CN105860531A - 一种计算机用处理器导热耐老化材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种计算机用处理器导热耐老化材料及其制备方法，所述计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂和铜粉，所述增强体包括季戊四醇、醋酸乙酯接枝共聚淀粉、钛白粉、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂30‑45份，铜粉15‑25份，季戊四醇12‑16份，醋酸乙酯接枝共聚淀粉5‑10份，钛白粉5‑10份，氯化钙粉末2‑8份，三聚氰胺10‑15份，蔗糖多酯2‑6份。本发明通过对计算机用处理器导热耐老化材料进行优化，显著地提高了计算机用处理器材料的导热耐老化性能。本发明的方法制备得到的计算机用处理器导热耐老化材料热导率7.8‑9.2W/m.K，人工加速老化(90℃，90天)下拉伸强度与断裂伸长率无显著性变化。

Description

一种计算机用处理器导热耐老化材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料技术领域，具体是一种计算机用处理器导热耐老化材料及其制备方法。
背景技术
随着市场上对处理器的性能要求越来越高，相应硅芯片级功率消耗也愈来愈大，散热问题亟需解决，据统计，由于过热引起的处理器失效占处理器失效总数的60％；导热材料发挥最佳导热效果的理想状态是和热源之间紧密接触，但由于加工精度的限制，实际上两者的接触面之间存在很多空隙，导热硅脂具有良好的流动性性能，因而作为一种新型导热热界面材料广泛应用于填充处理器与散热器之间的空隙；导热硅脂经过多次冷热循环后会变干、流失，出现老化现象，同时传统的导热硅胶导热系统较低，相变储能较差。
因此，如何制备计算机用处理器导热耐老化材料，同时降低其工艺成本及提高导热耐老化性能，这始终是计算机用处理器导热耐老化材料推广应用的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种计算机用处理器导热耐老化材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂和铜粉，所述增强体包括季戊四醇、醋酸乙酯接枝共聚淀粉、钛白粉、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂30-45份，铜粉15-25份，季戊四醇12-16份，醋酸乙酯接枝共聚淀粉5-10份，钛白粉5-10份，氯化钙粉末2-8份，三聚氰胺10-15份，蔗糖多酯2-6份。
作为本发明进一步的方案：所述计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂和铜粉，所述增强体包括季戊四醇、醋酸乙酯接枝共聚淀粉、钛白粉、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂35-40份，铜粉18-22份，季戊四醇13-15份，醋酸乙酯接枝共聚淀粉7-8份，钛白粉7-8份，氯化钙粉末4-6份，三聚氰胺11-14份，蔗糖多酯3-5份。
作为本发明进一步的方案：所述铜粉目数为2000目，所述钛白粉目数为1200目，所述氯化钙粉末目数为800目。
一种计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，具体步骤为：
(1)将铜粉、钛白粉和氯化钙粉末熔融成液态，随后放入到化学气相沉积炉内在900-1000℃保温2-3h，冷去后粉碎并加入三聚氰胺，充分搅拌混合直至无团聚为止，接着与聚丙烯改性硅脂、醋酸乙酯接枝共聚淀粉进行交联固化，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与季戊四醇、蔗糖多酯混合，在高纯氮气的保护下进行等压热梯度反应，得到混合物II；
(3)将混合物II在真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为1-2h；接着，再将脱泡后的混合物II加入模具中进行固化，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气气氛中，以110-140℃和5-10MPa的压力下预压5-8分钟，随后在400-500℃下烧结20-40分钟，再降温至80℃，并以5-10MPa的压力保压30分钟，脱模后即得计算机用处理器导热耐老化材料。
作为本发明进一步的方案：所述具体步骤(1)中随后放入到化学气相沉积炉内在950℃保温2.5h。
作为本发明进一步的方案：所述具体步骤(3)中以125℃和8MPa的压力下预压8分钟，随后在450℃下烧结30分钟，再降温至80℃，并以8MPa的压力保压30分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对计算机用处理器导热耐老化材料进行优化，显著地提高了计算机用处理器材料的导热耐老化性能。本发明的方法制备得到的计算机用处理器导热耐老化材料热导率7.8-9.2W/m.K，人工加速老化(90℃，90天)下拉伸强度与断裂伸长率无显著性变化。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂和铜粉，所述增强体包括季戊四醇、醋酸乙酯接枝共聚淀粉、钛白粉、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂30份，铜粉15份，季戊四醇12份，醋酸乙酯接枝共聚淀粉5份，钛白粉5份，氯化钙粉末2份，三聚氰胺10份，蔗糖多酯2份；所述铜粉目数为2000目，所述钛白粉目数为1200目，所述氯化钙粉末目数为800目。
一种计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，具体步骤为：
(1)将铜粉、钛白粉和氯化钙粉末熔融成液态，随后放入到化学气相沉积炉内在900℃保温2h，冷去后粉碎并加入三聚氰胺，充分搅拌混合直至无团聚为止，接着与聚丙烯改性硅脂、醋酸乙酯接枝共聚淀粉进行交联固化，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与季戊四醇、蔗糖多酯混合，在高纯氮气的保护下进行等压热梯度反应，得到混合物II；
(3)将混合物II在真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为1h；接着，再将脱泡后的混合物II加入模具中进行固化，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气气氛中，以110℃和5MPa的压力下预压5-8分钟，随后在400℃下烧结20分钟，再降温至80℃，并以5MPa的压力保压30分钟，脱模后即得计算机用处理器导热耐老化材料。
上述工艺制备得到的计算机用处理器导热耐老化材料，测得其材料性能参数如下：热导率7.8W/m.K，人工加速老化(90℃，90天)下拉伸强度的平均下降率为1.3％，断裂伸长率的平均下降率为0.8％。
实施例2
一种计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂和铜粉，所述增强体包括季戊四醇、醋酸乙酯接枝共聚淀粉、钛白粉、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂38份，铜粉20份，季戊四醇14份，醋酸乙酯接枝共聚淀粉8份，钛白粉8份，氯化钙粉末5份，三聚氰胺13份，蔗糖多酯4份；所述铜粉目数为2000目，所述钛白粉目数为1200目，所述氯化钙粉末目数为800目。
一种计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，具体步骤为：
(1)将铜粉、钛白粉和氯化钙粉末熔融成液态，随后放入到化学气相沉积炉内在950℃保温2.5h，冷去后粉碎并加入三聚氰胺，充分搅拌混合直至无团聚为止，接着与聚丙烯改性硅脂、醋酸乙酯接枝共聚淀粉进行交联固化，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与季戊四醇、蔗糖多酯混合，在高纯氮气的保护下进行等压热梯度反应，得到混合物II；
(3)将混合物II在真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为1.5h；接着，再将脱泡后的混合物II加入模具中进行固化，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气气氛中，以125℃和8MPa的压力下预压8分钟，随后在450℃下烧结30分钟，再降温至80℃，并以8MPa的压力保压30分钟，脱模后即得计算机用处理器导热耐老化材料。
上述工艺制备得到的计算机用处理器导热耐老化材料，测得其材料性能参数如下：热导率9.2W/m.K，人工加速老化(90℃，90天)下拉伸强度的平均下降率为0.2％，断裂伸长率的平均下降率为0.06％。
实施例3
一种计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂和铜粉，所述增强体包括季戊四醇、醋酸乙酯接枝共聚淀粉、钛白粉、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂45份，铜粉25份，季戊四醇16份，醋酸乙酯接枝共聚淀粉10份，钛白粉10份，氯化钙粉末8份，三聚氰胺15份，蔗糖多酯6份；所述铜粉目数为2000目，所述钛白粉目数为1200目，所述氯化钙粉末目数为800目。
一种计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，具体步骤为：
(1)将铜粉、钛白粉和氯化钙粉末熔融成液态，随后放入到化学气相沉积炉内在1000℃保温3h，冷去后粉碎并加入三聚氰胺，充分搅拌混合直至无团聚为止，接着与聚丙烯改性硅脂、醋酸乙酯接枝共聚淀粉进行交联固化，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与季戊四醇、蔗糖多酯混合，在高纯氮气的保护下进行等压热梯度反应，得到混合物II；
(3)将混合物II在真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为2h；接着，再将脱泡后的混合物II加入模具中进行固化，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气气氛中，以140℃和10MPa的压力下预压8分钟，随后在500℃下烧结40分钟，再降温至80℃，并以10MPa的压力保压30分钟，脱模后即得计算机用处理器导热耐老化材料。
上述工艺制备得到的计算机用处理器导热耐老化材料，测得其材料性能参数如下：热导率8.4W/m.K，人工加速老化(90℃，90天)下拉伸强度的平均下降率为0.5％，断裂伸长率的平均下降率为0.3％。
对比例1
一种计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂，所述增强体包括季戊四醇、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂38份，季戊四醇14份，氯化钙粉末5份，三聚氰胺13份，蔗糖多酯4份；所述氯化钙粉末目数为800目。
一种计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，具体步骤为：
(1)将氯化钙粉末熔融成液态，随后放入到化学气相沉积炉内在950℃保温2.5h，冷去后粉碎并加入三聚氰胺，充分搅拌混合直至无团聚为止，接着与聚丙烯改性硅脂进行交联固化，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与季戊四醇、蔗糖多酯混合，在高纯氮气的保护下进行等压热梯度反应，得到混合物II；
(3)将混合物II在真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为1.5h；接着，再将脱泡后的混合物II加入模具中进行固化，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气气氛中，以125℃和8MPa的压力下预压8分钟，随后在450℃下烧结30分钟，再降温至80℃，并以8MPa的压力保压30分钟，脱模后即得计算机用处理器导热耐老化材料。
上述工艺制备得到的计算机用处理器导热耐老化材料，测得其材料性能参数如下：热导率2.4W/m.K，人工加速老化(90℃，90天)下拉伸强度的平均下降率为9.7％，断裂伸长率的平均下降率为5.6％。
对比例2
一种计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂，所述增强体包括氯化钙粉末和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂38份，氯化钙粉末5份，蔗糖多酯4份；所述氯化钙粉末目数为800目。
一种计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，具体步骤为：
(1)将氯化钙粉末熔融成液态，随后放入到化学气相沉积炉内在950℃保温2.5h，冷去后粉碎并与聚丙烯改性硅脂进行交联固化，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与蔗糖多酯混合，在高纯氮气的保护下进行等压热梯度反应，得到混合物II；
(3)将混合物II在真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为1.5h；接着，再将脱泡后的混合物II加入模具中进行固化，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气气氛中，以125℃和8MPa的压力下预压8分钟，随后在450℃下烧结30分钟，再降温至80℃，并以8MPa的压力保压30分钟，脱模后即得计算机用处理器导热耐老化材料。
上述工艺制备得到的计算机用处理器导热耐老化材料，测得其材料性能参数如下：热导率0.3W/m.K，人工加速老化(90℃，90天)下拉伸强度的平均下降率为19.1％，断裂伸长率的平均下降率为16.7％。
对比例3
一种计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂和铜粉，所述增强体包括季戊四醇、醋酸乙酯接枝共聚淀粉、钛白粉、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂38份，铜粉20份，季戊四醇14份，醋酸乙酯接枝共聚淀粉8份，钛白粉8份，氯化钙粉末5份，三聚氰胺13份，蔗糖多酯4份；所述铜粉目数为2000目，所述钛白粉目数为1200目，所述氯化钙粉末目数为800目。
一种计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，具体步骤为：
(1)将铜粉、钛白粉和氯化钙粉末熔融成液态，随后放入到化学气相沉积炉内在950℃保温2.5h，冷去后粉碎并加入三聚氰胺，充分搅拌混合直至无团聚为止，接着与聚丙烯改性硅脂、醋酸乙酯接枝共聚淀粉进行交联固化，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与季戊四醇、蔗糖多酯混合，进行微波加热处理，得到混合物II；
(3)将混合物II在真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为1.5h；接着，再将脱泡后的混合物II加入模具中进行固化，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气气氛中，以125℃和8MPa的压力下预压8分钟，随后在450℃下烧结30分钟，再降温至80℃，并以8MPa的压力保压30分钟，脱模后即得计算机用处理器导热耐老化材料。
上述工艺制备得到的计算机用处理器导热耐老化材料，测得其材料性能参数如下：热导率5.7W/m.K，人工加速老化(90℃，90天)下拉伸强度的平均下降率为3.8％，断裂伸长率的平均下降率为2.2％。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，其特征在于，所述基体包括聚丙烯改性硅脂和铜粉，所述增强体包括季戊四醇、醋酸乙酯接枝共聚淀粉、钛白粉、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂30-45份，铜粉15-25份，季戊四醇12-16份，醋酸乙酯接枝共聚淀粉5-10份，钛白粉5-10份，氯化钙粉末2-8份，三聚氰胺10-15份，蔗糖多酯2-6份。
2.根据权利要求1所述的计算机用处理器导热耐老化材料，其特征在于，所述计算机用处理器导热耐老化材料，由基体和增强体组成，所述基体包括聚丙烯改性硅脂和铜粉，所述增强体包括季戊四醇、醋酸乙酯接枝共聚淀粉、钛白粉、氯化钙粉末、三聚氰胺和蔗糖多酯，以重量份来计，聚丙烯改性硅脂35-40份，铜粉18-22份，季戊四醇13-15份，醋酸乙酯接枝共聚淀粉7-8份，钛白粉7-8份，氯化钙粉末4-6份，三聚氰胺11-14份，蔗糖多酯3-5份。
3.根据权利要求1或2所述的计算机用处理器导热耐老化材料，其特征在于，所述铜粉目数为2000目，所述钛白粉目数为1200目，所述氯化钙粉末目数为800目。
4.一种如权利要求1-3任一所述的计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)将铜粉、钛白粉和氯化钙粉末熔融成液态，随后放入到化学气相沉积炉内在900-1000℃保温2-3h，冷去后粉碎并加入三聚氰胺，充分搅拌混合直至无团聚为止，接着与聚丙烯改性硅脂、醋酸乙酯接枝共聚淀粉进行交联固化，得到混合物I；
(2)将步骤(1)得到的混合物I与季戊四醇、蔗糖多酯混合，在高纯氮气的保护下进行等压热梯度反应，得到混合物II；
(3)将混合物II在真空脱泡机中进行脱泡，脱泡时间为1-2h；接着，再将脱泡后的混合物II加入模具中进行固化，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气气氛中，以110-140℃和5-10MPa的压力下预压5-8分钟，随后在400-500℃下烧结20-40分钟，再降温至80℃，并以5-10MPa的压力保压30分钟，脱模后即得计算机用处理器导热耐老化材料。
5.根据权利要求4所述的计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，其特征在于，所述具体步骤(1)中随后放入到化学气相沉积炉内在950℃保温2.5h。
6.根据权利要求4所述的计算机用处理器导热耐老化材料的制备方法，其特征在于，所述具体步骤(3)中以125℃和8MPa的压力下预压8分钟，随后在450℃下烧结30分钟，再降温至80℃，并以8MPa的压力保压30分钟。
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