CN104449545A - 一种粘接于散热板的导热胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导热胶的利用领域，特别是涉及一种粘接于散热板的导热胶及其制备方法。包括室温硫化硅橡胶树脂、导热分散剂、助剂。制备方法：首先将碳纳米管进行预处理制成导热分散剂，然后将导热分散剂与硅橡胶和助剂进行共混。有益效果是：多壁碳纳米管经过预处理制成的导热分散剂，与硫化硅橡胶相容性好，能在胶黏剂体系中均匀分散，不存在聚集结块的现象。同时，多壁碳纳米管又具有高热导率，将其作为导热填料加入到胶黏剂体系中，彻底解决了导热胶散热性不理想的问题，导热系数值为15W/m·K~32W/m·k。不仅如此，本发明制备方法简单、采用的原料性能优异，制备的导热胶在电脑散热器上应用非常理想，满足了各方面的要求。

Description

一种粘接于散热板的导热胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及导热胶的利用领域，特别是涉及一种粘接于散热板的导热胶及其制备方法。

背景技术

在这个高速发展的数字时代，电子产品日益受到重视，特别是电脑几乎成为每个上班族的必备品。而电脑从开始启动那刻起，散热就开始了，散热性能的好坏直接影响电脑的性能，关乎电脑的运行速度和使用寿命。特别是在运行大型游戏时，电脑主板产生了大量的热量，如果热量没有得到很好的扩散，可想而知对电脑组件的破坏是何等的巨大。

而起到散热作用的就是散热器，肉眼看似光滑的表面其实在显微镜下观察是不平整的，其表面的各种凹凸不平都会严重影响到热传导效率。表面的缝隙和不平使得空气存在其中。由于空气的导热系数低而且不容易排除，当表面的空气吸收了热量发生膨胀后，就会引起处理器与散热器之间的缝隙进一步扩大。

导热胶的出现解决了这一难题，将导热胶涂覆在散热器表面，填补了散热器表面的凹凸不平，这样一来散热器和处理器直接就实现了零距离接触，处理器发出的热量通过导热胶直接传递到散热器上，散热器的功效实现完美发挥。  

导热胶是由树脂、导热填料，助剂等部分组成，其中导热填料对导热胶的导热系数起决定作用，目前，市场上常见的几种导热填料有氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化镁、氧化硅等。氮化铝，导热系数非常高，但是价格昂贵，通常每公斤在几百元至上千元；氮化铝比表面积大、吸油值高，随着氮化铝在树脂中填充率的增加，体系粘度急剧上升，实际制成的导热胶膜中氮化铝填充率很低，严重影响导热胶膜的导热性。另外，氮化铝吸潮后会与水发生水解反应AlN+3H₂O=Al(OH)₃↓+NH₃↑，水解产生的Al(OH)₃会使导热通路产生中断，进而影响声子的传递，因此做成制品后导热率会不断降低，即使用硅烷偶联剂进行表面处理，也不能保证100%填料表面被包覆；氧化铍，虽然其热导率很高，但是由于其毒性大，导致其在导热胶膜的实际应用受到了很大的限制；氮化硼，导热系数非常高，性质稳定。根据产品纯度和粒度不同价格差别较大，从几百元到上千元每公斤不等。虽然单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率，但与氮化铝类似，随着氮化硼在树脂中填充率的增加，在体系中添加量大于40%后体系粘度会急剧上升，给混胶和填料的分散造成很大影响，实际制成的导热胶膜中氮化硼填充率很低，导热率较低。有国外厂商生产球形氮化硼，产品粒径大，比表面积小，填充率高，不易增粘，但是价格极高，限制了其在高导热胶膜中的应用；氧化镁，价格便宜，但是在空气中易吸潮，容易吸收水分和二氧化碳而逐渐成为碱式碳酸镁，增粘性较强，不能大量填充，由氧化镁制成的导热胶膜导热率会不断降低，导热率极不稳定。另外，由于其耐酸性差，限制了其在酸性环境下的应用；氧化硅，结晶型硅微粉价格较低，适合大量填充降低成本。但由于其导热性偏低，不适合生产高导热产品。

发明内容

本发明针对现有技术的技术难题，提出一种粘接于散热板的导热胶及其制备方法，所制备的导热胶具有高导热系数和良好的粘接性能。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种粘接于散热板的导热胶，其特征在于，其成分按以下重量百分比组成：室温硫化硅橡胶树脂为65%~75.5%、导热分散剂为14%~24.5%、助剂为0.5%~11%；所述的导热分散剂为32%的多壁碳纳米管、62%的丁酮和6%的BYK-161助剂。

一种粘接于散热板的导热胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，首先制备导热分散剂，按重量百分比取32%的多壁碳纳米管、62%的丁酮和6%的BYK-161助剂，将BYK-161助剂溶解于丁酮中，然后在磁力搅拌下加入多壁碳纳米管，待多壁碳纳米管充分润湿后，利用球磨机对混合物进行研磨1-2小时后即可得到分散均匀的多壁碳纳米管预处理剂，最后使用T份L-20bR高速冷冻离心机通过离心的方法去除上清液，得到导热分散剂。

第二步，按重量百分比取65%~75.5%的室温硫化硅橡胶树脂、14%~24.5%的导热分散剂和0.5%~11%的助剂，将各组分加入到容器中，在常温下使用MYP11-2A恒温磁力搅拌器和THZ-82A水浴恒温振荡器进行磁力搅拌0.5h~1h和超声振荡0.5h~1h，随后再进行一次磁力搅拌0.5h~1h和超声振荡0.5h~1h，即可得到混合均匀的导热胶。

本发明的有益效果是：多壁碳纳米管经过预处理制成的导热分散剂，与硫化硅橡胶相容性好，能在胶黏剂体系中均匀分散，不存在聚集结块的现象。同时，多壁碳纳米管又具有高热导率，将其作为导热填料加入到胶黏剂体系中，彻底解决了导热胶散热性不理想的问题，导热系数值为15W/m·K~32W/m·k。不仅如此，本发明制备方法简单、采用的原料性能优异，制备的导热胶在电脑散热器上应用非常理想，满足了各方面的要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明一种粘接于散热板的导热胶及其制备方法技术方案作进一步描述。

一种粘接于散热板的导热胶，其成分按以下重量百分比组成：室温硫化硅橡胶树脂为65%~75.5%、导热分散剂为14%~24.5%、助剂为0.5%~11%；导热分散剂为32%的多壁碳纳米管、62%的丁酮和6%的BYK-161助剂。

多壁碳纳米管为内径小于50nm、外径小于60nm、长度为小于30μm的多壁碳纳米管。

助剂为触变剂气相二氧化硅、增塑剂八甲基硅油、交联剂甲基三甲氧基硅烷、偶联剂KH-550和催化剂二月桂酸二丁基锡中的至少一种。

实施例1按重量百分比称取，室温硫化硅橡胶树脂67%，导热分散剂24%，助剂9%。

9%的助剂具体为：气相二氧化硅6%、甲基三甲氧基硅烷1%、1%的KH-550和二月桂酸二丁基锡1%。

制备过程：第一步，首先制备导热分散剂，按重量百分比取32%的多壁碳纳米管、62%的丁酮和6%的BYK-161助剂，将BYK-161助剂溶解于丁酮中，然后在磁力搅拌下加入多壁碳纳米管，待多壁碳纳米管充分润湿后，利用球磨机对混合物进行研磨1-2小时后即可得到分散均匀的多壁碳纳米管预处理剂，最后使用T份L-20bR高速冷冻离心机通过离心的方法去除上清液，得到导热分散剂。

第二步，按重量百分比取67%的室温硫化硅橡胶树脂、24%的导热分散剂、6%的气相二氧化硅、1%的甲基三甲氧基硅烷、1%的KH-550和1%的二月桂酸二丁基锡。将各组分加入到容器中，在常温下使用MYP11-2A恒温磁力搅拌器和THZ-82A水浴恒温振荡器进行磁力搅拌0.6h和超声振荡0.6h，随后再进行一次磁力搅拌0.6h和超声振荡0.6h，即可得到混合均匀的导热胶。

实施例2按重量百分比称取，室温硫化硅橡胶71%，导热分散剂20%，气相二氧化硅4%、八甲基硅油1%、甲基三甲氧基硅烷1%、1%的KH-550和二月桂酸二丁基锡2%。

制备过程：首先，将BYK-161溶解于丁酮中，然后在磁力搅拌下缓缓加入多壁碳纳米管，待多壁碳纳米管全部加入后，利用球磨机对混合物进行研磨，两小时后即可得到分散均匀的多壁碳纳米管预处理剂，最后通过离心的方法去除上清液，得到导热分散剂。将71%的室温硫化硅橡胶、20%的导热分散剂、4%的气相二氧化硅、1%的八甲基硅油、1%的甲基三甲氧基硅烷、1%的KH-550和2%的二月桂酸二丁基锡加入到容器中，在常温下进行磁力搅拌1h和超声振荡0.5h，随后再进行一次磁力搅拌0.5h和超声振荡0.5h，即可得到混合均匀的导热胶。

实施例3按重量百分比称取，室温硫化硅橡胶74.8%，导热分散剂19.6%，气相二氧化硅2.8%、八甲基硅油0.2%、甲基三甲氧基硅烷1.4%、0.2%的KH-550和二月桂酸二丁基锡1%。

制备过程：首先，将BYK-161溶解于丁酮中，然后在磁力搅拌下缓缓加入多壁碳纳米管，待多壁碳纳米管全部加入后，利用球磨机对混合物进行研磨，一小时后即可得到分散均匀的多壁碳纳米管预处理剂，最后通过离心的方法去除上清液，得到导热分散剂。将74.8%的室温硫化硅橡胶、19.6%的导热分散剂、2.8%的气相二氧化硅、0.2%的八甲基硅油、1.4%的甲基三甲氧基硅烷、0.2%的KH-550和1%的二月桂酸二丁基锡加入到容器中，在常温下进行磁力搅拌0.5h和超声振荡0.5h，随后再进行一次磁力搅拌1h和超声振荡1h，即可得到混合均匀的导热胶。

T份L-20bR高速冷冻离心机为上海安亭科学仪器厂生产。

MYP11-2A恒温磁力搅拌器为上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司生产。 水浴恒温振荡器型号为THZ-82A。

Claims (4)

1.一种粘接于散热板的导热胶，其特征在于，其成分按以下重量百分比组成：室温硫化硅橡胶树脂为65%~75.5%、导热分散剂为14%~24.5%、助剂为0.5%~11%；所述的导热分散剂由32%的多壁碳纳米管、62%的丁酮和6%的BYK-161助剂制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种粘接于散热板的导热胶，其特征在于，所述的多壁碳纳米管为内径小于50nm、外径小于60nm、长度为小于30μm的多壁碳纳米管。

3.根据权利要求1所述的一种粘接于散热板的导热胶，其特征在于，所述的助剂为触变剂气相二氧化硅、增塑剂八甲基硅油、交联剂甲基三甲氧基硅烷、偶联剂KH-550和催化剂二月桂酸二丁基锡中的至少一种。

4.一种粘接于散热板的导热胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，首先制备导热分散剂，按重量百分比取32%的多壁碳纳米管、62%的丁酮和6%的BYK-161助剂，将BYK-161助剂溶解于丁酮中，然后在磁力搅拌下加入多壁碳纳米管，待多壁碳纳米管充分润湿后，利用球磨机对混合物进行研磨1-2小时后即可得到分散均匀的多壁碳纳米管预处理剂，最后使用T份L-20bR高速冷冻离心机通过离心的方法去除上清液，得到导热分散剂；

第二步，按重量百分比取65%~75.5%的室温硫化硅橡胶树脂、14%~24.5%的导热分散剂和0.5%~11%的助剂，将各组分加入到容器中，在常温下使用MYP11-2A恒温磁力搅拌器和THZ-82A水浴恒温振荡器进行磁力搅拌0.5h~1h和超声振荡0.5h~1h，随后再进行一次磁力搅拌0.5h~1h和超声振荡0.5h~1h，即可得到混合均匀的导热胶。