域，具体涉及一种导热复合材料及其制备方法，并且还涉及灌封有这种导热复合材料的产品的制作方法。

背景技术

近年来，随着电子技术迅速发展，集成电路的微型化程度越来越高，电子元件变得越来越密集，使得集成电路模块单位面积上的电子组件的发热量剧增，工作温度升高会影响电子组件的运行效率，严重过热还会导致电子组件的损坏，因而需要对集成电路模块进行有效的散热。

目前，本领域的技术人员为将电子组件工作时所产生的热量尽快散发出去，通常会使电子组件的发热体与各种散热装置之间保持良好的接触，并采用了各种散热方式，例如：利用风扇散热，水冷辅助散热和热管散热等方式，取得了一定散热效果，然而，由于散热装置与电子组件的接触界面并不平整，一般来说，相互接触面积不到总面结的10％，没有理想的接触界面，散热效率较低，影响了电子组件向散热装置进行热传递的效果，因此需要在电子组件与散热装置之间灌封导热复合材料(例如：导热胶粘剂)，以确保界面之间充分接触，利用导热复合材料的导热性能使电子组件产生的热量迅速传递到散热装置，然后再通过散热装置把热量散发出去，从而确保电子组件能稳定运行。

传统的导热复合材料的制作方法是通过将一些导热系数较高的无机导热填料粉体分散到高分子基体材料中，制得导热复合材料；使用时，将制备好的导热复合材料灌入电子组件需要灌封的空间中，然后升温固化，制得灌封有导热复合材料的电子产品。然而，采用传统的制作方法制作导热复合材料主要存在以下问题：1)由于填料粉体的比表面积大，随着填料含量的增加，导致体系粘度明显增大，进而给填料的分散造成不良影响，结果是填料的填充量有限，而填料的填入量直接关系到导热网络的形成，影响导热复合材料的导热性能；因而，采用这种方法制作的复合材料在导热性能上存在“瓶颈”，即使是采用导热系数较高的填料，形成的复合材料的导热系数很低(例如：采用Al₂O₃做填料，形成的复合材料的导热系数也只有1.4～1.7W/mK)，散热性能差；2)填料容易团聚，造成应力集中，形成缺陷。相应的，采用这种导热复合材料灌封电子产品，存在散热效果差、散热不均衡等问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中导热复合材料由于填料分散困难、容易团聚，造成的导热系数低、散热效果差的技术问题。

本发明提供了一种导热复合材料的制备方法，包括下述步骤：

填料：将导热填料填入成型模具的型腔中形成导热网络；

灌压：将胶黏剂灌入成型模具的型腔中，然后使胶黏剂进入导热网络的空隙中；

成型：使胶黏剂固化后脱模，制得导热复合材料。

其中，所述灌压的条件：对所述型腔进行抽真空，在真空环境下，将胶黏剂灌入型腔中并覆盖于导热填料的上方，然后释放真空，将胶黏剂压入导热网络的空隙中；所述真空环境的相对真空度-0.08～-0.1MPa。

其中，所述胶黏剂的固化条件为：将填充有胶黏剂的成型模具在80℃～140℃的温度下保温0.5h～3h。

其中，在所述填料步骤之前对导热填料进行疏水改性处理；在所述灌压步骤之前通过稀释剂调节胶黏剂粘度在500～2000cps的范围内，并对胶黏剂进行脱泡处理。

其中，所述导热填料为不同粒径的导热填料，包括大粒径粉体和小粒径粉体，所述大粒径粉体的粒径为10～30μm，所述小粒径粉体的粒径为2～7μm，并且，小粒径粉体与大粒径粉体的质量比为(1/7～1/3)∶1；在所述填料步骤之前将所述不同粒径的导热填料按比例分散均匀。

本发明还提供了一种导热复合材料，采用如上所述的方法制得，包括：导热填料和胶黏剂，所述导热填料堆积形成导热网络，所述胶黏剂分散并固化于所述导热网络的空隙中。

其中，所述导热填料未填充胶黏剂前，其松装密度为1.0～2.7g/cm³，所形成的导热网络的空隙率为10～60％。

其中，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、或者碳化硅粉体，包括：大粒径粉体和小粒径粉体，所述小粒径粉体填充于所述大粒径粉体形成的间隙中，所述大粒径粉体的粒径为10～30μm，所述小粒径粉体的粒径为2～7μm，并且，小粒径粉体与大粒径粉体的质量比为(1/7～1/3)∶1。

其中，所述胶黏剂的粘度为500～2000cps；胶黏剂的基体树脂为环氧、聚酯、丙烯酸酯、硅氧烷、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯、聚乙烯、氨基环氧、聚丙烯、聚甲醛、聚缩醛、聚乙烯醇、烯烃树脂中的一种或几种。

进一步地，本发明提供了一种灌封有导热复合材料的产品的制作方法，包括下述步骤：

安装：将产品固定于灌封模具上，产品内设有灌封空间，灌封模具上相应的形成有填胶空间，填胶空间与灌封空间相连通；

填料：将导热填料填入产品的灌封空间中形成导热网络；

灌压：先将胶黏剂灌入填胶空间，然后使胶黏剂进入导热网络的空隙中；

成型：使胶黏剂固化，然后将产品脱模，得到灌封有如上所述的导热复合材料的产品。

其中，所述产品包括散热外壳、置于散热外壳中部的发热体，所述灌封空间形成于所述散热外壳和发热体之间；所述灌封模具包括模具外套、以及与模具外套相配套的模芯，所述产品固定于模具外套内，其高度低于模具外套的高度，所述模芯包括密封安装在散热外壳上的第一模芯，以及密封安装在发热体上的第二模芯，所述填胶空间形成于第一模芯和第二模芯之间。

其中，所述灌压的条件：对所述灌封空间、填胶空间进行抽真空，在真空环境下，将胶黏剂灌入填胶空间中并覆盖于导热填料的上方，然后释放真空，将胶黏剂压入导热网络的空隙中；所述真空环境的相对真空度-0.08～-0.1MPa。

实施本发明的有益效果：本发明的导热复合材料的制备方法通过将导热填料填入成型模具的型腔中形成导热网络，然后将胶黏剂灌入成型模具的型腔中，并将胶黏剂压入导热网络的空隙中，使胶黏剂固化后脱模，制得导热复合材料，通过这种方法在克服导热复合材料中填料分散困难的基础上，能够制得导热系数高、散热性能好的导热复合材料，同时，这种制备方法还适用于电子产品的灌封；总之，上述导热复合材料的制备方法以及产品的制作方法的工艺简单、原料来源广泛，能够有效节约成本，所得到的导热复合材料的导热系数高、散热性能优异。

附图说明

图1A是本发明的导热复合材料的成型模具在填料后的示意图；

图1B是图1A的局部放大示意图；

图1C是本发明的导热复合材料的成型模具在灌压胶黏剂的过程中的示意图；

图1D是本发明的导热复合材料的成型模具在灌压胶黏剂后的示意图；

图2A是本发明的待灌封产品在灌压胶黏剂的过程中的示意图；以及

图2B是本发明的待灌封产品在灌压胶黏剂后的示意图。

具体实施方式

本发明的解决思路是：先使导热填料形成“导热网络”，然后通过胶黏剂固化、定型，形成导热体系，从而避免填料分散困难的问题，制得导热系数高、散热性能好的导热复合材料。

为此，本发明提供了一种导热复合材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤1.1、对导热填料表面进行疏水改性处理；所述导热填料可以选自氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅粉体中的一种或几种，这些导热填料为本领域技术人员所公知，可根据对导热系数的需要进行选择和制作，例如：氧化铝的导热系数为25～60W/mK，氮化铝的导热系数为150W/mK以上。所述疏水改性处理可通过现有技术实现，其作用是改善导热填料粉体表面、避免粉体团聚。例如：可通过下述步骤实现：将导热填料放入干燥箱，在105～120℃条件下恒温干燥8～12h，然后与偶联剂的稀释溶液一起加入500ml的四口烧瓶中，四口烧瓶中装有冷凝器和搅拌装置，并通入氮气或惰性气体，调节搅拌转速至200～300r/min，分散搅拌15～30min，然后升温至80～90℃，转速也同时调至500～600r/min，待稀释剂完全挥发时停止，用乙醇冲洗四口烧瓶上附着的导热填料粉体，倒入烧杯，最后将其放入干燥箱，在90～100℃下烘干。其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，用于对导热填料进行疏水改性处理；所述稀释剂为乙酸乙酯、乙醚、甲苯、丙酮、丁酮、乙醇中的一种或几种，用于分散偶联剂，促进偶联剂对导热填料的改性，并能够有效的浸润导热填料；所述偶联剂分散于稀释剂中形成偶联剂的稀释溶液，以100重量份的稀释剂为基准，所述偶联剂的含量为0.2～0.5份。

步骤1.2、将导热填料按照比例在混料机中分散、收集；值得一提的是，为了有利于导热，导热填料堆积时最理想的状态是小粒径粉体填充在大粒径粉体形成的空隙中，这样导热填料堆积的密度更高，对导热更有利，所以，最佳的是导热填料为不同粒径的导热填料，并且按一定的比例堆积。因而，所选择的导热填料为不同粒径的导热填料，包括大粒径粉体和小粒径粉体，优选所述大粒径粉体的粒径为10～30μm，所述小粒径粉体的粒径为2～7μm，并且，所述小粒径粉体与大粒径粉体的质量比为(1/7～1/3)∶1；所述混料机可以为本领域技术人员常用的混料机，优选V型混料机。

步骤1.3、制备胶黏剂，并对胶黏剂进行脱泡处理。

所述胶黏剂用于填充导热填料之间的间隙，当胶黏剂固化后与导热填料一起形成导热体系，所述胶黏剂可采用市售的常用胶黏剂，胶黏剂要求有合适的粘度，可通过稀释剂调节胶黏剂粘度在500～2000cps的范围内，使其流动性良好，从而有利于进入导热填料中间。对于导热系数没有特别的要求，导热系数可以低至0.1～0.3W/mK；胶黏剂也可以根据需要自行配制，通过将基体树脂、稀释剂、增韧剂、固化剂以及固化促进剂混合均匀后制得。制得胶黏剂后，需要对胶黏剂进行脱泡处理，常用的脱泡方法是将胶黏剂装入容器，置于真空环境下，静置30min以上。以下对胶黏剂的各组分及其含量详述如下：

其中，所述基体树脂可以采用环氧、聚酯、丙烯酸酯、硅氧烷、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯、聚乙烯、氨基环氧、聚丙烯、聚甲醛、聚缩醛、聚乙烯醇、烯烃树脂中的一种或几种。

所述稀释剂为环氧丙烷丁基醚、缩水甘油醚中的至少一种；其中，所述缩水甘油醚可以采用1，4～丁二醇缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、烷基酚的缩水甘油醚中的一种或几种；以100重量份的基体树脂为基准，所述稀释剂的含量为0～15重量份；稀释剂用于调节胶黏剂体系的粘度，提高胶黏剂的操作性、以及其对陶瓷的浸润性能。

所述增韧剂为丁腈橡胶、聚硫橡胶、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种，其中，所述丁腈橡胶可以采用液体丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、端胺基丁腈橡胶、端环氧基丁腈橡胶、端乙烯基丁腈橡胶中的一种或几种；以100重量份的基体树脂为基准，所述增韧剂的含量为5～25重量份；增韧剂用于提高胶黏剂体系的韧性。

所述固化剂的添加有助于基体树脂的交联固化。值得一提的是，固化剂的种类和含量因基体树脂种类的不同而不同，例如：环氧树脂可以采用胺类固化剂、酸酐类固化剂、咪唑类固化剂进行固化；采用胺类固化剂固化环氧树脂时，根据环氧值、固化剂活泼氢的含量来确定其用量，以100重量份的环氧树脂为基准，胺类固化剂的含量为28～35份；采用酸酐类固化剂固化环氧树脂时，由环氧值、酸酐分子量确定其用量，含量一般为80～100份；采用咪唑类固化剂时，含量较佳为2～7份。再例如：常温固化不饱和聚酯时，常使用过氧化甲乙酮，以100重量份的聚酯树脂为基准，过氧化甲乙酮的含量为0.2～2份。当然，有的基体树脂不需要添加固化剂进行固化，例如：丙烯酸酯在潮湿空气的环境中即可固化。上述固化剂可以采用现有技术中的固化剂。

所述固化促进剂用于促进基体树脂的交联，以100重量份的基体树脂为基准，固化促进剂的含量为1～2重量份；可以采用本领域技术人员公知的固化促进剂，例如：可以是咪唑类促进剂或叔胺类促进剂。

上述步骤1.1～1.3属于预处理步骤，目的在于制得适合使用的导热填料以及胶黏剂，下述步骤1.4～1.6则为本发明导热复合材料的制备方法的关键步骤：

步骤1.4、填料：将分散均匀的导热填料填入成型模具的型腔中形成导热网络；步骤1.4可紧接步骤1.2。如图1A所示为成型模具中填充导热填料后的示意图，在图1A中，成型模具1呈长方体状，其内设有型腔11，其一侧设有可封闭的开口12，通过所述开口12，将不同粒径的导热填料2填入型腔11中。参阅图1B，导热填料粉体的粒径会影响到导热填料粉体的接触面积大小，即会影响“导热通路”是否“宽广”。不同粒径搭配良好的情况应该是小粒径粉体填入大粒径粉体堆积所形成的间隙中。因而，为了有利于导热，导热填料2在成型模具1的型腔11中堆积时的最理想状态是小粒径粉体21填充在大粒径粉体22形成的间隙中，这样导热填料2的堆积密度更高，对导热更有利，并且，不同粒径的导热填料2最好按一定的质量比堆积，如前述步骤1.2所述，优选所述大粒径粉体21的粒径为10～30μm，所述小粒径粉体22的粒径为2～7μm，并且，所述小粒径粉体21与大粒径粉体22的质量比为(1/7～1/3)∶1。一般来说，所述导热填料2的松装密度(松装密度是在规定条件下粉末自由填充单位容积的质量。)在1.0～3.0g/cm³的范围内；例如：当以氧化铝粉末作为导热填料时，松装密度在1.2-2.7g/cm³的范围内；当以氮化铝粉末为导热填料时，松装密度在1.0-2.4g/cm³的范围内。导热填料2堆积紧密后，导热填料2之间相互接触形成导热网络，导热网络内形成有空隙23，所述导热网络的空隙率为10～60％。(即导热网络的空隙23占导热网络总体积的10～60％。)

步骤1.5、灌压：在真空环境下，将胶黏剂灌入成型模具的型腔中，然后释放真空，用大气压将胶黏剂压入导热网络的空隙中；图1C及图1D所示为在成型模具中灌压胶黏剂的示意图，将整个成型模具1置于密闭环境，对型腔11进行抽真空。如图1C所示，在真空环境下(所述真空环境的相对真空度-0.08～-0.1MPa)，将胶黏剂3灌入型腔11中并覆盖于导热填料2的上方，然后通过型腔11上方的开口12释放真空至常压下或者通过开口12在胶黏剂3的上方进行加压，在胶黏剂3的上方空间形成常压环境或者加压环境。同时由于胶黏剂3密封住导热填料2的上端，导热填料2存在的空间仍处于真空环境，通过压力差的作用，如图1D所示，胶黏剂3被压入导热网络的空隙23中形成导热体系。

步骤1.6、成型：以胶黏剂固化工艺将胶黏剂固化，然后脱模，制得导热复合材料。在胶黏剂的固化过程中，分散于导热网络的空隙23中的胶黏剂通过其粘结力将其周围的导热填料固定，在胶黏剂固化后，形成稳定的导热体系。所述胶黏剂固化工艺为本领域的技术人员所公知，例如：在本发明中，环氧树脂胶黏剂的固化条件为将所述填充有胶黏剂的成型模具在80℃～140℃的温度下保温0.5h～3h。

上述导热复合材料的制备方法先使导热填料形成导热网络，然后通过使胶黏剂固化、定型，形成稳定的导热体系，避免了填料分散困难、填料团聚的问题，其工艺简单、可操作性强。

通过上述方法制得的导热复合材料，包括：导热填料和胶黏剂，所述导热填料堆积形成导热网络，所述胶黏剂分散并固化于所述导热网络的空隙中。其中，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、或者碳化硅粉体，包括：大粒径粉体和小粒径粉体，所述小粒径粉体填充于所述大粒径粉体形成的间隙中，所述大粒径粉体的粒径为10～30μm，所述小粒径粉体的粒径为2～7μm，并且，小粒径粉体与大粒径粉体的质量比为(1/7～1/3)∶1；所述导热填料在填充胶黏剂前，松装密度为1.0～2.7g/cm³，所形成的导热网络的空隙率为10～60％。本发明的导热复合材料的导热填料在堆积的过程中能够相互接触，形成导热网络的构架，然后再通过胶黏剂分散于导热网络的空隙中将导热填料固定，因而导热填料的分散均匀，整个导热网络的导热通路相互连通，使得导热复合材料的导热系数高、散热效果好。

上述导热复合材料的制备方法还适用于需要灌封导热复合材料的电子产品的制作，目前，对于电子产品的灌封都是通过在高分子基体材料中添加导热填料先制得导热复合胶料后，以胶料的形态进行灌封，这种方法受限于所述制得的导热复合胶料的低导热系数，电子产品灌封导热复合胶料后的散热效果不佳。而本发明灌封有导热复合材料的产品的制作方法则是先将导热填料填入产品需要灌封的空间，然后再将胶黏剂灌压到导热填料之间的间隙中，具体来说，包括下述步骤：

前处理步骤2.1～2.3与前述导热复合材料的制备方法相同，其作用在于制得适合使用的导热填料以及胶黏剂，在此不再赘述。

步骤2.4、安装：产品固定于灌封模具上，产品内设有灌封空间，灌封模具上相应的形成有填胶空间，填胶空间与灌封空间相连通；参阅图2A及图2B，以电容器4为例，所述电热器4包括散热外壳41、置于散热外壳41中部的发热体42，所述散热外壳41和发热体42之间设有所述灌封空间43；所述灌封模具5包括模具外套51、以及与模具外套51相配套的模芯，所述电容器4固定于模具外套51内，其高度低于模具外套51的高度，所述模芯包括密封安装在散热外壳41上的第一模芯52，以及密封安装在发热体42上的第二模芯53，所述第一模芯52和第二模芯53之间形成所述填胶空间54，上述模芯与电容器4需要密封安装，以利于后续的抽真空，可通过在它们之间设置密封硅脂56进行密封。

步骤2.5、填料：将导热填料填入产品的灌封空间中形成导热网络；本步骤与前述步骤1.4相似，区别在于，本步骤的填料是填入产品需要灌封导热材料的空间中，参阅图2A，将导热填料2填入设于外壳41和发热体42之间的灌封空间43中。参阅图1B，与前述导热材料的制备方法相似的，为了有利于导热，导热填料2在灌封空间43中堆积时最理想的状态是小粒径粉体21填充在大粒径粉体22形成的间隙中，这样导热填料2堆积的密度更高，对导热更有利，并且，不同粒径的导热填料2粉体最好按一定的质量比堆积，优选所述大粒径粉体21的粒径为10～30μm，所述小粒径粉体22的粒径为2～7μm，并且，所述小粒径粉体21与大粒径粉体22的质量比为(1/7～1/3)∶1。一般来说，所述导热填料2的松装密度在1.0～3.0g/cm³的范围内；例如：当以氧化铝粉末作为导热填料时，松装密度在1.2-2.7g/cm³的范围内；当以氮化铝粉末为导热填料时，松装密度在1.0-2.4g/cm³的范围内。可以理解的是，通过测出导热填料2的松装密度，可以得到产品的灌封空间所需的导热填料2的质量。在导热填料2堆积紧密后，导热填料2之间相互接触形成导热网络，导热网络内形成有空隙23，所述导热网络的空隙率为10～60％。

步骤2.6、灌压：先将胶黏剂灌入填胶空间，然后将胶黏剂压入导热网络的空隙中；本步骤与前述步骤1.5相似，区别在于，本步骤中胶黏剂先灌入灌封模具的填胶空间中，然后通过负压压入产品的灌封空间中。参阅图2A，对所述电容器4的灌封空间43、灌封模具5的填胶空间54进行抽真空，在真空环境下(所述真空环境的相对真空度-0.08～-0.1MPa)，将胶黏剂3灌入填胶空间54中并覆盖于导热填料2的上方，通过填胶空间54上方的开口55释放真空至常压下或者通过开口55在胶黏剂3的上方空间进行加压，胶黏剂3的上方空间形成常压环境或者加压环境，由于胶黏剂3密封住导热填料2的上端，导热填料2存在的空间仍处于真空环境，通过压力差的作用，胶黏剂3被压入导热网络的空隙23中，如图2B所示，为将胶黏剂3压入电容器4的灌封空间43中的示意图。值得一提的是，可通过下述步骤确定胶黏剂的用量：A、先测定导热填料粉体混合后的松装密度；B、测定待灌封空间的体积；C、测定导热填料粉体堆满该灌封空间的质量，根据A步骤所测定的导热填料粉体的松装密度，得到该灌封空间内粉体的体积，与B步骤所测定的灌封空间的体积的差值，即为所需胶黏剂的体积。

步骤2.7、成型：以胶黏剂固化工艺使胶黏剂固化，然后将产品脱模，制得灌封有导热复合材料的产品。如图2B所示，电容器4的散热外壳41和发热体42之间填充有导热复合材料，使得发热体42所发出的热量能够通过导热复合材料传递到散热外壳41并散发出去，有利于提高电容器4整体的散热性能。所述胶黏剂固化工艺为本领域的技术人员所公知，例如：环氧树脂胶黏剂的固化条件为将所述填充有胶黏剂的模具在80℃～140℃的温度下保温0.5h～3h。

值得一提的是，本发明的灌封有导热复合材料的产品的制作方法可适用于现有的所有需要灌封导热胶的电子产品，不限于上述举例的电容器，例如：还可以灌封电机定子与外壳之间的空隙。

综上所述，本发明具有下述特点：

一、本发明的导热复合材料的制备方法的工艺简单，避开了体系粘度大、填料分散困难的问题，直接对堆积好的导热填料采用胶黏剂进行定型处理即可获得导热复合材料。

二、本发明的制备方法避免了导热填料分散不均、填料团聚的问题，因此导热体系不会存在应力集中的问题。

三、由于导热网络在导热填料粉体堆积过程中形成，因而，在同种导热填料的基础上，本发明能够制得导热系数更高的导热复合材料。

四、本发明灌封产品的制作方法与导热复合材料的制备方法相似，通过在产品需要灌封的空间填入导热填料，再采用胶黏剂进行定型处理，能够得到填充有导热复合材料的产品，这种制作方法工艺简单、可操作性强，适用于灌封需要导热复合材料作为导热介质的各种电子产品。

下面通过具体实施例对本发明做进一步的具体描述。

实施例1

1)、将不同粒径的Al₂O₃粉体放入干燥箱，在110℃条件下恒温干燥12h，与现配的偶联剂的甲苯稀释溶液一起加入500ml的四口烧瓶中，四口烧瓶装有冷凝器和搅拌装置，并通入氮气，调节搅拌转速至300r/min，分散搅拌15min，然后升温至90℃，转速也同时调至600r/min，待甲苯完全挥发时，停止，用乙醇冲洗四口烧瓶上附着的Al₂O₃粉体，倒入烧杯，最后将其放入干燥箱，在100℃下烘干。

2)、将上述不同粒径的Al₂O₃粉体按照一定比例在V型混料机中分散，其中，小粒径粉体的粒径范围为3μm；大粒径粉体的粒径范围为12μm；小粒径粉体：大粒径粉体的质量比为1∶3。

3)、配制环氧树脂胶黏剂，配方如下：E-51100kg，环氧丙烷丁基醚10Kg，液体丁腈橡胶15Kg，酸酐类固化剂90Kg，咪唑类促进剂1Kg；将上述原料混合均匀后互溶，制得胶黏剂；

4)将分散均匀的Al₂O₃粉体填入成型模具的型腔中；

5)在相对真空度为-0.08MPa的真空环境下，将胶黏剂灌入成型模具的型腔中，然后，在常压下，通过负压使得胶黏剂被压入堆积的Al₂O₃粉体中去，形成导热体系；

6)在120℃的温度下保温2h，固化该导热体系后脱模，得到导热复合材料A1。

实施例2

1)、将Al₂O₃粉体放入干燥箱，在120℃条件下恒温干燥8h，与现配的偶联剂的丙酮稀释溶液一起加入500ml的四口烧瓶中，四口烧瓶装有冷凝器和搅拌装置，并通入氮气，调节搅拌转速至200r/min，分散搅拌30min，然后升温至80℃，转速也同时调至500r/min，待丙酮完全挥发时，停止，用乙醇冲洗四口烧瓶上附着的Al₂O₃粉体，倒入烧杯，最后将其放入干燥箱，在90℃下烘干。

2)、将上述不同粒径的Al₂O₃粉体按照一定比例在V型混料机中分散，其中，小粒径粉体的粒径范围为6μm；大粒径粉体的粒径范围为27μm；小粒径粉体：大粒径粉体的质量比为1∶7。

3)、配制聚酯树脂胶黏剂，配方如下：聚酯100Kg，液体丁腈橡胶10Kg，邻苯二甲酸二丁酯10Kg，过氧化甲乙酮0.2Kg；将上述原料混合均匀后互溶，制得胶黏剂；

4)将分散均匀的Al₂O₃粉体填入成型模具的型腔中；

5)在相对真空度为-0.09MPa真空环境下，将胶黏剂灌入成型模具的型腔中，然后，在常压下，通过负压使得胶黏剂被压入堆积的Al₂O₃粉体中去，形成导热体系；

6)固化该导热体系后脱模，得到导热复合材料A2。

实施例3

1)、将AlN粉体放入干燥箱，在110℃条件下恒温干燥12h，与现配的偶联剂的甲苯稀释溶液一起加入500ml的四口烧瓶中，四口烧瓶装有冷凝器和搅拌装置，并通入氮气，调节搅拌转速至300r/min，分散搅拌15min，然后升温至90℃，转速也同时调至600r/min，待甲苯完全挥发时，停止，用乙醇冲洗四口烧瓶上附着的AlN粉体，倒入烧杯，最后将其放入干燥箱，在100℃下烘干。

2)、将上述不同粒径的AlN粉体按照一定比例在V型混料机中分散，其中，小粒径粉体的粒径范围为5μm；大粒径粉体的粒径范围为20μm；小粒径粉体：大粒径粉体的质量比为1∶5。

3)、配制环氧树脂胶黏剂，组成成分如下：E-51100Kg，环氧丙烷丁基醚10Kg，邻苯二甲酸二辛酯10Kg，聚硫橡胶5Kg，咪唑类固化剂2Kg；将上述原料混合均匀后互溶，制得胶黏剂；

4)将分散均匀的AlN粉体填入成型模具的型腔中；

5)在相对真空度为-0.08MPa的真空环境下，将胶黏剂灌入成型模具的型腔中，然后，在常压下，通过负压使得胶黏剂被压入堆积的AlN粉体中去，形成导热体系；

6)固化该导热体系后脱模，得到导热复合材料A3。

对比例1

1)改性不同粒径的Al₂O₃粉体的步骤与实施例1相同。

2)称取E-51100Kg，环氧丙烷丁基醚10Kg，液体丁腈橡胶15Kg，在高速搅拌机内分散1h，加入备好的Al₂O₃粉体500Kg，分散3h；配制酸酐类固化剂90Kg、咪唑类促进剂1Kg，加入到预分散好的胶料中，再分散0.5h。

3)对复合胶料进行脱泡、固化后得到导热复合材料B1。

对比例2

1)改性不同粒径的Al₂O₃粉体的步骤与实施例2相同。

2)称取聚酯100Kg，液体丁腈橡胶10Kg，邻苯二甲酸二丁酯10Kg，在高速搅拌机内分散1h，加入备好的Al₂O₃粉体500Kg，分散3h；配制过氧化甲乙酮0.2Kg，加入到预分散好的胶料中，再分散1h。

3)对复合胶料进行脱泡、固化后得到导热复合材料B2。

对比例3

1)改性不同粒径的AlN粉体的步骤与实施例3相同。

2)称取E-51100Kg，环氧丙烷丁基醚10Kg，邻苯二甲酸二辛酯10Kg，聚硫橡胶5Kg，在高速搅拌机内分散1h，加入配比好的导热填料粉体500Kg，分散2h；配制咪唑类固化剂2Kg，加入到预分散好的胶料中，再分散0.5h；

3)对复合胶料进行脱泡、固化后得到导热复合材料B3。

性能测试

将上述实施例1-3制备的导热复合材料A1、A2、A3和对比例1-3的导热复合材料B1、B2、B3分别采用德国Linseis公司制造的激光热导测试仪测试其热导率。测试结果见表1。

表1

样品	A1	A2	A3	B1	B2	B3
							导热系数W/mK	3.7	4.2	15	1.4	1.6	9

从表1的测试结果可以看出，在选择同种导热填料和胶黏剂的情况下，采用本发明的制备方法所制得的导热复合材料，相较于现有技术的制备方法所制得的导热复合材料，本发明的导热复合材料的导热系数有明显的提高。

Claims (11)

1.一种导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

填料：将导热填料填入成型模具的型腔中形成导热网络；所述导热填料为不同粒径的导热填料，包括大粒径粉体和小粒径粉体，所述大粒径粉体的粒径为10~30μm，所述小粒径粉体的粒径为2~7μm，并且，小粒径粉体与大粒径粉体的质量比为（1/7~1/3）：1；在所述填料步骤之前将所述不同粒径的导热填料按比例分散均匀；

灌压：将胶黏剂灌入成型模具的型腔中，然后使胶黏剂进入导热网络的空隙中；

成型：使胶黏剂固化后脱模，制得导热复合材料。

2.根据权利要求1所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述灌压的条件：对所述型腔进行抽真空，在真空环境下，将胶黏剂灌入型腔中并覆盖于导热填料的上方，然后释放真空，将胶黏剂压入导热网络的空隙中；所述真空环境的相对真空度-0.08~-0.1MPa。

3.根据权利要求1所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述胶黏剂的固化条件为：将填充有胶黏剂的成型模具在80℃~140℃的温度下保温0.5h ~3h。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，在所述填料步骤之前对导热填料进行疏水改性处理；在所述灌压步骤之前通过稀释剂调节胶黏剂粘度在500~2000cps的范围内，并对胶黏剂进行脱泡处理。

5.一种导热复合材料，其特征在于，采用如权利要求1~4任意一项所述的方法制得，包括：导热填料和胶黏剂，所述导热填料堆积形成导热网络，所述胶黏剂分散并固化于所述导热网络的空隙中；其中，所述导热填料包括：大粒径粉体和小粒径粉体，所述小粒径粉体填充于所述大粒径粉体形成的间隙中，所述大粒径粉体的粒径为10~30μm，所述小粒径粉体的粒径为2~7μm，并且，小粒径粉体与大粒径粉体的质量比为（1/7~1/3）：1。

6.根据权利要求5所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热填料未填充胶黏剂前，其松装密度为1.0~2.7 g/cm³，所形成的导热网络的空隙率为10~60%。

7.根据权利要求5或6所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、或者碳化硅粉体。

8.根据权利要求5或6所述的导热复合材料，其特征在于，所述胶黏剂的粘度为500~2000cps；胶黏剂的基体树脂为环氧、聚酯、丙烯酸酯、硅氧烷、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯、聚缩醛、聚乙烯醇、烯烃树脂中的一种或几种。

9.一种灌封有导热复合材料的产品的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：

安装：将待灌封产品固定于灌封模具上，产品内设有灌封空间，灌封模具上相应的形成有填胶空间，填胶空间与灌封空间相连通；

填料：将导热填料填入产品的灌封空间中形成导热网络；

灌压：先将胶黏剂灌入填胶空间，然后使胶黏剂进入导热网络的空隙中；

成型：使胶黏剂固化，然后将产品脱模，得到灌封有如权利要求5~8任意一项所述的导热复合材料的产品。

10.根据权利要求9所述的灌封有导热复合材料的产品的制作方法，其特征在于，所述产品包括散热外壳、置于散热外壳中部的发热体，所述灌封空间形成于所述散热外壳和发热体之间；所述灌封模具包括模具外套、以及与模具外套相配套的模芯，所述产品固定于模具外套内，其高度低于模具外套的高度，所述模芯包括密封安装在散热外壳上的第一模芯，以及密封安装在发热体上的第二模芯，所述填胶空间形成于第一模芯和第二模芯之间。

11.根据权利要求9或10所述的灌封有导热复合材料的产品的制作方法，其特征在于，所述灌压的条件：对所述灌封空间、填胶空间进行抽真空，在真空环境下，将胶黏剂灌入填胶空间中并覆盖于导热填料的上方，然后释放真空，将胶黏剂压入导热网络的空隙中；所述真空环境的相对真空度-0.08~-0.1MPa。