CN109679535A - 一种光模块用可固化的相变导热贴及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光模块用可固化的相变导热贴，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：基础树脂50～60份、相变蜡10～20份、增粘树脂5～10份、增塑剂50～60份、抗氧剂0.1～1份、导热剂90～100份、阻燃剂8～10份、偶联剂0.1～1份、交联树脂50～60份、固化剂0.1～1份；本发明的导热贴同时具有导热和固化功能，在使用过程中，光模块发出的热量促使导热贴固化，提高了导热贴对光模块的粘接力，从而提高导热贴的抗刮擦性能。

Description

一种光模块用可固化的相变导热贴及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光模块用可固化的相变导热贴及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
光模块是光的收发一体模块，由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。光模块具有光电转换的功能：在发送端光模块把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，在接收端光模块再把光信号转换成电信号。光模块在信息传递过程中起到桥梁的作用，是网络节点及终端设备的核心光学电子设备。
目前，光模块的工作环境如图1示：光模块工作产生大量热量，通过导热材料把热量传递到散热器，散热器再把热量通过风冷及热辐射等方式传递到外环境。光模块的核心温度可达80℃，外壳的温度长期在50到70℃之间，对导热材料的耐候性有较高的要求；此外，光模块还具有可更换性：由于线路调整、宽带升级等原因需要把光模块从网络节点及终端设备中取出，再换上其他的光模块，这要求导热材料耐刮擦，同时具有一定的粘接力，且不能污染光模块。
此外，随着国家“宽带中国，光网城市”工程的推进，光网络信息容量激增，网络节点及终端设备需要进入小型化、集成化、智能化的阶段，这决定了光模块的两个极其重要的发展方向：高速率和小型化，同时也带来了一定的负面影响：光模块产生的热量不容易传到外环境。随着光模块功率的提升，该问题会越来越明显。因此光模块对导热材料的导热性能要求也相应的提高。然而目前市面上的导热材料，如导热膏，导热垫片，导热泥，相变金属，导热相变材料等均不能满足光模块导热材料的要求(如表1所示)。由表1可知，导热相变材料相对来说更能满足光模块对导热材料的要求，但由于其不耐刮擦及粘接力弱的缺陷，限制了其在光模块领域的应用。
表1不同导热材料在光模块的应用效果
发明内容
本发明针对现有的导热材料不能满足光模块用导热材料的现状，提供一种光模块用可固化的相变导热贴及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种光模块用可固化的相变导热贴，按重量份计，包括如下组分：
基础树脂50～60份、相变蜡10～20份、增粘树脂5～10份、增塑剂50～60份、抗氧剂0.1～1份、导热剂90～100份、阻燃剂8～10份、偶联剂0.1～1份、交联树脂50～60份、固化剂0.1～1份；
所述基础树脂的熔点为30～150℃，分子量为1000～50000；
所述增粘树脂为氢化松香树脂、萜烯树脂、碳九石油树脂、碳五石油树脂、古马隆树脂、氨基树脂中的一种或多种的混合物；
所述导热剂为炭黑、铜粉、铝粉、氧化镁、钛白粉、氧化铝、氧化钙、氧化硅中的一种或多种的混合物；
所述交联树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、不饱和聚丙烯酸酯、湿气固化聚氨酯树脂中的一种或多种的混合物；
所述固化剂为聚醚氨、乙酸酐、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI和六甲基二异氰酸酯HDI中的一种或多种的混合物，聚醚氨的分子量优选2000。
进一步，所述基础树脂优选乙丙橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、SEBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、TPU、非晶态α-烯烃共聚物APAO、丁基橡胶，低密度聚乙烯，聚丙烯，氟橡胶中的一种或多种的混合物。
进一步，所述增塑剂为石蜡油、环烷油、氯化石蜡、邻苯二甲酸二甲酯、聚异丁烯、聚异戊二烯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯中的一种或多种的混合物。
进一步，所述相变蜡为石蜡、微晶蜡、费托蜡、蜂蜡中的一种或多种的混合物。
进一步，所述阻燃剂为氢氧化铝、三聚氰胺磷酸盐、聚多磷酸盐中的一种或多种的混合物。
进一步，所述偶联剂为铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯、氯酸三苄酯、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH570、γ―氨丙基三乙氧基硅烷KH550中的一种或多种的混合物。
进一步，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、Irganox B900、抗氧剂3114、抗氧剂1098、抗氧剂245中的一种或多种的混合物。
本发明的有益效果是：
1)本发明的导热贴同时具有导热和固化功能，在使用过程中，光模块发出的热量促使导热贴固化，提高了导热贴对光模块的粘接力，从而提高导热贴的抗刮擦性能；
2)本发明的导热贴具有热阻低、高导热、耐老化性和耐候性好等特点，能够满足5G光模块对导热材料的要求。
本发明还要求保护上述光模块用可固化的相变导热贴的制备方法，包括如下步骤：
1)按重量份称取基础树脂、相变蜡、增粘树脂、增塑剂和抗氧剂加入到搅拌釜中，于90～200℃条件下搅拌均匀；后向其中加入导热剂、阻燃剂和偶联剂，于40～180℃条件下搅拌混合均匀；刮壁，再次搅拌均匀，抽真空脱除气泡后将物料降温至30℃以下，向其中加入交联树脂和固化剂，后于真空条件下搅拌均匀，得到未固化的料液；
2)将步骤1)所得的未固化的料液于50～80℃条件下压延成型，冷却后即得光模块用可固化的相变导热贴。
附图说明
图1光模块的装配示意图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
一种光模块用可固化的相变导热贴，包括如下组分：
乙丙橡胶53.4g，石蜡14.9g，氢化松香树脂5g，石蜡油51.3g，抗氧剂10100.5g、铝粉100.0g，氢氧化铝8.5g，铝酸三异丙酯1.0g、环氧树脂50.3g，聚醚氨1.0g。
制备方法如下：
a.称取乙丙橡胶53.4g、石蜡14.9g、氢化松香树脂5g、石蜡油51.3g和抗氧剂10100.5g于搅拌釜中，于温度为150℃、转速为30rpm下加热搅拌25分钟，后向搅拌釜中加入铝粉100.0g、氢氧化铝8.5g和铝酸三异丙酯1.0g，于温度为50℃、转速为20rpm下搅拌130min；刮壁，继续搅拌60min，抽真空脱去气泡，将物料降温至30℃，向其中加入环氧树脂50.3g和聚醚氨1.0g，抽真空，持续搅拌30min，得到未固化料液；
b.将未固化料液低温压延成型，压延温度50℃，机速30m/min，厚度为0.1mm，宽度为200mm，冷却后即为所述光模块用可固化相变导热贴。
实施例2：
一种光模块用可固化的相变导热贴，包括如下组分：
APAO 57.0g，蜂蜡19.7g，氨基树脂5.1g，磷酸三甲苯酯51.4g，抗氧剂2450.9g，氧化铝45.0g，氧化钙45g，三聚氰胺磷酸盐9.0g，KH5700.6g，不饱和聚丙烯酸酯54.4g，过氧化苯甲酰BPO 0.3g。
制备方法如下：
a.称取APAO 57.0g，蜂蜡19.7g，氨基树脂5.1g，磷酸三甲苯酯51.4g和抗氧剂2450.9g于搅拌釜中，于温度为120℃、转速为60rpm下加热搅拌105分钟，后向其中加入氧化铝45.0g，氧化钙45g，三聚氰胺磷酸盐9.0g和KH5700.6g，于温度为100℃、转速为35rpm下搅拌125min；刮壁，继续搅拌40min，抽真空脱去气泡，将物料降温至30℃，向其中加入不饱和聚丙烯酸酯54.4g和BPO 0.3g，抽真空条件下继续搅拌20min，得到未固化料液；
b.将未固化料液低温压延成型，压延温度60℃，机速30m/min，厚度为0.1mm，宽度为200mm，冷却后即为所述光模块用可固化相变导热贴。
实施例3：
一种光模块用可固化的相变导热贴，包括如下组分：
SEBS 60.0g，微晶蜡12.3g，萜烯树脂7.4g，环烷油52.9g，抗氧剂10980.1g，氧化镁93.4g，氢氧化铝9.3g,氯酸三苄酯0.1g，不饱和聚丙烯酸酯60g，过氧化二异丙苯0.5g。
制备方法如下：
a.称取SEBS 60.0g，微晶蜡12.3g，萜烯树脂7.4g，环烷油52.9g和抗氧剂10980.1g于搅拌釜中，于温度为90℃、转速为55rpm的条件下加热搅拌60分钟，后向其中加入氧化镁93.4g，氢氧化铝9.3g和氯酸三苄酯0.1g，于温度为100℃、转速为35rpm下搅拌125min，刮壁，继续搅拌60min，抽真空脱去气泡，将物料降温至30℃，向其中加入不饱和聚丙烯酸酯60g和过氧化二异丙苯0.5g，抽真空条件下继续搅拌40min，得到未固化料液；
b.将未固化料液低温压延成型，压延温度55℃，机速30m/min，厚度为0.1mm，宽度为200mm，冷却后即为所述光模块用可固化相变导热贴。
实施例4：
一种光模块用可固化的相变导热贴，包括如下组分：
SBS 30g，丁晴橡胶20g，费托蜡15g，碳九石油树脂10g，氯化石蜡50g，抗氧剂1680.3g，炭黑50g，铜粉50g，三聚氰胺磷酸盐10g，铝酸三甲酯0.5g，不饱和聚酯树脂55g，乙酸酐0.1g。
制备方法如下：
a.称取SBS 30.0g，丁晴橡胶20g，费托蜡15g，碳九石油树脂10g，氯化石蜡50g和抗氧剂1680.3g于搅拌釜中，于温度为180℃、转速为35rpm的条件下加热搅拌60分钟，后向其中加入炭黑50g，铜粉50g，三聚氰胺磷酸盐10g和铝酸三甲酯0.5g，于温度为150℃、转速为35rpm下搅拌125min，刮壁，继续搅拌60min，抽真空脱去气泡，将物料降温至30℃，向其中加入不饱和聚酯树脂55g和乙酸酐0.1g，抽真空条件下继续搅拌40min，得到未固化料液；
b.将未固化料液低温压延成型，压延温度80℃，机速30m/min，厚度为0.1mm，宽度为200mm，冷却后即为所述光模块用可固化相变导热贴。
实施例5：
一种光模块用可固化的相变导热贴，包括如下组分：
EVA30g，聚丙烯30g，石蜡10g，蜂蜡10g，古马隆树脂6g，邻苯二甲酸二甲酯22g，磷酸三苯酯30g，Irganox B9000.8g，钛白粉95g，聚多磷酸盐8g，偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.3g，湿气固化聚氨酯树脂55g，二苯基甲烷二异氰酸酯MDI 0.8g。
制备方法如下：
a.称取EVA30g，聚丙烯30g，石蜡10g，蜂蜡10g，古马隆树脂6g，邻苯二甲酸二甲酯22g，磷酸三苯酯30g和Irganox B9000.8g于搅拌釜中，于温度为200℃、转速为35rpm的条件下加热搅拌60分钟，后向其中加入钛白粉95g，聚多磷酸盐8g和偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.3g，于温度为180℃、转速为35rpm下搅拌125min，刮壁，继续搅拌60min，抽真空脱去气泡，将物料降温至30℃，向其中加入不饱和聚酯树脂55g和乙酸酐0.1g，抽真空条件下继续搅拌40min，得到未固化料液；
b.将未固化料液低温压延成型，压延温度75℃，机速30m/min，厚度为0.1mm，宽度为200mm，冷却后即为所述光模块用可固化相变导热贴。
实施例6：
一种光模块用可固化的相变导热贴，包括如下组分：
TPU 15g，丁基橡胶20g，氟橡胶20g，微晶蜡10g，费托蜡5g，碳五石油树脂8g，聚异丁烯25g，聚异戊二烯25g，抗氧剂31141.0g，氧化硅90g，氢氧化铝8g，KH5500.3份，环氧树脂55g，六甲基二异氰酸酯HDI 0.6g。
制备方法如下：
a.称取TPU 15g，丁基橡胶20g，氟橡胶20g，微晶蜡10g，费托蜡5g，碳五石油树脂8g，聚异丁烯25g，聚异戊二烯25g和抗氧剂31141.0g于搅拌釜中，于温度为150℃、转速为35rpm的条件下加热搅拌50分钟，后向其中加入氧化硅90g，氢氧化铝8g和KH5500.3份，于温度为180℃、转速为35rpm下搅拌125min，刮壁，继续搅拌60min，抽真空脱去气泡，将物料降温至30℃，向其中加入环氧树脂55g和六甲基二异氰酸酯HDI 0.6g，抽真空条件下继续搅拌40min，得到未固化料液；
b.将未固化料液低温压延成型，压延温度75℃，机速30m/min，厚度为0.1mm，宽度为200mm，冷却后即为所述光模块用可固化相变导热贴。
将实施例1～6所得的可固化相变导热贴及莱尔德Tpcm580导热相变材料进行了基本性能的测试，结果如表2所示。
表2实施例1～6及莱尔德Tpcm580导热相变材料的基本性能测试结果
另将实施例1～6所得的可固化相变导热贴与莱尔德Tpcm580导热相变材料进行了150℃老化、高低温老化及湿热老化的测试，测试过程如下：
150℃老化：在鼓风烘箱中150℃老化1000h；高低温老化：在冷热冲击箱老化，老化条件为-40和150℃各老化0.5h，共1000个循环；湿热老化：在恒温恒湿箱中老化，老化条件为85℃和湿度85％。
150℃老化、高低温老化及湿热老化前后的导热率、固化后的剥离力的测试结果分别如表3、表4和表5所示。
表3实施例1～6及莱尔德Tpcm580相变材料的150℃老化测试结果
表4实施例1～6及莱尔德Tpcm580相变材料的高低温老化测试结果
表5实施例1～6及莱尔德Tpcm580相变材料的湿热老化测试结果
表2中的性能测试结果表明，本发明所得到的光模块用可固化相变导热贴具有高粘接力，高导热和低热阻的特性；表3至表5的老化实验结果表明，本发明的导热贴的导热性能及粘接性能在老化前后几乎没有改变，表明该导热贴具有很好的耐候性，解决了导热相变材料应用在光模块的不耐刮擦，粘接力弱的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光模块用可固化的相变导热贴，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：基础树脂50～60份、相变蜡10～20份、增粘树脂5～10份、增塑剂50～60份、抗氧剂0.1～1份、导热剂90～100份、阻燃剂8～10份、偶联剂0.1～1份、交联树脂50～60份、固化剂0.1～1份；
所述基础树脂的熔点为30～150℃，分子量为1000～50000；
所述增粘树脂为氢化松香树脂、萜烯树脂、碳九石油树脂、碳五石油树脂、古马隆树脂、氨基树脂中的一种或多种的混合物；
所述导热剂为炭黑、铜粉、铝粉、氧化镁、钛白粉、氧化铝、氧化钙、氧化硅中的一种或多种的混合物；
所述交联树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、不饱和聚丙烯酸酯、湿气固化聚氨酯树脂中的一种或多种的混合物；
所述固化剂为聚醚氨、乙酸酐、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、二苯基甲烷二异氰酸酯和六甲基二异氰酸酯中的一种或多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的相变导热贴，其特征在于，所述增塑剂为石蜡油、环烷油、氯化石蜡、邻苯二甲酸二甲酯、聚异丁烯、聚异戊二烯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的相变导热贴，其特征在于，所述基础树脂为乙丙橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、SEBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、TPU、非晶态α-烯烃共聚物APAO、丁基橡胶，低密度聚乙烯，聚丙烯，氟橡胶中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的相变导热贴，其特征在于，所述相变蜡为石蜡、微晶蜡、费托蜡、蜂蜡中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的相变导热贴，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝、三聚氰胺磷酸盐、聚多磷酸盐中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的相变导热贴，其特征在于，所述偶联剂为铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯、氯酸三苄酯、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷KH570、γ―氨丙基三乙氧基硅烷KH550中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的相变导热贴，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、Irganox B900、抗氧剂3114、抗氧剂1098、抗氧剂245中的一种或多种的混合物。
8.权利要求1～7中任一项所述的相变导热贴的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按重量份称取基础树脂、相变蜡、增粘树脂、增塑剂和抗氧剂加入到搅拌釜中，于90～200℃条件下搅拌均匀；后向其中加入导热剂、阻燃剂和偶联剂，于40～180℃条件下搅拌混合均匀；刮壁，再次搅拌均匀，抽真空脱除气泡后将物料降温至30℃以下，向其中加入交联树脂和固化剂，后于真空条件下搅拌均匀，得到未固化的料液；
2)将步骤1)所得的未固化的料液于50～80℃条件下压延成型，冷却后即得光模块用可固化的相变导热贴。
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