CN109135247A - 高导热填隙界面材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高导热填隙界面材料,包括以下组份组成:100重量份的硅烷封端聚醚的聚合物油、900~2500重量份的导热粉、0~10重量份的扩链剂、1~10重量份的催化剂;本发明的优点:通过硅烷封端聚醚的聚合物油、导热粉、扩链剂和催化剂混合制成的高导热填隙界面材料,不仅保留了现有的导热垫片和导热凝胶的优点,而且同时还具有以下优点:由于硅烷封端聚醚的聚合物油本身具有固化交联的效果,因此确保了制备后的高导热填隙界面材料具有良好的可固化性,避免了现有导热凝胶出现滑移而造成的传热功能失效的问题,且烷氧基硅油有利于提高整体的存储稳定,另外,本发明还公开了高导热填隙界面材料的制备方法,包括上述的高导热填隙界面材料。

Description

高导热填隙界面材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高导热填隙界面材料及其制备方法。
背景技术
目前在高导热界面材料领域,导热材料主要有导热垫片和导热凝胶;而导热凝胶填充在较大间隙1mm以上时,容易发生滑移,无法保持在原位置,特别是当发热器与散热器件表面垂直放置时更容易滑移,以及环境的冷热交替和振动会使导热凝胶沿着垂直方向滑动并离开原来位置,导致传热功能失效,造成发热器件温度升高寿面缩短;导热垫片不能适应在厚度要求0.5mm以下的产品使用,存在实用性能低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是提供高导热填隙界面材料及其制备方法,解决现有导热材料存在传热效果差的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:高导热填隙界面材料,包括以下组份组成:100重量份的硅烷封端聚醚的聚合物油、900~2500重量份的导热粉、0~10重量份的扩链剂、1~10重量份的催化剂。
优选的,所述硅烷封端聚醚的聚合物油的粘度为200mPa·S~10000mPa·S。
优选的,所述硅烷封端聚醚的聚合物油为烷氧基两端封端聚醚,且所述烷氧基为甲氧基或乙氧基。
优选的,所述烷氧基两端封端聚醚为三烷氧基封端聚醚或二烷氧基封端聚醚或单烷氧基封端聚醚。
优选的,所述导热粉包括硅微粉、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、疏水硅微粉、疏水氧化铝、疏水氢氧化铝中的至少一种或两种的混合物或两种以上的混合物。
优选的,所述导热粉包括粒径为3μm的疏水氧化铝、粒径为30μm的球形氧化铝和粒径为70μm的球形氧化铝,且3μm的疏水氧化铝、30μm的球形氧化铝和70μm的球形氧化铝的质量比为7:4:9。
优选的,所述扩链剂包括二烷氧基硅烷、如氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙基甲基二乙氧基硅烷、环氧丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种或两种的混合物或两种以上的混合物。
优选的,所述催化剂为有机锡催化剂或有机钛类催化剂或有机铋催化剂。
高导热填隙界面材料的制备方法,依次包括以下步骤:
步骤一,在行星机中加入硅烷封端聚醚的聚合物油与导热粉,在室温25℃下混合并对行星机进行抽真空处理,抽真空的时间为30min;
步骤二:在步骤一处理后的混合物中依次加入扩链剂和催化剂,并在真空环境下搅拌,搅拌时间为1h;
步骤三:将步骤二搅拌后的混合物进行出料包装处理。
通过上述步骤制备的高导热填隙界面材料,具有生产工艺简单,生产成本低的优点,且出料时可桶装出货,满足客户端在线成型,客户端的生产效率明显提高,能满足电子、通讯行业对高效能量传导和生产高效率的需求。
综上所述,本发明的优点:1.通过硅烷封端聚醚的聚合物油、导热粉、扩链剂和催化剂混合制成的高导热填隙界面材料,不仅保留了现有的导热垫片和导热凝胶的优点,而且同时还具有以下优点:由于硅烷封端聚醚的聚合物油本身具有固化交联的效果,因此确保了制备后的高导热填隙界面材料具有良好的可固化性,避免了现有导热凝胶出现滑移而造成的传热功能失效的问题,且硅烷封端聚醚的聚合物油有利于提高整体的存储稳定性,将导热粉设置成900~2500重量份,有利于整体的高导热系数,且制备后的高导热填隙界面材料在保持高导热吸收的前提下,还具有低应力和良好的压力吸收性能,使用时能大大的降低对器件的应力,同时,扩链剂为了提高材料的柔软性,有利于材料可压缩,使其可以自适应的填充各种复杂的空间以及较小的缝隙里,有效避免芯片因压力而损坏,且相比导热垫片,本发明制备的高导热填隙界面材料的胶层厚度更薄,能适合厚度要求0.5mm以下的产品使用,还具有低表面能,表面润湿性好,能很好的浸润大部分材料表面,具有较好的附着性,可以大幅降低发热元器件与散热器之间的热阻,更高效的传热效果;
2.将硅烷封端聚醚的聚合物油的粘度为200mPa·S~10000mPa·S,为了适应整体的高填充,需要低粘度的硅烷封端聚醚的聚合物油,保证高产品的高导热,当硅烷封端聚醚的聚合物油的粘度高于10000mPa·S时,导热粉易增稠,不易操作,当硅烷封端聚醚的聚合物油的粘度低于200mPa·S时,容易油粉分离,导致界面材料导热不稳定;
3.将硅烷封端聚醚的聚合物油设置为烷氧基两端封端聚醚,能使整个产品具有无味环保的效果,可实现多种基材间的粘接;
4.将烷氧基两端封端聚醚设置为三烷氧基封端聚醚或二烷氧基封端聚醚或单烷氧基封端聚醚,有利于控制交联度,提高整体的柔软性;
5.将导热粉设置成硅微粉、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、疏水硅微粉、疏水氧化铝、疏水氢氧化铝中的至少一种或两种的混合物或两种以上的混合物,能通过不同组分的合理搭配,可以显著提高导热粉的填充量,满足不同的客户需求。
具体实施方式
高导热填隙界面材料,包括以下组份组成:100重量份的硅烷封端聚醚的聚合物油、900~2500重量份的导热粉、0~10重量份的扩链剂、1~10重量份的催化剂,通过硅烷封端聚醚的聚合物油、导热粉、扩链剂和催化剂混合制成的高导热填隙界面材料,不仅保留了现有的导热垫片和导热凝胶的优点,而且同时还具有以下优点:由于硅烷封端聚醚的聚合物油本身具有固化交联的效果,因此确保了制备后的高导热填隙界面材料具有良好的可固化性,避免了现有导热凝胶出现滑移而造成的传热功能失效的问题,且硅烷封端聚醚的聚合物油有利于提高整体的存储稳定性,将导热粉设置成900~2500重量份,有利于整体的高导热系数,且制备后的高导热填隙界面材料在保持高导热吸收的前提下,还具有低应力和良好的压力吸收性能,使用时能大大的降低对器件的应力,同时,扩链剂为了提高材料的柔软性,有利于材料可压缩,使其可以自适应的填充各种复杂的空间以及较小的缝隙里,有效避免芯片因压力而损坏,且相比导热垫片,本发明制备的高导热填隙界面材料的胶层厚度更薄,能适合厚度要求0.5mm以下的产品使用,还具有低表面能,表面润湿性好,能很好的浸润大部分材料表面,具有较好的附着性,可以大幅降低发热元器件与散热器之间的热阻,更高效的传热效果。
另外,所述硅烷封端聚醚的聚合物油的粘度为200mPa·S~10000mPa·S,为了适应整体的高填充,需要低粘度的硅烷封端聚醚的聚合物油,保证高产品的高导热,当硅烷封端聚醚的聚合物油的粘度高于10000mPa·S时,导热粉易增稠,不易操作,当硅烷封端聚醚的聚合物油的粘度低于200mPa·S时,容易油粉分离,导致界面材料导热不稳定,所述硅烷封端聚醚的聚合物油为烷氧基两端封端聚醚,且所述烷氧基为甲氧基或乙氧基,能使整个产品具有无味环保的效果,可实现多种基材间的粘接,另外,为了控制交联度及提高整体的柔软性,所述烷氧基两端封端聚醚为三烷氧基封端聚醚或二烷氧基封端聚醚或单烷氧基封端聚醚,所述导热粉包括硅微粉、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、疏水硅微粉、疏水氧化铝、疏水氢氧化铝中的至少一种或两种的混合物或两种以上的混合物,所述扩链剂包括二烷氧基硅烷、如氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙基甲基二乙氧基硅烷、环氧丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种或两种的混合物或两种以上的混合物,所述催化剂为有机锡催化剂或有机钛类催化剂。
高导热填隙界面材料的制备方法,依次包括以下步骤:
步骤一,在行星机中加入硅烷封端聚醚的聚合物油与导热粉,在室温25℃下混合并对行星机进行抽真空处理,抽真空的时间为30min;
步骤二:在步骤一处理后的混合物中依次加入扩链剂和催化剂,并在真空环境下搅拌,搅拌时间为1h;
步骤三:将步骤二搅拌后的混合物进行出料包装处理。
通过上述步骤制备的高导热填隙界面材料,具有生产工艺简单,生产成本低的优点,且出料时可桶装出货,满足客户端在线成型,客户端的生产效率明显提高,能满足电子、通讯行业对高效能量传导和生产高效率的需求。
实施例一:
高导热填隙界面材料,包括以下组份组成:100重量份的硅烷封端聚醚的聚合物油、900重量份的导热粉、4重量份的扩链剂、4重量份的催化剂,且硅烷封端聚醚的聚合物油为粘度为300mPa·S的三甲氧基封端聚醚,导热粉包括315份粒径为3um疏水氧化铝,180份粒径为30um的球形氧化铝,405份粒径为70um的球形氧化铝,扩链剂为氨丙基甲基二甲氧基硅烷,催化剂为有机锡催化剂。
实施例二:
如实施例一所述的高导热填隙界面材料,本实施例具有以下不同之处:包括以下组份组成:100重量份的硅烷封端聚醚的聚合物油、1000重量份的导热粉、4重量份的扩链剂、4重量份的催化剂,且硅烷封端聚醚的聚合物油为粘度为300mPa·S的三甲氧基封端聚醚,导热粉包括350份粒径为3um疏水氧化铝、200份粒径为30um的球形氧化铝和450份粒径为70um的球形氧化铝,扩链剂为氨丙基甲基二甲氧基硅烷,催化剂为有机锡催化剂。
实施例三:
如实施例一、二所述的高导热填隙界面材料,本实施例具有以下不同之处:包括以下组份组成:100重量份的硅烷封端聚醚的聚合物油、1000重量份的导热粉、6重量份的扩链剂、2重量份的催化剂,且硅烷封端聚醚的聚合物油为粘度为300mPa·S的三甲氧基封端聚醚,导热粉包括350份粒径为3um疏水氧化铝、200份粒径为30um的球形氧化铝和450份粒径为70um的球形氧化铝,扩链剂为氨丙基甲基二甲氧基硅烷,催化剂为有机锡催化剂。
实施例四:
如实施例一、二、三所述的高导热填隙界面材料,本实施例具有以下不同之处:包括以下组份组成:100重量份的硅烷封端聚醚的聚合物油、1000重量份的导热粉、2重量份的扩链剂、6重量份的催化剂,且硅烷封端聚醚的聚合物油为粘度为300mPa·S的三甲氧基封端聚醚,导热粉包括350份粒径为3um疏水氧化铝、200份粒径为30um的球形氧化铝和450份粒径为70um的球形氧化铝,扩链剂为氨丙基甲基二甲氧基硅烷,催化剂为有机锡催化剂。
按照ASTM D 5470-2012测试界面材料的导热系数,导热系数越高垫片的热传导性能越好;按ASTM 793测试界面材料不黏手时间;按ASTM 2240-2005测定垫片的硬度,硬度越低,垫片越柔软,且测试结构如表一所示:
项目 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
导热系数,W/m.k 3.26 3.93 3.1 3.45
不黏手时间,min 30 34 46 15
硬度shore00 72 84 60 91
表一
除上述优选实施例外,本发明还有其他的实施方式,本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形,只要不脱离本发明的精神,均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (9)

1.高导热填隙界面材料,其特征在于:包括以下组份组成:100重量份的硅烷封端聚醚的聚合物油、900~2500重量份的导热粉、0~10重量份的扩链剂、1~10重量份的催化剂。
2.根据权利要求1所述的高导热填隙界面材料,其特征在于:所述硅烷封端聚醚的聚合物油的粘度为200mPa·S~10000mPa·S。
3.根据权利要求1所述的高导热填隙界面材料,其特征在于:所述硅烷封端聚醚的聚合物油为烷氧基两端封端聚醚,且所述烷氧基为甲氧基或乙氧基。
4.根据权利要求3所述的高导热填隙界面材料,其特征在于:所述烷氧基两端封端聚醚为三烷氧基封端聚醚或二烷氧基封端聚醚或单烷氧基封端聚醚。
5.根据权利要求1所述的高导热填隙界面材料,其特征在于:所述导热粉包括硅微粉、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、疏水硅微粉、疏水氧化铝、疏水氢氧化铝中的至少一种或两种的混合物或两种以上的混合物。
6.根据权利要求5所述的高导热填隙界面材料,其特征在于:所述导热粉包括粒径为3μm的疏水氧化铝、粒径为30μm的球形氧化铝和粒径为70μm的球形氧化铝,且3μm的疏水氧化铝、30μm的球形氧化铝和70μm的球形氧化铝的质量比为7:4:9。
7.根据权利要求1所述的高导热填隙界面材料,其特征在于:所述扩链剂包括二烷氧基硅烷、如氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙基甲基二乙氧基硅烷、环氧丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种或两种的混合物或两种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的高导热填隙界面材料,其特征在于:所述催化剂为有机锡催化剂或有机钛类催化剂或有机铋催化剂。
9.高导热填隙界面材料的制备方法,其特征在于:包括权利要求1-8任一项的高导热填隙界面材料,依次包括以下步骤:
步骤一,在行星机中加入硅烷封端聚醚的聚合物油与导热粉,在室温25℃下混合并对行星机进行抽真空处理,抽真空的时间为30min;
步骤二:在步骤一处理后的混合物中依次加入扩链剂和催化剂,并在真空环境下搅拌,搅拌时间为1h;
步骤三:将步骤二搅拌后的混合物进行出料包装处理。
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