CN105754341A - 一种导热复合材料和由该材料制成的导热片及其制备方法 - Google Patents

一种导热复合材料和由该材料制成的导热片及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105754341A
CN105754341A CN201610119396.0A CN201610119396A CN105754341A CN 105754341 A CN105754341 A CN 105754341A CN 201610119396 A CN201610119396 A CN 201610119396A CN 105754341 A CN105754341 A CN 105754341A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
silicone rubber
composite material
conducting
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610119396.0A
Other languages
English (en)
Inventor
柯瑞林
王玲
柯冰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Oumuyang Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Oumuyang Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Oumuyang Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Oumuyang Technology Co Ltd
Priority to CN201610119396.0A priority Critical patent/CN105754341A/zh
Publication of CN105754341A publication Critical patent/CN105754341A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Abstract

本发明申请提供一种导热复合材料，特别是一种导热系数高、安全性能好、稳定性好、回弹性高、柔顺性好的导热硅橡胶复合材料及由所述导热材料制成的导热片及其制备方法。所述的导热复合材料包括以下质量百分含量的各种组分：纳米氧化铝510％，微米氧化铝2045％，碳化硅晶须0.55％，六方氮化硼310％，石墨烯片0.11.2％，碳纳米管0.16％，甲基乙烯基硅橡胶0.52％，二甲基硅油512％，羟基硅油0.52％，硫化剂0.10.5，铁粉515％，镍粉1025％，钴粉515％。

Description

一种导热复合材料和由该材料制成的导热片及其制备方法
技术领域
本发明申请涉及一种导热复合材料，特别是一种导热系数高、安全性能好、稳定性好、回弹性高、柔顺性好的导热硅橡胶复合材料及由所述导热材料制成的导热片及其制备方法，属于热界面材料导热技术领域。
背景技术
随着工业生产和科学技术的发展，在电器领域，电子产品朝着网络化、智能化、微型化的方向发展，使得电子元件和逻辑电路向全、轻、薄、小的方向发展，电子产品的发热量也随之增加，其工作环境急剧向高温方向变化。电子元器件温度每升高2℃，其可靠性就下降10％，因此散热问题也就成了设备能否正常运行的关键问题。因此需要高导热的材料，有效的散去电子设备产生的热量，这关系到产品的使用寿命和质量的可靠性。
目前，电子设备的散热问题，大多通过各种形式的散热器来解决。但在电子设备中，各种电子元件与散热器之间有许多接触面，它们之间存在空隙，导致热流不畅，为了解决这一问题，通常在接触面之间填充导热硅橡胶片，利用导热硅橡胶片其材质的柔软及在低压迫力作用下的弹性变量，为其粗糙表面构造密合接触，以便将微处理器、绘图处理器和其它重要芯片产生的热量带走，降低乃至消除空气热阻。
目前，业内对导热硅橡胶的散热模式大多选用两种方式：
1、90％以上选用无机非金属氧化物或氮化物，譬如氧化铝、氮化铝等，作为填料对聚合物进行填充，制备出绝缘型导热硅橡胶材料。但导热性能差，导热系数一般在1.5-3W/m.k左右，不适合大功率元器件的散热需求。
2、其它的部分，选用金属粉体或者碳纤维、石墨烯、碳纳米管等碳基材料，作为填料对聚合物进行填充，制备出的导热硅橡胶导热性能有大幅度提升，其导热系数可以做到5.0-8W/m.k或更高，但它同时其导电性能也很高，安全性受到很大的制约，从而在实际的应用中有很大的局限性。
发明内容
针对目前导热硅橡胶片存在的上述问题，本发明申请的目的在于，提供一种新型导热复合材料及其制备方法，所述材料可以达到10W/m.k以上的导热系数，同时具备安全性能好、稳定性好、回弹性高、柔顺性好的优点，适用于发热元件和散热元件间的界面传热或类似用途。
本发明申请的第一个目的是提供一种导热复合材料，所述的导热复合材料包括以下质量百分含量的各种组分：
组分 质量百分比％
纳米氧化铝 5-10％
微米氧化铝 20-45％
碳化硅晶须 0.5-5％
六方氮化硼 3-10％
石墨烯片 0.1-1.2％
碳纳米管 0.1-6％
甲基乙烯基硅橡胶 0.5-2％
二甲基硅油 5-12％
羟基硅油 0.5-2％
硫化剂 0.1-0.5
铁粉 5-15％
镍粉 10-25％
钴粉 5-15％
进一步的，所述纳米氧化铝(Al2O3)的粒径为60-150nm，纯度≥99.0％，由于其界面相容性好、表面光滑、分散性优良，可以提高材料的导热性和绝缘性能。其基本特征如下：具有球形度高、颗粒致密，比表面积≤23m2/g，高表面活性，松装密度：≤0.37g/cm3，导热率：30W/m.K，加入基材中，能够明显提高其导热性能。
进一步的，所述微米氧化铝(Al2O3)的粒径为1-100μm，纯度≥99.6％，由于分散性优良，可以提高材料的导热性和绝缘性能。其基本特征为：外观：白色粉末，纯度≥99.6％，粒径：1-100μm，比表面积≤1.06m2/g，密度：3.97g/cm3，导热率：30W/m.K，其原晶颗粒较大，粒径分布窄，吸油量超低，加入基材中，能够提高其导热性能。
进一步的，所述碳化硅晶须(β-SiC Whisker)的长度为10-40μm，直径为0.05-0.2μm，添加量为总量的0.5-5％，由于纳米SiC长径比大，粒子更易在基材体系内部形成导热网链，减少材料内部空隙率，提高导热性能，其基本特征：β-SiC晶须长径比大、表面光洁度高、直径率高、晶体结构规整，具有优良的导热性能，导热系数为155W/m.K，密度3.21g/cm3，热膨胀系数4.3×10-6/K。
进一步的，所述六方氮化硼(HBN)的粒径为15μm，纯度＞98％，添加量为总量的3-10％。其除了保持优异的导热性外，还具有良好的绝缘性和润滑性和化学稳定性。基本特征如下：六方氮化硼的晶体结构具有类似石墨层状的结构，呈现松散、润滑、易吸潮、质轻等性状的白色粉末，密度2.27g/cm3，热导率为250w/m.k，热膨胀系数为：2×10-6/K。具有优良的绝缘性能，25℃为1014Ω-cm，低介电损耗108HZ时为2.5×10-4，介电常数为4，可透微波和红外线，低的摩擦系数：U为0.16。
进一步的，所述石墨烯片的长度为3-20μm，厚度为20nm的层片状结构，添加量为总量的0.1-1.2％，其在添加量极少的情况下，就可以使热量在水平方向更快速地传导。其基本特征：高表面面积：2675m2/g，密度低：1.89g/cm3，热传导率5300W/m.k。
进一步的，所述碳纳米管(CNTs)的OD粒径>50nm，ID粒径：5-15nm，长度10-20um，纯度>92％，由于具有超大的长径比，可以使其在添加量极少的情况下，就可以大幅度提高材料的导热性及力学强度。其基本特征：比表面积>60m2/g。松装密度：0.18g/cm3，密度：2.1g/cm3，热传导率3000W/m.k。
进一步的，所述甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)的含量为0.5-2％，采用的甲基乙烯基硅橡胶分子量为50-70万，乙烯基含量为0.07-0.15mo1％，其加工性能及抗压缩永久变形性能不错。
进一步的，所述二甲基硅油(分子式：(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]n-Si(CH3)3)的含量为5-12％，所采用的二甲基硅油粘度为50-500cps。
进一步的，所述羟基硅油(分子式：HO[(CH3)2SiO]nH)的含量为0.5-2％，所采用的羟基硅油为小分子羟基硅油，粘度(25℃)：25-30cps，羟基含量8％。
进一步的，所述硫化剂的含量为0.1-0.5％，采用2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷(分子式：C16H34O4)，所采用的该硫化剂在硫化后的气味在烷基过氧化物中较微小。
进一步的，所述铁粉的平均片径为5-10μm，片厚为50-100nm，比表面积>15m2/g，纯度≥99.9％。颜色：黑色，形貌：超细片状粉末，超细片状铁粉采用物理机械法制备，为具有高度活性的零价铁粉，具有高矫顽力，高比饱和磁化强度，高信噪比和抗氧化性好等优点。
进一步的，所述镍粉的纯度≥99.7％，粒度为0.5-1.5μm，松装密度为0.5-0.9g/cm3，比表面积：2.0-6.0m2/g，碳和氧的含量≤0.3％。颜色:灰黑色，形貌：珠链状粉末，具有高饱和磁化强度和高磁导率，具有特殊的三维链状超精细颗粒网络，其独特的链珠状结构可产生良好的导电导热网络。
进一步的，所述钴粉(Co)的含量为5-15％，纯度≥99.9％，平均粒径为1.0μm，松装密度：0.83g/cm3，密度：8.9g/cm3，比表面积：8.0m2/g，碳和氧的含量总和≤0.42％，金属杂质含量总和≤0.03％。
本发明申请的第二个目的是提供由上述复合材料制成的导热片，所述导热片按照距离热源由近及远的顺序依次为绝缘导热层和导电导热层，绝缘导热层包括组分一和组分二，导电导热层包括组分二和组分三，各组分包括下述百分含量的各种成分：
其中，绝缘导热层用于接收热源，由于电绝缘，可以起到保护发热芯片、发热元器件的作用，可以安全地快速吸收热能；导电导热层接触散热器，可以更好的传导热能，提高材料的综合导热性能。
本发明申请的第三个目的是提供上述导热片的制备方法：
本发明所提供的导热硅橡胶片复合材料，由以上质量百分比组分制成，具体制备过程包括如下步骤：
1、填料预处理：将纳米氧化铝、微米氧化铝、碳化硅晶须、六方氮化硼、石墨烯片、碳纳米管、铁粉、镍粉和钴粉单独分别在烘干机中，于100-120℃烘干3-4h备用；
2、硅橡胶预处理：将甲基乙烯基硅橡胶与二甲基硅油加入到研磨机中进行混合研磨，得到硅橡胶基体；
3、真空混炼：将步骤2所得到的硅橡胶基体放入真空捏合机中，最先加入羟基硅油，其次添加组分一的主要导热填料，依照填料质量从少到多的顺序依次添加到硅橡胶基体中，即依次添加石墨烯片、碳纳米管、碳化硅晶须、纳米氧化铝、六方氮化硼和微米氧化铝；然后添加组分三的辅助导热填料添加到硅橡胶基体中，加入顺序也是依据填料质量分量从少到多的顺序，也就是依次添加钴粉、铁粉、镍粉在真空捏合机中进行混炼，真空捏合30-40分钟，得到导热硅橡胶混炼胶；
4、静置返炼：将混好的导热硅橡胶混炼胶用胶袋密封包裹，静置20-24小时，然后把其放在开炼机上薄通，采用标准薄通模式，薄通5-7次，薄通过程中加入硫化剂2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷，薄通后出片，进入成型模具；
5、强磁分层：在模具中成型处理时施加磁场，磁场强度控制在150-800kA/m，模具厚度设定为0.5-12mm，模具上部分环绕励磁线圈，通过调节励磁线圈中的电流大小来控制磁回路中磁场的强度，我们测试发现，当励磁电流调到1.5A时效果最佳，原先这些带磁性的金属粒子随机分散在硅橡胶基体中，在磁场作用下这些粒子成链状或网状排列，且随着磁场强度的增强，颗粒之间的间距变小，联系更紧密，这样更容易形成导热通路，这样模具内组分三带磁性的金属粒子在磁场的作用下链集在一个层区(外环直接有励磁线圈行成强磁场区)，即形成导电导热层，下部分层区(外部没有环绕励磁线圈)的层区，就形成绝缘导热层，申请人做的实验中，98％的组分三聚集在上层区域，下层区98％的材料是组分一聚集；
6、模压硫化：薄通出片后，在160-180℃下高温模压硫化15-20分钟成型，得到成型好的片状硅橡胶复合材料。
7、二次硫化：将上个步骤所得到的成型好的片状硅橡胶复合材料在200-210℃下二次硫化4-5小时，进一步硫化减少过氧化物含量，挥发小分子物质，得到优质片状的导热硅橡胶复合材料。
本发明申请所述的导热复合材料具有以下的优点：
1、设计创新：目前业内对导热硅橡胶大部分考虑到绝缘性要求，基本上是利用无机非金属材料作为填料来增加其导热性能，其实仅利用了声子热传导，而有的选用包括金属、碳基填料形成的导热塑料，其导热系数可以做到5.0-8W/m.k或更高，但它同时其导电性能也很高，所以大部分弃用该方案，或者只用在非常特殊的要求不高的导热领域，如何保持高的导热性，而又把导电性控制在合理的范围，这是个技术难点，本发明同时充分利用了电子、声子导热机能，很好的解决了导热与不导电的平衡点；
2、效能创新：目前导热硅橡胶材料的导热系数一般在1.5-3W/m.k左右，而本发明材料自身通过特殊配方和技术手段可以达到10W/m.k以上的导热系数，大幅度地提高材料导热性能。
3、填料创新：目前业内只选用了单项或少项填料进行搭配，我们对多项填料及综合影响性进行研究，对每种材料的粒径、形态选取，表面润湿性处理，掺杂分数调节，结合其自身的导热性能和导电性能的平衡处理，对填料不同种类进行科学搭配，尽量使其导热性能达到极致，而又保持了材料本身的安全性、回弹性和柔顺性。
附图说明
图1为本发明申请所述导热复合材料制成的导热片的结构示意图；
其中，1为热源、2为绝缘导热层、3为导电导热层、4为散热器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明申请所述的技术方案进行说明，目的是为了公众更好地理解所述技术方案，而不是对其进行任意限制。
实施例一
一种导热复合材料，包括以下质量百分含量的各种组分：
如图1所示，由上述复合材料制成的导热片，所述导热片按照距离热源1由近及远的顺序依次为绝缘导热层2和导电导热层3，绝缘导热层2与热源1接触，导电导热层3与散热器4接触，绝缘导热层2包括组分一和组分二，导电导热层3包括组分二和组分三，各组分的百分含量如上表所示。
上述导热片的制作过程如下：
1、填料预处理：将纳米氧化铝、微米氧化铝、碳化硅晶须、六方氮化硼、石墨烯片、碳纳米管、铁粉、镍粉和钴粉单独分别在烘干机中，于120℃烘干3h备用；
2、硅橡胶预处理：将甲基乙烯基硅橡胶与二甲基硅油加入到研磨机中进行混合研磨，得到硅橡胶基体；
3、真空混炼：将步骤2所得到的硅橡胶基体放入真空捏合机中，最先加入羟基硅油，其次添加组分一的主要导热填料，依照填料质量从少到多的顺序依次添加到硅橡胶基体中，即依次添加石墨烯片、碳纳米管、碳化硅晶须、纳米氧化铝、六方氮化硼和微米氧化铝；然后添加组分三的辅助导热填料添加到硅橡胶基体中，加入顺序也是依据填料质量分量从少到多的顺序，也就是依次添加钴粉、铁粉、镍粉在真空捏合机中进行混炼，真空捏合35分钟，得到导热硅橡胶混炼胶；
4、静置返炼：将混好的导热硅橡胶混炼胶用胶袋密封包裹，静置24小时，然后把其放在开炼机上薄通，薄通6次，薄通过程中加入硫化剂2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷，薄通后出片，进入成型模具；
5、强磁分层：在模具中成型处理时施加磁场，磁场强度150kA/m，模具厚度设定为2mm，模具上部分环绕励磁线圈，通过调节励磁线圈中的电流大小来控制磁回路中磁场的强度，测试发现，当励磁电流调到1.5A时效果最佳，这样模具内组分三带磁性的金属粒子在磁场的作用下链集在一个层区(外环直接有励磁线圈行成强磁场区)，即形成导电导热层，下部分层区(即外部没有环绕励磁线圈)的层区，就形成绝缘导热层；
6、模压硫化：薄通出片后，在170℃下高温模压硫化15分钟成型，得到成型好的片状硅橡胶复合材料；
7、二次硫化：将上个步骤所得到的成型好的片状硅橡胶复合材料在200℃下二次硫化4小时，进一步硫化减少过氧化物含量，挥发小分子物质，得到优质片状的导热硅橡胶复合材料。
测试其相关性能如下:
实施例二
配方二：
由上表所述各组分制备导热片，具体制备过程包括如下步骤：
1、填料预处理：将纳米氧化铝、微米氧化铝、碳化硅晶须、六方氮化硼、石墨烯片、碳纳米管、铁粉、镍粉和钴粉单独分别在烘干机中，于120℃烘干4h备用；
2、硅橡胶预处理：将甲基乙烯基硅橡胶与二甲基硅油加入到研磨机中进行混合研磨，得到硅橡胶基体；
3、真空混炼：将步骤2所得到的硅橡胶基体放入真空捏合机中，最先加入羟基硅油，其次添加组分一的主要导热填料，依照填料质量从少到多的顺序依次添加到硅橡胶基体中，即依次添加石墨烯片、碳纳米管、碳化硅晶须、纳米氧化铝、六方氮化硼和微米氧化铝；然后添加组分三的辅助导热填料添加到硅橡胶基体中，加入顺序也是依据填料质量分量从少到多的顺序，也就是依次添加钴粉、铁粉、镍粉在真空捏合机中进行混炼，真空捏合40分钟，得到导热硅橡胶混炼胶；
4、静置返炼：将混好的导热硅橡胶混炼胶用胶袋密封包裹，静置20小时，然后把其放在开炼机上薄通，采用标准薄通模式，薄通5次，薄通过程中加入硫化剂2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷，薄通后出片，进入成型模具；
5、强磁分层：在模具中成型处理时施加磁场，磁场强度控制在400kA/m，模具厚度设定为0.5mm，模具上部分环绕励磁线圈，通过调节励磁线圈中的电流大小来控制磁回路中磁场的强度，我们测试发现，当励磁电流调到1.5A时效果最佳，原先这些带磁性的金属粒子随机分散在硅橡胶基体中，在磁场作用下这些粒子成链状或网状排列，且随着磁场强度的增强，颗粒之间的间距变小，联系更紧密，这样更容易形成导热通路，这样模具内组分三带磁性的金属粒子在磁场的作用下链集在一个层区(外环直接有励磁线圈行成强磁场区)，即形成导电导热层，下部分层区(外部没有环绕励磁线圈)的层区，就形成绝缘导热层，申请人做的实验中，98％的组分三聚集在上层区域，下层区98％的材料是组分一聚集；
6、模压硫化：薄通出片后，在160℃下高温模压硫化20分钟成型，得到成型好的片状硅橡胶复合材料。
7、二次硫化：将上个步骤所得到的成型好的片状硅橡胶复合材料在210℃下二次硫化5小时，进一步硫化减少过氧化物含量，挥发小分子物质，得到优质片状的导热硅橡胶复合材料。
通过检测后，导热系数可以做到6.7W/m.k，硬度达到60(shore 00)。
实施例三
配方三：
具体制备过程包括如下步骤：
1、填料预处理：将纳米氧化铝、微米氧化铝、碳化硅晶须、六方氮化硼、石墨烯片、碳纳米管、铁粉、镍粉和钴粉单独分别在烘干机中，于110℃烘干4h备用；
2、硅橡胶预处理：将甲基乙烯基硅橡胶与二甲基硅油加入到研磨机中进行混合研磨，得到硅橡胶基体；
3、真空混炼：将步骤2所得到的硅橡胶基体放入真空捏合机中，最先加入羟基硅油，其次添加组分一的主要导热填料，依照填料质量从少到多的顺序依次添加到硅橡胶基体中，即依次添加石墨烯片、碳纳米管、碳化硅晶须、纳米氧化铝、六方氮化硼和微米氧化铝；然后添加组分三的辅助导热填料添加到硅橡胶基体中，加入顺序也是依据填料质量分量从少到多的顺序，也就是依次添加钴粉、铁粉、镍粉在真空捏合机中进行混炼，真空捏合40分钟，得到导热硅橡胶混炼胶；
4、静置返炼：将混好的导热硅橡胶混炼胶用胶袋密封包裹，静置24小时，然后把其放在开炼机上薄通，采用标准薄通模式，薄通7次，薄通过程中加入硫化剂2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷，薄通后出片，进入成型模具；
5、强磁分层：在模具中成型处理时施加磁场，磁场强度控制在800kA/m，模具厚度设定为12mm，模具上部分环绕励磁线圈，通过调节励磁线圈中的电流大小来控制磁回路中磁场的强度，我们测试发现，当励磁电流调到1.5A时效果最佳，原先这些带磁性的金属粒子随机分散在硅橡胶基体中，在磁场作用下这些粒子成链状或网状排列，且随着磁场强度的增强，颗粒之间的间距变小，联系更紧密，这样更容易形成导热通路，这样模具内组分三带磁性的金属粒子在磁场的作用下链集在一个层区(外环直接有励磁线圈行成强磁场区)，即形成导电导热层，下部分层区(外部没有环绕励磁线圈)的层区，就形成绝缘导热层，申请人做的实验中，98％的组分三聚集在上层区域，下层区98％的材料是组分一聚集；
6、模压硫化：薄通出片后，在180℃下高温模压硫化18分钟成型，得到成型好的片状硅橡胶复合材料；
7、二次硫化：将上个步骤所得到的成型好的片状硅橡胶复合材料在206℃下二次硫化4.5小时，进一步硫化减少过氧化物含量，挥发小分子物质，得到优质片状的导热硅橡胶复合材料。
通过实施后，导热系数可以做到10W/m.k，硬度达到55(shore 00)。
应该理解的是，上述内容包括附图不是对所述技术方案的限制，事实上，在相同或近似的原理下，对所述技术方案进行的改进，包括对上述各组分百分含量的微小改动以及导热片制备方法中，对各步骤工艺条件的改变，只要满足导热复合材料及导热片的主要特性相近似，则都在本发明申请所要求的技术方案之内。

Claims (6)

1.一种导热复合材料，其特征在于，所述的导热复合材料包括以下质量百分含量的各种组分：
2.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于：所述纳米氧化铝的粒径为60-150nm，纯度≥99.0％；所述微米氧化铝的粒径为1-100μm，纯度≥99.6％；所述碳化硅晶须的长度为10-40μm，直径为0.05-0.2μm；所述六方氮化硼的粒径为15μm，纯度＞98％；所述石墨烯片的长度为3-20μm，厚度为20nm；所述碳纳米管的OD粒径>50nm，ID粒径：5-15nm，长度10-20um，纯度>92％。
3.根据权利要求1或2所述的导热复合材料，其特征在于：所述甲基乙烯基硅橡胶分子量为50-70万，乙烯基含量为0.07-0.15mo1％；所述二甲基硅油的粘度为50-500cps；所述羟基硅油的粘度为25-30cps，羟基含量8％；所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷。
4.根据权利要求1或2所述的导热复合材料，其特征在于：所述铁粉的平均片径为5-10μm，片厚为50-100nm，比表面积>15m2/g，纯度≥99.9％；所述镍粉的纯度≥99.7％，粒度为0.5-1.5μm，松装密度为0.5-0.9g/cm3，比表面积：2.0-6.0m2/g，碳和氧的含量≤0.3％；所述钴粉(Co)的含量为5-15％，纯度≥99.9％，平均粒径为1.0μm，松装密度：0.83g/cm3，密度：8.9g/cm3，比表面积：8.0m2/g，碳和氧的含量总和≤0.42％，金属杂质含量总和≤0.03％。
5.由权利要求1所述复合材料制成的导热片，其特征在于，所述导热片按照距离热源由近及远的顺序依次为绝缘导热层和导电导热层，绝缘导热层包括组分一和组分二，导电导热层包括组分二和组分三，各组分包括下述百分含量的各种成分：
6.权利要求5所述导热片的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：
1)填料预处理：将纳米氧化铝、微米氧化铝、碳化硅晶须、六方氮化硼、石墨烯片、碳纳米管、铁粉、镍粉和钴粉单独分别在烘干机中，于100-120℃烘干3-4h备用；
2)硅橡胶预处理：将甲基乙烯基硅橡胶与二甲基硅油加入到研磨机中进行混合研磨，得到硅橡胶基体；
3)真空混炼：将步骤2)所得到的硅橡胶基体放入真空捏合机中，最先加入羟基硅油，其次添加组分一的主要导热填料，依照填料质量从少到多的顺序依次添加到硅橡胶基体中，即依次添加石墨烯片、碳纳米管、碳化硅晶须、纳米氧化铝、六方氮化硼和微米氧化铝；然后添加组分三的辅助导热填料添加到硅橡胶基体中，加入顺序也是依据填料质量分量从少到多的顺序，也就是依次添加钴粉、铁粉、镍粉在真空捏合机中进行混炼，真空捏合30-40分钟，得到导热硅橡胶混炼胶；
4)静置返炼：将混好的导热硅橡胶混炼胶用胶袋密封包裹，静置20-24小时，然后把其放在开炼机上薄通，采用标准薄通模式，薄通5-7次，薄通过程中加入硫化剂2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷，薄通后出片，进入成型模具；
5)强磁分层：在模具中成型处理时施加磁场，磁场强度控制在150-800kA/m，模具厚度设定为0.5-12mm，模具上部分环绕励磁线圈，通过调节励磁线圈中的电流大小来控制磁回路中磁场的强度，我们测试发现，当励磁电流调到1.5A时效果最佳，原先这些带磁性的金属粒子随机分散在硅橡胶基体中，在磁场作用下这些粒子成链状或网状排列，且随着磁场强度的增强，颗粒之间的间距变小，联系更紧密，这样更容易形成导热通路，这样模具内组分三带磁性的金属粒子在磁场的作用下链集在一个层区(外环直接有励磁线圈行成强磁场区)，即形成导电导热层，下部分层区(外部没有环绕励磁线圈)的层区，就形成绝缘导热层，申请人做的实验中，98％的组分三聚集在上层区域，下层区98％的材料是组分一聚集；
6)模压硫化：薄通出片后，在160-180℃下高温模压硫化15-20分钟成型，得到成型好的片状硅橡胶复合材料。
7)二次硫化：将上个步骤所得到的成型好的片状硅橡胶复合材料在200-210℃下二次硫化4-5小时，进一步硫化减少过氧化物含量，挥发小分子物质，得到优质片状的导热硅橡胶复合材料。
CN201610119396.0A 2016-03-02 2016-03-02 一种导热复合材料和由该材料制成的导热片及其制备方法 Pending CN105754341A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610119396.0A CN105754341A (zh) 2016-03-02 2016-03-02 一种导热复合材料和由该材料制成的导热片及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610119396.0A CN105754341A (zh) 2016-03-02 2016-03-02 一种导热复合材料和由该材料制成的导热片及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105754341A true CN105754341A (zh) 2016-07-13

Family

ID=56332420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610119396.0A Pending CN105754341A (zh) 2016-03-02 2016-03-02 一种导热复合材料和由该材料制成的导热片及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105754341A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107099276A (zh) * 2017-05-14 2017-08-29 佛山市顺德区凯格电子实业有限公司 一种耐温软性导热材料及包裹有该材料的温度传感器
CN107345112A (zh) * 2017-07-24 2017-11-14 仲恺农业工程学院 一种导热界面材料及其制备方法
CN107384148A (zh) * 2017-07-24 2017-11-24 宁波墨西科技有限公司 石墨烯基散热涂料及其制备方法
CN107522899A (zh) * 2017-08-11 2017-12-29 深圳市大材液态金属科技有限公司 液态金属导热片及其制备方法
CN108698070A (zh) * 2016-12-29 2018-10-23 深圳市柔宇科技有限公司 光阻涂布工艺与载料装置
CN109749457A (zh) * 2017-11-01 2019-05-14 台湾奈米碳素股份有限公司 微波发热复合材料及其制造方法
CN110684285A (zh) * 2019-09-05 2020-01-14 上海阿莱德实业股份有限公司 一种橡胶基石墨烯导热材料
CN111269575A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 青岛海信激光显示股份有限公司 导热硅橡胶及其制备方法、激光投影设备
CN111410770A (zh) * 2019-01-08 2020-07-14 北京化工大学 一种纳米γ-氧化铝负载的碳纳米管、制备方法及高导热电绝缘弹性体热界面材料
CN113829406A (zh) * 2021-11-09 2021-12-24 常州富烯科技股份有限公司 导热片制备方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108698070B (zh) * 2016-12-29 2021-09-24 深圳市柔宇科技股份有限公司 光阻涂布工艺与载料装置
CN108698070A (zh) * 2016-12-29 2018-10-23 深圳市柔宇科技有限公司 光阻涂布工艺与载料装置
CN107099276A (zh) * 2017-05-14 2017-08-29 佛山市顺德区凯格电子实业有限公司 一种耐温软性导热材料及包裹有该材料的温度传感器
CN107345112A (zh) * 2017-07-24 2017-11-14 仲恺农业工程学院 一种导热界面材料及其制备方法
CN107384148A (zh) * 2017-07-24 2017-11-24 宁波墨西科技有限公司 石墨烯基散热涂料及其制备方法
CN107522899A (zh) * 2017-08-11 2017-12-29 深圳市大材液态金属科技有限公司 液态金属导热片及其制备方法
CN109749457A (zh) * 2017-11-01 2019-05-14 台湾奈米碳素股份有限公司 微波发热复合材料及其制造方法
CN109749457B (zh) * 2017-11-01 2022-02-22 台湾奈米碳素股份有限公司 微波发热复合材料及其制造方法
CN111269575B (zh) * 2018-12-04 2022-12-20 青岛海信激光显示股份有限公司 导热硅橡胶及其制备方法、激光投影设备
CN111269575A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 青岛海信激光显示股份有限公司 导热硅橡胶及其制备方法、激光投影设备
CN111410770A (zh) * 2019-01-08 2020-07-14 北京化工大学 一种纳米γ-氧化铝负载的碳纳米管、制备方法及高导热电绝缘弹性体热界面材料
CN111410770B (zh) * 2019-01-08 2021-07-20 北京化工大学 一种纳米γ-氧化铝负载的碳纳米管、制备方法及高导热电绝缘弹性体热界面材料
CN110684285B (zh) * 2019-09-05 2021-11-30 上海阿莱德实业股份有限公司 一种橡胶基石墨烯导热材料
CN110684285A (zh) * 2019-09-05 2020-01-14 上海阿莱德实业股份有限公司 一种橡胶基石墨烯导热材料
CN113829406A (zh) * 2021-11-09 2021-12-24 常州富烯科技股份有限公司 导热片制备方法
CN113829406B (zh) * 2021-11-09 2024-03-01 常州富烯科技股份有限公司 导热片制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105754341A (zh) 一种导热复合材料和由该材料制成的导热片及其制备方法
WO2017143625A1 (zh) 一种高导热复合材料和由该材料制成的导热片及其制备方法
Kim et al. Vertical particle alignment of boron nitride and silicon carbide binary filler system for thermal conductivity enhancement
CN107603224A (zh) 一种高热导率低粘度的导热硅脂组合物及其制备方法
CN102337033B (zh) 一种加成型高导热有机硅电子灌封胶及其制备方法
CN103627179A (zh) 一种含有石墨烯的高导热硅橡胶复合材料及其制备方法
CN103436019B (zh) 一种高导热绝缘导热硅胶垫片及其制备方法
JP6214094B2 (ja) 熱伝導性シート
JP6497291B2 (ja) 絶縁放熱シート
CN106433133B (zh) 一种高分子基体/三维石墨烯热界面复合材料及其制备方法和应用
CN105062076A (zh) 一种石墨烯导热硅脂及其制备方法
CN105754342A (zh) 低粘度的导热硅脂及其制备方法
WO2014010521A1 (ja) 熱伝導性シートの製造方法
CN107892898A (zh) 一种高导热低比重阻燃有机硅灌封胶的制备方法
CN110204903A (zh) 一种高导热系数导热硅脂及其制备方法
CN111500070A (zh) 碳纤维取向热界面材料及其制备方法
CN108034256A (zh) 一种高导热低比重锂电池防爆硅胶垫片及其制备方法
EP3608384B1 (en) Heat-conductive sheet
JP2015140395A (ja) 熱伝導性シリコーングリース組成物
CN106543728A (zh) 一种石墨烯有机硅橡胶复合材料及其制备方法
CN103172924A (zh) 高导热聚合物复合材料及其制备方法
JP5373545B2 (ja) 放熱用熱伝導性シリコーングリース組成物及びその使用方法
CN109337291B (zh) 一种表面改性石墨烯-氮化碳-环氧树脂的热界面材料及其制备方法
WO2020116057A1 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物の硬化物
CN108440964A (zh) 一种兼具防静电导热功能的硅橡胶片材及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160713

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication