CN107189767A - 一种高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料及其制备方法 - Google Patents

一种高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于导热功能高分子界面材料技术领域，公开了一种能够同时实现高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料及其制备方法。本发明的界面传热材料由包括以下质量份的组分组成：氮化铝60份，氧化铝8份，镉红0.5份，聚硅氧烷0.5～5份，硅氧烷1～3份，有机锡0.01～5份，酮肟基硅烷0.5～8份。本发明界面传热材料，在使用时可进行结合交联膜固化，既保证了热传导膜层的尽可能薄而连续的密实吻合程度，又构造了高效的整体界面热传导通道；所形成的轻交联薄膜传热结构，避免了因游离小分子组分的存在，而引起对散热导热器件不当粘污，而且因不当使用产生的粘污点更易清理，利于保持器件的清洁，使用更便利。

Description

一种高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于导热功能高分子界面材料技术领域，特别涉及一种能够同时实现高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料及其制备方法。
背景技术
高效散热是保证功率器件和电子设备长期安全可靠运行的关键因素之一，为此人们开发了不同类型的辅助导(散)热技术产品。在现有常见的辅助导热产品中，如导热膜(片)、导热硅脂、导热灌封胶等，对于解决接触表界面的热量释放问题，发挥了巨大的作用，保证了电子功率器件和设备的可靠稳定运行。
尽管如此，目前普遍采用的外加填料型界面导(散)热产品，在生产实践中仍然存在着这样那样的不足。例如在导热硅脂的应用中，存在涂覆厚度难以控制，及对器件的粘污性，影响了操作的便利，而且长期热作用还时常引起硅脂渗油污染，或发生膜层干裂，导致热传导失效；另如导热垫片在使用时，由于其最小厚度往往在0.2mm以上，无法满足实际应用对产品厚度上更薄的要求，个别采用玻纤加强垫片的力学性能时，会不可避免增大热阻，引起导热效能下降；等等。
在界面导(散)热产品的设计中，不仅需要考虑其热传导能力，还要兼顾应用的便利性、可维护性及综合性价比等要求，为此发展新型洁净易贴合界面导热材料对于提高实际生产效率至关重要。
本发明提供了一种可塑无粘污的界面传热材料，具体为一种能够同时实现较高的界面传热效果、可塑性以及实现无粘污特征的界面传热材料，对于满足热功率器件与散热配合组件的界面高效散热需求，显著改善电子功率设备的稳定、可靠、安全的长周期运行性能，提供了一种经济、高效、便捷的技术方法。
发明内容
为了克服上述现有技术导热硅脂使用中存在的膏体粘污、小分子渗油污染等缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料。
本发明另一目的在于提供一种上述高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料的制备方法。
本发明另一目的在于提供一种上述高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料的使用方法。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，由包括以下质量份的组分组成：氮化铝(AlN)60份，氧化铝(Al2O3)8份，镉红(JF)0.5份，聚硅氧烷0.5～5份，硅氧烷1～3份，有机锡0.01～5份，酮肟基硅烷0.5～8份。
在其中一个实施例中，所述的聚硅氧烷包括端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述的聚硅氧烷为端羟基聚硅氧烷和端乙烯基聚硅氧烷的混合物。
在其中一个实施例中，所述的聚硅氧烷为端羟基聚硅氧烷和端乙烯基聚硅氧烷质量比为3:1的混合物。
在其中一个实施例中，所述端羟基聚硅氧烷的粘度为3000cp。
在其中一个实施例中，所述端乙烯基聚硅氧烷的粘度为245cp。
在其中一个实施例中，所述的硅氧烷包括乙烯基三乙氧基硅烷和二甲基硅氧烷中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述的硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷和二甲基硅氧烷的混合物。
在其中一个实施例中，所述的硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷和二甲基硅氧烷质量比为1:1的混合物。
在其中一个实施例中，所述二甲基硅氧烷的粘度为500cp。
在其中一个实施例中，所述的有机锡包括月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和二丁基二甲氧基锡中至少一种。
在其中一个实施例中，所述的有机锡优选为二丁基二甲氧基锡。
在其中一个实施例中，所述的酮肟基硅烷包括甲基三丙酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷中至少一种。
在其中一个实施例中，所述的酮肟基硅烷优选为乙烯基三丁酮肟基硅烷。
本发明还提供一种上述高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料的制备方法，包括以下步骤：氮化铝、氧化铝、镉红、聚硅氧烷、硅氧烷混合均匀后，再加入有机锡、酮肟基硅烷混合均匀，得到高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料。
上述氮化铝、氧化铝、镉红、聚硅氧烷、硅氧烷混合均匀后优选进行真空干燥脱气后再加入有机锡、酮肟基硅烷。更优真空选脱湿脱气1.5h。
上述再加入有机锡、酮肟基硅烷混合均匀后优选进行真空脱气再密封包装保存。
上述制备方法，优选全程在真空脱湿和干燥状态下进行并完成密封包装。
本发明还提供了一种上述高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料的使用方法，其在使用时，将其分别涂覆于发热器件表面、散热器件表面，两表面相对接合施以压力密实结合即可。
本发明的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，其在发、散热器件结合面间所形成的连续密实结合导热膜层，暴露于空气中时可逐渐自主发生自交联作用。同时，功率器件工作时产生的热量，在通过该导热膜层进行热传时，热作用也有助于提高导热膜层的固化速度，促使发热、散热器件通过界面热传导材料的固化而形成一个紧密接合的结构整体。
本发明的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，使用中实现了散热器件与发热器件之间界面的整体紧密结合，避免了常规硅脂使用时因粘滞性时常引起的传热器件的表面粘污，并可以使因不当使用产生的暂时的粘污点，在其固化后易于清理，有利于保持器件的清洁，具有明显的使用便利性。
本发明的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料的性能指标如表1。
表1界面传热材料的性能指标
项目 指标
外观 粘滞性细腻膏状
不挥发物(％)，≥ 99
导热系数W/m·K 2.6～3.8
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，在使用时可进行结合交联膜固化，这样既保证了热传导膜层的尽可能薄而连续的密实吻合程度，又构造了一种高效的整体界面热传导通道；
(2)本发明的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，使用时所形成的轻交联薄膜传热结构，避免了因游离小分子组分的存在，而引起对散热导热器件不当粘污，而且因不当使用产生的粘污点更易清理，利于保持器件的清洁，使用的便利性更佳。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以实施例1为例，并对实施例1～5的具体物料配比和控制参数对比列于下表2中。
表2实施例1～5的物料配比(计量单位：质量份)
混合聚硅氧烷为端羟基聚硅氧烷(粘度为3000cp)和端乙烯基聚硅氧烷(粘度为245cp)质量比为3:1的混合物。
混合硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷和二甲基硅氧烷(粘度为500cp)质量比为1:1的混合物。
实施例1：
(1)将60份氮化铝、8份氧化铝和0.5份镉红JF、0.5份的混合聚硅氧烷以及1份混合硅氧烷，均匀混合，并进行真空干燥脱气1.5小时；
(2)在干燥环境状态下，继续将0.01份甲氧基硅烷二丁基锡、8份乙烯三丁酮肟基硅烷加入上述混合体系中，继续搅拌混合均匀，经真空脱气后密封包装保存备用，得到高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料。
利用瞬态热线法测得实际导热系数为3.1，见表3。
实施例2～实施例5：
实施例2～5的制备过程与实施例1相同，所得的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，其相应的技术指标和涂膜性能对比见表3。
表3界面导热材料的技术特征和导热系数
由表3可见，本发明的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，可同时实现较高的界面传热效果、可塑性以及无粘污特征。
本发明对于满足热功率器件与散热配合组件的整体界面高效散热需求，显著改善电子功率设备的稳定、可靠、安全的长周期运行性能，提供了一种便捷、经济、高效的技术方法。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，其特征在于由包括以下质量份的组分组成：氮化铝60份，氧化铝8份，镉红0.5份，聚硅氧烷0.5～5份，硅氧烷1～3份，有机锡0.01～5份，酮肟基硅烷0.5～8份。
2.根据权利要求1所述的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，其特征在于：所述的聚硅氧烷包括端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷中的至少一种；所述的硅氧烷包括乙烯基三乙氧基硅烷和二甲基硅氧烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，其特征在于：所述的聚硅氧烷为端羟基聚硅氧烷和端乙烯基聚硅氧烷的混合物；所述的硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷和二甲基硅氧烷的混合物。
4.根据权利要求1所述的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，其特征在于：所述的聚硅氧烷为端羟基聚硅氧烷和端乙烯基聚硅氧烷质量比为3:1的混合物；所述的硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷和二甲基硅氧烷质量比为1:1的混合物。
5.根据权利要求2所述的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，其特征在于：所述端羟基聚硅氧烷的粘度为3000cp；所述端乙烯基聚硅氧烷的粘度为245cp；所述二甲基硅氧烷的粘度为500cp。
6.根据权利要求1所述的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，其特征在于：所述的有机锡包括月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和二丁基二甲氧基锡中至少一种；所述的酮肟基硅烷包括甲基三丙酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷中至少一种。
7.根据权利要求1所述的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料，其特征在于：所述的有机锡为二丁基二甲氧基锡；所述的酮肟基硅烷为乙烯基三丁酮肟基硅烷。
8.一种权利要求1～7任一项所述的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：氮化铝、氧化铝、镉红、聚硅氧烷、硅氧烷混合均匀后，再加入有机锡、酮肟基硅烷混合均匀，得到高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述氮化铝、氧化铝、镉红、聚硅氧烷、硅氧烷混合均匀进行真空干燥脱气后再加入有机锡、酮肟基硅烷。
10.一种权利要求1～7任一项所述的高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料的使用方法，其特征在于：将所述高界面传热效果、可塑、无粘污的界面传热材料分别涂覆于发热器件表面、散热器件表面，两表面相对接合施以压力密实结合即可。
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