CN104559131A - 一种高导热吸波散热复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热吸波散热复合材料，是由有机树脂5~15份、导热剂10~30份、磁粉50~70份、质量分数60~90%的乙醇1~10份、水1~5份、分散剂1~5份按重量配比制成。本发明利用导热剂优异的传热性能，将其与有机树脂进行复合，提高基体材料传热散热性能；利用铁氧体吸波材料吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点，提高体系的吸波性能；本发明的高导热吸波散热复合材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率、具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能外，还具有良好的导热性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，具体是一种高导热吸波散热复合材料，属于高分子材料技术领域。
背景技术
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。
吸波材料能吸收投射到它表面的电磁波能量，在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。
80年代以来，世界各国投巨资加大对吸波材料研究的力度。随着电信业务的迅速发展，吸波材料也被应用到通信、环保及人体防护等诸多领域。电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接和间接的伤害。研究证实，铁氧体吸波材料性能最佳，它具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点。将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射，能达到消除电磁干扰的目的。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率铁氧体引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。例如CN201210374755.9 公开了一种吸波材料，其包括设置于目标物体前方的电容电阻混合层；所述电容电阻混合层由多个单元结构构成，所述单元结构包括第一、第二、第三、第四基本单元，第一基本单元包括第一分支以及从第一分支两端向上垂直延伸的第二分支和第三分支，第二分支和第三分支之间还等间距的排布有多条第四分支。将第一基本单元分别旋转90°、180°、270°后得到第二至第四基本单元该技术通过设置特殊结构的电容电阻混合层，可达到宽频、高效吸收电磁波的效果。
将吸波材料应用于各类电子产品，如电视、音响、VCD机、电脑、游戏机、微波炉、移动电话中，可以使电磁波泄露降到国家卫生安全限值（10微瓦每平方厘米）以下，确保人体健康。将其应用于高功率雷达、微波医疗器、微波破碎机，能保护操作人员免受电磁波辐射的伤害。长期、可靠保护敏感电路及元器件，在当今众多灵敏的电子产品应用中变得越来越重要。随着处理功率的增加及趋向于更小、更高密度电子模块的趋势，对于热控制的需要也不断增加。传统的单一功能模式已经满足不了市场的需求，市场对吸波材料提出更高的要求：材料从吸波向吸波和热辐射功能复合模式发展。在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率、具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能外，对其导热性能也有一定的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高导热吸波散热复合材料。
本发明的技术方案如下：一种高导热吸波散热复合材料，由有机树脂5~15份、导热剂10~30份、磁粉50~70份、质量分数60~90%的乙醇1~10份、水1~5份、分散剂1~5份按重量配比制成，采用如下步骤制备：先采用喷雾的方式将偶联剂与导热剂在65~85℃混合，然后将有机树脂、导热剂的二分之一、水的二分之一、乙醇、分散剂加工助剂依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至80~100℃，然后在密炼机中加入剩余的导热剂和磁粉，控制密炼机温度在180~200℃，混合15~20min，即可制得。
所述的有机树脂为聚氨酯树脂、聚乙烯醇树脂、酚醛树脂中的一种。
所述导热剂为滑石粉、氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化镁、氧化钙、氮化铝、氮化硼、碳化硅、导热石墨、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种进行复配。优选氮化硼或氧化铝。
所述磁粉可以是锰锌铁氧体磁粉、镍锌铁氧体粉体、铁硅铝铁氧体粉体中的一种或几种进行复配。优选铁硅铝铁氧体粉体或铁硅铝铁氧体粉体与镍锌铁氧体粉体按质量比1:1~3复配。
优选的技术方案如下：所述高导热吸波散热复合材料，由有机树脂10份、导热剂18份、磁粉70份、质量分数65%的乙醇5份、水1份、分散剂1份按重量配比制成，采用如下步骤制备：先采用喷雾的方式将偶联剂与导热剂在75℃混合，然后将有机树脂、导热剂的二分之一、水的二分之一、乙醇、分散剂加工助剂依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至80~100℃，然后在密炼机中加入剩余的导热剂和磁粉，控制密炼机温度在180~200℃，混合15min，即可制得。
本发明利用导热剂优异的传热性能，将其与有机树脂进行复合，提高基体材料传热散热性能；利用铁氧体吸波材料吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点，提高体系的吸波性能；所制备的复合材料可满足在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率、具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能外，同时还具有良好的导热性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例为本发明的较佳实施例，仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例1 采用以下配方（按重量配比）：有机树脂10份、导热剂15份、磁粉70份、质量分数65%的乙醇3份、水1份、分散剂1份，先采用喷雾的方式将偶联剂与导热剂在75℃混合，然后将有机树脂、导热剂的二分之一、水的二分之一、乙醇、分散剂加工助剂依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至80~100℃，然后在密炼机中加入剩余的导热剂和磁粉，控制密炼机温度在180~200℃，混合15min，即可制得一种高导热吸波散热复合材料。
实施例2 采用以下配方（按重量配比）：有机树脂11份、导热剂13份、磁粉70份、质量分数65%的乙醇4份、水1份、分散剂1份，先采用喷雾的方式将偶联剂与导热剂在75℃混合，然后将有机树脂、导热剂的二分之一、水的二分之一、乙醇、分散剂加工助剂依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至80~100℃，然后在密炼机中加入剩余的导热剂和磁粉，控制密炼机温度在180~200℃，混合15min，即可制得一种高导热吸波散热复合材料。
实施例3 采用以下配方（按重量配比）：有机树脂13份、导热剂10份、磁粉70份、质量分数65%的乙醇5份、水1份、分散剂1份；先采用喷雾的方式将偶联剂与导热剂在75℃混合，然后将有机树脂、导热剂的二分之一、水的二分之一、乙醇、分散剂加工助剂依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至80~100℃，然后在密炼机中加入剩余的导热剂和磁粉，控制密炼机温度在180~200℃，混合15min，即可制得一种高导热吸波散热复合材料。
在相同环境温度下测试实施例1~3制得的三种复合材料的导热系数（测试标准：ASTM D5470）分别为1.6239W/m.k、1.4002W/m.k、1.3895W/m.k；其相对磁导率分别为28.3、28.2、28.9；拉伸强度（测试标准：ASTM D412-1998A）分别为4.8MPa、5.2MPa、5.8MPa。
实施例4 采用以下配方（按重量配比）：有机树脂5份、导热剂10份、磁粉50份、质量分数75%的乙醇8份、水2份、分散剂3份；先采用喷雾的方式将偶联剂与导热剂在80℃混合，然后将有机树脂、导热剂的二分之一、水的二分之一、乙醇、分散剂加工助剂依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至80~100℃，然后在密炼机中加入剩余的导热剂和磁粉，控制密炼机温度在180~200℃，混合20min，即可制得一种高导热吸波散热复合材料。
实施例5 采用以下配方（按重量配比）：有机树脂15份、导热剂30份、磁粉66份、质量分数85%的乙醇10份、水5份、分散剂2份；先采用喷雾的方式将偶联剂与导热剂在85℃混合，然后将有机树脂、导热剂的二分之一、水的二分之一、乙醇、分散剂加工助剂依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至80~100℃，然后在密炼机中加入剩余的导热剂和磁粉，控制密炼机温度在180~200℃，混合18min，即可制得一种高导热吸波散热复合材料。
Claims (7)
1.一种高导热吸波散热复合材料，其特征在于：由有机树脂5~15份、导热剂10~30份、磁粉50~70份、质量分数60~90%的乙醇1~10份、水1~5份、分散剂1~5份按重量配比制成，采用如下步骤制备：先采用喷雾的方式将偶联剂与导热剂在65~85℃混合，然后将有机树脂、导热剂的二分之一、水的二分之一、乙醇、分散剂加工助剂依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至80~100℃，然后在密炼机中加入剩余的导热剂和磁粉，控制密炼机温度在180~200℃，混合15~20min，即可制得。
2. 根据权利要求1所述的高导热吸波散热复合材料，其特征在于：所述的有机树脂为聚氨酯树脂、聚乙烯醇树脂、酚醛树脂中的一种。
3.根据权利要求1所述的高导热吸波散热复合材料，其特征在于：所述导热剂为滑石粉、氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化镁、氧化钙、氮化铝、氮化硼、碳化硅、导热石墨、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种进行复配。
4.根据权利要求1所述的高导热吸波散热复合材料，其特征在于：所述导热剂为氮化硼或氧化铝。
5.根据权利要求1所述的高导热吸波散热复合材料，其特征在于：所述磁粉是锰锌铁氧体磁粉、镍锌铁氧体粉体、铁硅铝铁氧体粉体中的一种或几种进行复配。
6.根据权利要求1所述的高导热吸波散热复合材料，其特征在于：所述磁粉是铁硅铝铁氧体粉体或铁硅铝铁氧体粉体与镍锌铁氧体粉体按质量比1:1~3复配。
7.根据权利要求1所述的高导热吸波散热复合材料，其特征在于：所述高导热吸波散热复合材料是由有机树脂10份、导热剂18份、磁粉70份、质量分数65%的乙醇5份、水1份、分散剂1份按重量配比制成，采用如下步骤制备：先采用喷雾的方式将偶联剂与导热剂在75℃混合，然后将有机树脂、导热剂的二分之一、水的二分之一、乙醇、分散剂加工助剂依次加高速分散搅拌机中，边搅拌边加热至80~100℃，然后在密炼机中加入剩余的导热剂和磁粉，控制密炼机温度在180~200℃，混合15min，即可制得。
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