CN106634862A - 导热凝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导热凝胶，所述导热凝胶包括基体树脂和分散于所述基体树脂的导热填料，所述基体树脂为环氧改性有机硅凝胶、苯基树脂及二甲基树脂中的至少一种。本发明还提供上述导热凝胶的制备方法。本发明的导热凝胶具有流动性好、导热性能优异等优点。
Description
技术领域
本发明涉及热界面材料技术领域，尤其涉及一种导热凝胶及其制备方法。
背景技术
电子设备在运行过程中，发热量较大。为延长电子设备中的元器件的使用寿命，一般采用在元器件与散热器之间设置导热材料的方式，将热量传导到电子设备外部。然而现有的导热材料通常硬度较大，不能与元器件表面充分贴合，而形成有空隙，导致元器件与散热器之间的接触热阻大，进而降低电子设备的散热效率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种导热凝胶，旨在提供一种流动性好、导热性能优异的导热凝胶。
为实现上述目的，本发明提供的导热凝胶包括基体树脂和分散于所述基体树脂的导热填料，所述基体树脂为环氧改性有机硅凝胶、苯基树脂及二甲基树脂中的至少一种。
优选地，按照重量份，所述基体树脂为5.5～20份，所述导热填料为20～80份。
优选地，所述基体树脂的粘度为300～2500mPa·s。
优选地，所述导热填料为纳米石墨烯、石墨、氧化铝、氮化硼、氮化铝、银粉、铝粉、铜粉、银包铝粉及银包铜粉中的至少一种。
优选地，所述导热填料的粒径为0.1～100μm。
优选地，所述导热凝胶还包括重量份为6.5～8.5份的偶联剂，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，钛酸酯偶联剂，硅烷改性偶联剂中的至少一种。
优选地，所述导热凝胶还包括重量份为3～15份的阻燃剂，所述阻燃剂为氢氧化铝粉、三聚氰胺磷酸盐及聚多磷酸盐中的至少一种。
优选地，所述导热凝胶还包括重量份为0～1.3份的颜料，所述颜料为铁红、群青及酞青蓝中的一种。
本发明还提供一种导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：
将基体树脂和导热填料加入到搅拌釜中，搅拌同时抽真空，得到第一混合物，其中，所述基体树脂为环氧改性有机硅凝胶、苯基树脂及二甲基树脂中的至少一种；
将所述第一混合物加热至80～150℃，搅拌同时抽真空，固化所述第一混合物；
冷却固化后的所述第一混合物，得到所述导热凝胶。
优选地，所述导热凝胶的制备方法还包括：向所述搅拌釜加入偶联剂、阻燃剂及颜料中的至少一种的步骤。
本发明技术方案的导热凝胶添加有导热填料，使其具有良好的导热性能，采用环氧改性有机硅凝胶、苯基树脂及二甲基树脂作为基体树脂，使得导热凝胶具有一定的流动性，能够填充电子元器件与散热器之间的间隙以及不规则处，加工性能优异。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种导热凝胶，所述导热凝胶包括基体树脂和导热填料，所述基体树脂为环氧改性有机硅凝胶、苯基树脂及二甲基树脂中的至少一种。
本发明技术方案的导热凝胶添加有导热填料，使其具有良好的导热性能，采用环氧改性有机硅凝胶、苯基树脂及二甲基树脂作为基体树脂，使得导热凝胶具有一定的流动性，能够填充电子元器件与散热器之间的间隙以及不规则处，加工性能优异。此外，电子设备处于工作状态时，会产生大量的热， 使得导热凝胶的温度急剧升高，而环氧改性有机硅凝胶、苯基树脂及二甲基树脂的耐高温性能优异，能够有效减缓导热凝胶的老化，进而延长导热凝胶的使用寿命。
按照重量份，所述基体树脂为5.5～20份，所述导热填料为20～80份。
本发明技术方案的基体树脂和导热填料按照一定比例混合，使得导热凝胶的综合性能达到最佳。
所述基体树脂的粘度为300～2500mPa·s。
本发明技术方案的基体树脂的粘度较低，从而使得导热凝胶的流动性好，便于进行点胶。
所述导热填料为纳米石墨烯、石墨、氧化铝、氮化硼、氮化铝、银粉、铝粉、铜粉、银包铝粉或银包铜粉中的至少一种。
本发明技术方案的纳米石墨烯作为一种新型碳材料，具有优异的导热性能；石墨、氧化铝、氮化硼、氮化铝作为传统的导热材料，具有一定的成本优势；银粉、铝粉、铜粉、银包铝粉、银包铜粉导热系数高；采用上述导热填料，有效提高导热凝胶的导热性能。
所述导热填料的粒径为0.1～100μm。
本发明技术方案的导热填料粒径较小，比表面积大，不易团聚，能够在基体树脂中分散均匀，有利于增强导热凝胶的导热性能。
所述导热凝胶还包括重量份为6.5～8.5份的偶联剂，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，钛酸酯偶联剂，硅烷改性偶联剂中的至少一种。
本发明技术方案的偶联剂用于对导热填料进行表面改性，能够有效提高导热填料和基体树脂的界面相容性，有利于热量在导热填料和基体树脂之间的传导，从而提高导热凝胶的导热性能。
所述导热凝胶还包括重量份为3～15份的阻燃剂，所述阻燃剂为氢氧化铝 粉、三聚氰胺磷酸盐及聚多磷酸盐中的至少一种。
进一步地，阻燃剂的粒径优选为0.1～30μm。
本发明技术方案的阻燃剂用于提高导热凝胶的阻燃性能。
所述导热凝胶还包括重量份为0～1.3份的颜料，所述颜料为铁红、群青及酞青蓝中的一种。
优选地，颜料的粒径为0.1～10μm。
本发明技术方案的颜料用于对导热凝胶进行着色，使得导热凝胶与元器件的颜色相搭配，增强美观性。
本发明还提出一种所述导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：
称取基体树脂和导热填料，加入到搅拌釜中，搅拌同时抽真空，得到第一混合物；
将所述第一混合物加热至80～150℃，搅拌同时抽真空，得到第二混合物；
将所述第二混合物冷却，得到所述导热凝胶。
本发明技术方案在搅拌釜搅拌过程中，同时进行刮壁处理，避免第一混合物、第二混合物附着于搅拌釜的内壁，抽真空能够有效去除空气，避免导热凝胶中混入气泡，降低其导热性能；将第一混合物进行加热处理，使其固化，得到第二混合物。
所述第一混合物中还包括偶联剂、阻燃剂及颜料中的至少一种。
实施例一：
称取粘度为300mPa·s的环氧改性有机硅凝胶20g，铁红1g，铝酸酯偶联剂8.5g，纳米石墨烯粉体5g，石墨颗粒粉体60g，球形银包铝粉15g，氢氧化铝粉1g，于搅拌釜中搅拌1小时，转速为15～65rpm，刮壁，抽真空脱去气泡，将物料加热至140℃，抽真空、持续搅拌60min，得到膏状物料即所述导热凝胶。
实施例二：
称取粘度为2500mPa·s的苯基树脂5.5g，铁红0.2g，铝酸酯偶联剂6.5g，石墨颗粒粉体60g，铝粉20g，聚多磷酸盐0.3g，加入到搅拌釜中搅拌1小时， 转速为15～65rpm，刮壁，抽真空脱去气泡，将物料加热至150℃，抽真空、持续搅拌40min，得到膏状物料即所述导热凝胶。
实施例三：
称取粘度为1000mPa·s的二甲基树脂15g，铝酸酯偶联剂7.0g，纳米石墨烯粉体80g，氢氧化铝0.5g。加入到搅拌釜中搅拌1小时，转速为15～40rpm，刮壁，抽真空脱去气泡，将物料加热至80℃，抽真空、持续搅拌60min、得到膏状物料即所述热导热凝胶。
实施例四：
称取环氧改性有机硅凝胶30g，铁红2.5g，铝酸酯偶联剂42.5g，纳米石墨烯粉体15g，石墨颗粒粉体210g，球形银包铝粉115g，氢氧化铝粉40g于搅拌釜中搅拌1小时，转速为15～65rpm，刮壁，抽真空脱去气泡，将物料加热至140℃，抽真空、持续搅拌60min，得到膏状物料即所述导热凝胶。
实施例五：
称取环氧改性有机硅凝胶30g，铁红2.5g，铝酸酯偶联剂42.5g，纳米石墨烯粉体20g，石墨颗粒粉体210g，球形银包铝粉100g，聚多磷酸盐30g，加入到搅拌釜中搅拌1小时，转速为15～65rpm，刮壁，抽真空脱去气泡，将物料加热至150℃，抽真空、持续搅拌40min，得到膏状物料即所述导热凝胶。
实施例六：
称取环氧改性有机硅凝胶30g，群青2.5g,铝酸酯偶联剂32.5g，纳米石墨烯粉体30g，石墨颗粒粉体210g，球形银包铝粉110g，氢氧化铝60g。加入到搅拌釜中搅拌1小时，转速为15～40rpm，刮壁，抽真空脱去气泡，将物料加热至130℃，抽真空、持续搅拌60min、得到膏状物料即所述热导热凝胶。
将上述制得的导热凝胶经可靠性测试，对比导热性能的变化，上述实施例结果如下表1所示：
表1导热凝胶测试结果
老化实验结果表明，导热凝胶的导热系数老化前后几乎没有改变，表明该导热凝胶耐老化性能强，具有高导热稳定性能。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种导热凝胶，其特征在于，所述导热凝胶包括基体树脂和分散于所述基体树脂的导热填料，所述基体树脂为环氧改性有机硅凝胶、苯基树脂及二甲基树脂中的至少一种。
2.如权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，按照重量份，所述基体树脂为5.5～20份，所述导热填料为20～80份。
3.如权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，所述基体树脂的粘度为300～2500mPa·s。
4.如权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，所述导热填料为纳米石墨烯、石墨、氧化铝、氮化硼、氮化铝、银粉、铝粉、铜粉、银包铝粉及银包铜粉中的至少一种。
5.如权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，所述导热填料的粒径为0.1～100μm。
6.如权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，所述导热凝胶还包括重量份为6.5～8.5份的偶联剂，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，钛酸酯偶联剂，硅烷改性偶联剂中的至少一种。
7.如权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，所述导热凝胶还包括重量份为3～15份的阻燃剂，所述阻燃剂为氢氧化铝粉、三聚氰胺磷酸盐及聚多磷酸盐中的至少一种。
8.如权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，所述导热凝胶还包括重量份为0～1.3份的颜料，所述颜料为铁红、群青及酞青蓝中的一种。
9.一种导热凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将基体树脂和导热填料加入到搅拌釜中，搅拌同时抽真空，得到第一混合物，其中，所述基体树脂为环氧改性有机硅凝胶、苯基树脂及二甲基树脂中的至少一种；
将所述第一混合物加热至80～150℃，搅拌同时抽真空，固化所述第一混合物；
冷却固化后的所述第一混合物，得到所述导热凝胶。
10.如权利要求9所述的导热凝胶的制备方法，其特征在于，所述导热凝胶的制备方法还包括：向所述搅拌釜加入偶联剂、阻燃剂及颜料中的至少一种的步骤。
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