CN110229521A - 一种导热材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种导热材料及其制备方法与应用 Download PDF

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郑庆杰
炊天鹄
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    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular

Abstract

本发明公开了一种导热材料及其制备方法与应用。本发明的导热材料包括低导热系数材料和高导热系数材料，低导热系数材料：高导热系数材料的质量比为0.1～9.9:0.1～9.9。本发明的导热材料不仅成本低，而且具有良好的导热、散热、绝缘特性，同时还具有密度较低的优点；其制备方法简单，制造成本低，能方便快捷地应用于相应的散热场景。

Description

一种导热材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及导热材料技术领域，具体是一种导热材料及其制备方法与应用。
背景技术
导热材料是针对设备的热传导要求而设计的，广泛应用于多种领域(例如电子、机械等)。现有的导热材料，按照导热系数是否小于1w/mk，分为低导热系数导热材料(导热系数小于1w/mk)和高导热系数导热材料(导热系数大于或等于1w/mk)。现有的低导热系数的导热材料(例如道康宁CN8760灌封胶，导热系数0.67w/mk)而言，其成本低，但其导热性能差，不但不能解决高散热问题，而且因其导热系数低，可能使一些热敏感度元器件过热，从而大幅度降低元器件的寿命和运行效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导热材料及其制备方法与应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种导热材料，包括低导热系数材料，其特征在于，还包括高导热系数材料，低导热系数材料：高导热系数材料的质量比为0.1～9.9:0.1～9.9。
进一步地，所述低导热系数材料为硅胶、环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶、UV胶、丙烯酸胶或沥青中的一种或几种。
进一步地，所述高导热系数材料含有二氧化硅成分。
进一步地，所述高导热系数材料为石英砂、河沙的一种或两种。
进一步地，所述石英砂、河沙的粒径为10微米～30毫米。
进一步地，低导热系数材料：高导热系数材料的质量比为3～8：2～7。
本发明还公开了一种所述的导热材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)计重配料：根据所述质量比，将高导热系数材料和低导热系数材料组成混合物。
(2)混合搅拌：将上述混合物搅拌均匀，即得非固化型导热材料。
进一步地，步骤(2)中的搅拌速度为60转/分钟，搅拌时间为10～20分钟。
进一步地，步骤(2)后，还包括如下步骤：
(3)固化成型：将非固化型导热材料放入或注入预置的模具，室温下静置4～5小时，或者，温度加热至40～80℃，加热时间10分钟～60分钟，出出模即得固化型导热材料。
进一步地，上述步骤(3)中，所述温度加热至60℃，加热时间为30分钟。
本发明还公开了一种所述的导热材料的应用，即将所述导热材料应用于电子电器散热、机械元部件散热。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：
本发明提供了一种导热材料及其制备方法与应用，本发明的导热材料不仅成本低，而且具有良好的导热、散热、绝缘特性，同时还具有密度较低的优点；其制备方法简单，制造成本低，能方便快捷地应用于相应的散热场景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1为导热材料散热性能测试示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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做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。
实施例1
本实施例中，导热材料由质量比为4:6的硅胶和石英砂制备得到，其中硅胶可以为单组份硅胶也可以为双组分硅胶。
制备方法如下：
(1)根据所述质量比，将硅胶和石英砂组成混合物，其中石英砂的粒径为10微米。
(2)混合搅拌：将上述混合物搅拌均匀，即得非固化型导热材料。
其中，搅拌可以用搅拌机，搅拌转速为60转/分钟，搅拌时间20分钟。
作为替换方案，硅胶可用环氧胶或聚氨酯胶来替换，也可用硅胶、环氧胶、聚氨酯胶中的两种或三种的混合物来替换。
作为替换方案，石英砂可用泥沙来替换，也可用石英砂和泥沙的混合物来替换，其中泥沙的粒径为10微米。
为了得到固化型导热材料，上述制备方法还包括如下步骤：
(3)固化成型：将非固化型导热材料放入或注入预置的模具，室温下静置4小时，出模即得固化型导热材料。
为了加快固化速度，上述步骤(3)的室温下静置的方式可以替换为加热方式，例如，加热至40℃，加热时间60分钟。
实施例2
本实施例中，导热材料由质量比为9:1的硅胶和石英砂制备得到，其中硅胶可以为单组份硅胶也可以为双组分硅胶。
制备方法如下：
(1)根据所述质量比，将硅胶和石英砂组成混合物，其中石英砂的粒径为100微米。
(2)混合搅拌：将上述混合物搅拌均匀，即得非固化型导热材料。
其中，搅拌可以用搅拌机，搅拌转速为70转/分钟，搅拌时间15分钟。
作为替换方案，硅胶可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶(RTV为Room TemperatureVulcanized的缩写)、UV胶(又称光敏浇、紫外光固化胶，UV是Ultraviolet Rays的缩写)、丙烯酸胶或沥青中的一种来替换，也可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶、UV胶、丙烯酸胶或沥青中的任几种的混合物来替换。
作为替换方案，石英砂可用泥沙来替换，也可用石英砂和泥沙的混合物来替换，其中泥沙的粒径为100微米。
为了得到固化型导热材料，上述制备方法还包括如下步骤：
(3)固化成型：将非固化型导热材料放入或注入预置的模具，室温下静置4.2小时，出模即得固化型导热材料。
为了加快固化速度，上述步骤(3)的室温下静置的方式可以替换为加热方式，例如，加热至50℃，加热时间40分钟。
实施例3
本实施例中，导热材料由质量比为5:5的硅胶和石英砂制备得到，其中硅胶可以为单组份硅胶也可以为双组分硅胶。
制备方法如下：
(1)根据所述质量比，将硅胶和石英砂组成混合物，其中石英砂的粒径为500微米。
(2)混合搅拌：将上述混合物搅拌均匀，即得非固化型导热材料。
其中，搅拌可以用搅拌机，搅拌转速为60转/分钟，搅拌时间20分钟。
作为替换方案，硅胶可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶(RTV为Room TemperatureVulcanized的缩写)、UV胶(又称光敏浇、紫外光固化胶，UV是Ultraviolet Rays的缩写)、丙烯酸胶或沥青中的一种来替换，也可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶、UV胶、丙烯酸胶或沥青中的任几种的混合物来替换。
作为替换方案，石英砂可用泥沙来替换，也可用石英砂和泥沙的混合物来替换，其中泥沙的粒径为500微米。
为了得到固化型导热材料，上述制备方法还包括如下步骤：
(3)固化成型：将非固化型导热材料放入或注入预置的模具，室温下静置4.5小时，出模即得固化型导热材料。
为了加快固化速度，上述步骤(3)的室温下静置的方式可以替换为加热方式，例如，加热至60℃，加热时间30分钟。
实施例4
本实施例中，导热材料由质量比为6:4的硅胶和石英砂制备得到，其中硅胶可以为单组份硅胶也可以为双组分硅胶。
制备方法如下：
(1)根据所述质量比，将硅胶和石英砂组成混合物，其中石英砂的粒径为800微米。
(2)混合搅拌：将上述混合物搅拌均匀，即得非固化型导热材料。
其中，搅拌可以用搅拌机，搅拌转速为65转/分钟，搅拌时间18分钟。
作为替换方案，硅胶可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶(RTV为Room TemperatureVulcanized的缩写)、UV胶(又称光敏浇、紫外光固化胶，UV是Ultraviolet Rays的缩写)、丙烯酸胶或沥青中的一种来替换，也可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶、UV胶、丙烯酸胶或沥青中的任几种的混合物来替换。
作为替换方案，石英砂可用泥沙来替换，也可用石英砂和泥沙的混合物来替换，其中泥沙的粒径为800微米。
为了得到固化型导热材料，上述制备方法还包括如下步骤：
(3)固化成型：将非固化型导热材料放入或注入预置的模具，室温下静置4.3小时，出模即得固化型导热材料。
为了加快固化速度，上述步骤(3)的室温下静置的方式可以替换为加热方式，例如，加热至65℃，加热时间20分钟。
实施例5
本实施例中，导热材料由质量比为7:3的硅胶和石英砂制备得到，其中硅胶可以为单组份硅胶也可以为双组分硅胶。
制备方法如下：
(1)根据所述质量比，将硅胶和石英砂组成混合物，其中石英砂的粒径为1毫米。
(2)混合搅拌：将上述混合物搅拌均匀，即得非固化型导热材料。
作为替换方案，硅胶可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶(RTV为Room TemperatureVulcanized的缩写)、UV胶(又称光敏浇、紫外光固化胶，UV是Ultraviolet Rays的缩写)、丙烯酸胶或沥青中的一种来替换，也可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶、UV胶、丙烯酸胶或沥青中的任几种的混合物来替换。
作为替换方案，石英砂可用泥沙来替换，也可用石英砂和泥沙的混合物来替换，其中泥沙的粒径为1毫米。
为了得到固化型导热材料，上述制备方法还包括如下步骤：
(3)固化成型：将非固化型导热材料放入或注入预置的模具，室温下静置4.6小时，出模即得固化型导热材料。
为了加快固化速度，上述步骤(3)的室温下静置的方式可以替换为加热方式，例如，加热至80℃，加热时间10分钟。
实施例6
本实施例中，导热材料由质量比为8:2的硅胶和石英砂制备得到，其中硅胶可以为单组份硅胶也可以为双组分硅胶。
制备方法如下：
(1)根据所述质量比，将硅胶和石英砂组成混合物，其中石英砂的粒径为2毫米。
(2)混合搅拌：将上述混合物搅拌均匀，即得非固化型导热材料。
其中，搅拌可以用搅拌机，搅拌转速为75转/分钟，搅拌时间12分钟。
作为替换方案，硅胶可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶(RTV为Room TemperatureVulcanized的缩写)、UV胶(又称光敏浇、紫外光固化胶，UV是Ultraviolet Rays的缩写)、丙烯酸胶或沥青中的一种来替换，也可用环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶、UV胶、丙烯酸胶或沥青中的任几种的混合物来替换。
作为替换方案，石英砂可用泥沙来替换，也可用石英砂和泥沙的混合物来替换，其中泥沙的粒径为2毫米。
为了得到固化型导热材料，上述制备方法还包括如下步骤：
(3)固化成型：将非固化型导热材料放入或注入预置的模具，室温下静置4.7小时，出模即得固化型导热材料。
为了加快固化速度，上述步骤(3)的室温下静置的方式可以替换为加热方式，例如，加热至70℃，加热时间15分钟。
对比例1
对比例1中，导热材料为低导热系数材料，例如型号为道康宁CN8760的硅胶。
对实施例3(其中低导热系数材料为道康宁硅胶8760)以及对比例1的导热材料的性能进行测试，测试结果如表1所示：
说明：表1中的温度差(即T1-T2)的测试条件为：室温25℃，导热材料的厚度为2mm,导热材料的位置放置如图1，即导热材料放置在铝板一和铝板二之间，铝板一贴近热源，铝板一处的温度为T1，铝板二处的温度为T2)。
表1：
T1-T2(℃) 漏电流(mA) 导热材料密度(g/cm<sup>3</sup>) 交流耐压(5000V)时间
实施例3 25.6 0.056 1.94 ≥60S
对比例1 40.8 0.049 1.56 ≥60S
从如上表1可知，实施例3的导热材料的导热性能(用表1中的T1-T2来衡量，T1-T2的值越小，说明导热性能越好)超过了对比例1(现有技术的低导热材料)，即实施例1-5的导热材料的导热性能更好，另外，实施例3的导热材料密度交流耐压时间和漏电流均满足要求。
所以，通过本发明，能够获得价格低廉，导热性能更好的的导热材料，且导热材料的制备方法简单。
本发明实施例1-5的非固化型导热材料，可以用于扩音器、汽车电子组件、压舱物、止血器、连接器、回扫电压、高压电阻包,起重磁盘、电源控制器、电源、变压器、传感器以及电感等的灌封。
本发明实施例1-5的的固化型导热材料，可用于与发热体接触，形成导热通路，与结构固定件等一起组成散热模组。
本发明的导热材料，在应用中，也可以先将高导热系数材料铺陈在发热体上，然后将低导热系数材料(例如硅胶、环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶、UV胶、丙烯酸胶或沥青中的一种或几种)以点胶的方式渗入高导热材料的缝隙中，室温下静置4～5小时后达到固化后用来导热。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种导热材料，包括低导热系数材料，其特征在于，还包括高导热系数材料，低导热系数材料：高导热系数材料的质量比为0.1～9.9:0.1～9.9。
2.根据权利要求1所述的一种导热材料，其特征在于，所述低导热系数材料为硅胶、环氧胶、聚氨酯胶、RTV胶、UV胶、丙烯酸胶或沥青中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种导热材料，其特征在于，所述高导热系数材料含有二氧化硅成分。
4.根据权利要求3所述的一种导热材料，其特征在于，所述高导热系数材料为石英砂、河沙的任一种或两种，所述石英砂、河沙的粒径为10微米～30毫米。
5.根据权利要求1所述的一种导热材料，其特征在于，低导热系数材料：高导热系数材料的质量比为3～8：2～7。
6.一种根据权利要求1至5任一项所述的导热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)计重配料：根据所述质量比，将高导热系数材料和低导热系数材料组成混合物。
(2)混合搅拌：将上述混合物搅拌均匀，即得非固化型导热材料。
7.根据权利要求6所述的一种导热材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的搅拌速度为60～80转/分钟，搅拌时间为10～20分钟。
8.根据权利要求6所述的一种导热材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)后，还包括如下步骤：
(3)固化成型：将非固化型导热材料放入或注入预置的模具，室温下静置4～5小时，或者，温度加热至40～80℃，加热时间10分钟～60分钟，出模即得固化型导热材料。
9.根据权利要求8所述的一种导热材料的制备方法，其特征在于，所述温度加热至60℃，加热时间为30分钟。
10.一种根据权利要求1至5任一项所述的导热材料的应用，其特征在于，将所述导热材料应用于电子电器散热、机械元部件散热。
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