CN110684340B - 一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料 - Google Patents

一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料 Download PDF

Info

Publication number
CN110684340B
CN110684340B CN201910837139.4A CN201910837139A CN110684340B CN 110684340 B CN110684340 B CN 110684340B CN 201910837139 A CN201910837139 A CN 201910837139A CN 110684340 B CN110684340 B CN 110684340B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
parts
diisocyanate
graphite
interface material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910837139.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110684340A (zh
Inventor
范勇
程亚东
都佳伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Allied Industrial Co ltd
Original Assignee
Shanghai Allied Industrial Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Allied Industrial Co ltd filed Critical Shanghai Allied Industrial Co ltd
Priority to CN201910837139.4A priority Critical patent/CN110684340B/zh
Publication of CN110684340A publication Critical patent/CN110684340A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110684340B publication Critical patent/CN110684340B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4825—Polyethers containing two hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4833—Polyethers containing oxyethylene units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6681—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/32 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6685—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/32 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3225 or polyamines of C08G18/38
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0806—Silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
    • C08K2003/282—Binary compounds of nitrogen with aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料及其制备方法。本发明公开了一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇15‑25份、二异氰酸酯8‑12份、扩链剂1‑4份、导热填料52‑60份、石墨22‑30份，硅烷偶联剂0.1‑0.4份。

Description

一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料
技术领域
本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料及其制备方法。
背景技术
随着科技的飞速发展，聚合物材料被更多的运用在了重型机械、大功率电器和电子产品等方面。在这些领域内运用的产品往往会承受很多的热量，如果产生的热量不能及时的导出，让聚合物承受这些热量，会降低聚合物材料的使用性能，缩短其使用寿命，甚至会造成火灾等安全事故。
聚氨酯材料因其在结构和性能上的多方面的优势，研发导热型的聚氨酯材料目前已成为高分子材料领域的研究热点之一。CN105237723将氧化石墨烯分散在聚氨酯预聚体中制备聚四氢呋喃型聚氨酯材料，具有高强、耐磨、导热性优良等特点，并大幅度提高了合成的聚氨酯材料的导热性，然而通过物理分散氧化石墨烯的方法会降低反应体系的稳定性。CN102627937通过采用改性导热填料和聚醚型聚氨酯预聚体之间发生化学反应，从而使导热填料在聚氨酯分子中形成很好化学键链接，达到稳定的导热效果，同时成本低。然而，该发明使用的导热填料对导热性能提升幅度远达不到石墨烯的提升效果。
对于导热界面材料，人们主要关注其垂直于平面方向(轴向)的导热性能。但是对于片层状的填料的导热性能其平面内(径向)热导率与垂直平面方向(轴向)热导率相差悬殊，如果能实现片层状填料在基体中的沿轴向排布则可以使此类填料的高导热特性得到更充分发挥，从而达到显著提升复合材料导热性能的目的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇15-25份、二异氰酸酯8-12份、扩链剂1-4份、导热填料52-60份、石墨22-30份，硅烷偶联剂0.1-0.4份。
作为一种优选的技术方案，所述聚醚二元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述聚醚二元醇的数均分子量为2000～4000。作为一种优选的技术方案，所述二异氰酸酯选自亚烷基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基烷烃二异氰酸酯、烷基苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述二异氰酸酯为烷基苯二异氰酸酯。
作为一种优选的技术方案，所述扩链剂为胺类扩链剂和/或醇类扩链剂。
作为一种优选的技术方案，所述石墨选自鳞片石墨、球形石墨、人造石墨中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述石墨为鳞片石墨。
本发明的第二方面提供了所述的取向型导热界面材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将硅烷偶联剂、导热填料、石墨依次加入到100-200重量份异丙醇水溶液中，60-90摄氏度下反应1-3小时，过滤，即得改性导热填料；
S2：在反应釜中加入聚醚二元醇、二异氰酸酯、改性导热填料，转速为1000-2000rpm，在50-60摄氏度下反应40-60min后升温至70-90摄氏度继续反应1-3h，得到聚氨酯材料预聚体；
S3：将聚氨酯材料预聚体加热到50-60摄氏度，然后加入扩链剂，1000-2000rpm转速下搅拌1-4min；
S4：利用双辊开炼机对步骤S3中得到的混合物反复挤压10次，挤压为厚度小于0.5mm的薄片，将1-10片所述薄片叠层后压成块体；
S5：将块体沿垂直方向切片；将切取的片材加热到100-120摄氏度，10-13MPa压力下，反应10-50min，然后放置于80-120摄氏度下熟化20-25小时，即得。
本发明的第三方面提供了所述的取向型导热界面材料的应用，所述导热界面材料用于电子产品领域的散热。
有益效果：本发明的导热材料能够很好地填充在热界面的空隙，减小界面热阻，提高电子元器件的散热效率；可以广泛应用于电子产品的热源与散热器之间的热量传导，提高电子产品的散热性能。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇15-25份、二异氰酸酯8-12份、扩链剂1-4份、导热填料52-60份、石墨22-30份，硅烷偶联剂0.1-0.4份。
作为一种优选的实施方式，所述聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇22.5份、二异氰酸酯10份、扩链剂3份、导热填料55.8份、石墨26.4份，硅烷偶联剂0.25份。
聚醚二元醇
作为一种优选的实施方式，所述聚醚二元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的至少一种。
作为一种优选的实施方式，所述聚醚二元醇的数均分子量为2000～4000；
本申请中，所述聚醚二元醇为聚乙二醇，分子量为2000，购买于江苏嘉丰化学股份有限公司。
二异氰酸酯
作为一种优选的实施方式，所述二异氰酸酯选自亚烷基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基烷烃二异氰酸酯、烷基苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中的至少一种。
作为一种优选的实施方式，所述二异氰酸酯为烷基苯二异氰酸酯。
作为烷基苯二异氰酸酯的实例，包括但不限于二甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,3-苯二基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯。
优选的，所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯。
扩链剂
作为一种优选的实施方式，所述扩链剂为胺类扩链剂和/或醇类扩链剂。
作为醇类扩链剂的实例，包括但不限于1,6-己二醇、甲基丙二醇、1,4-丁二醇。
作为胺类扩链剂的实例，包括但不限于乙二胺、异佛尔酮二胺、3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
优选的，所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
本申请人通过聚醚二元醇、二异氰酸酯、扩链剂形成软硬链段交替排列的微相分离结构的聚氨酯。硬链段是由异氰酸酯和扩链剂组成，软链段是由聚合物多元醇组成。本申请人发现，所述聚氨酯中硬链段的玻璃化转变温度高于室温，因此在常温下硬链段处于玻璃态，使聚氨酯具有刚性，软链段的玻璃化转变温度低于室温，在常温下软链段处于高弹态，使聚氨酯具有弹性。由于这种两相并存并相互分离的特殊结构，使所述聚氨酯性能介于塑料和橡胶之间。
导热填料
作为一种优选的实施方式，所述导热填料包括金属填料、金属氧化物填料、氮化物填料中的至少一种。
所述金属填料晶体内部存在着大量自由电子，通过自由电子的定向迁移传递电能和热能。
作为一种实施方式，所述金属填料包括铜粉、铝粉、银粉、铁粉、锌粉、镍粉、锡粉中的至少一种。
作为一种实施方式，所述金属填料为银粉。
作为一种实施方式，所述金属氧化物填料包括氧化铜、氧化铝、氧化银、氧化铁、氧化锌、氧化镍、氧化锡中的至少一种。
作为一种实施方式，所述金属氧化物填料为氧化锌。
作为一种实施方式，所述氮化物填料包括氮化铝、氮化硅、氮化锡中的至少一种。
作为一种实施方式，所述氮化物填料为氮化铝。
作为一种优选的实施方式，所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成。
作为一种优选的实施方式，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为(1-2)：1：(2-4)。
优选的实施方式，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为1.5：1：3。
作为一种优选的实施方式，所述银粉为球形结构粉体。
作为一种优选的实施方式，所述银粉的平均粒径为1-100微米；优选地，所述银粉的平均粒径为30-50微米；优选地，所述银粉的平均粒径为40微米。
作为一种优选的实施方式，所述氧化锌为球形结构粉体。
作为一种优选的实施方式，所述氧化锌的平均粒径为300-800nm；优选地，所述氧化锌的平均粒径为500nm。
作为一种优选的实施方式，所述氮化铝为球形结构粉体。
作为一种优选的实施方式，所述氮化铝的平均粒径为2-8微米；优选地，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
石墨
本申请中所述石墨是一种混合晶体，所述石墨晶体中同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连形的环，伸展成片层结构，因此对于同一层来说，它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们相互重叠。电子比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电。所述石墨晶体中层与层之间相隔340pm，距离较大，是以范德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体。但是，由于同一平面层上的碳原子间结合很强，极难破坏，所以石墨的熔点也很高，化学性质也稳定。
本申请中，所述石墨选自鳞片石墨、球形石墨、人造石墨中的至少一种。
本申请中所述鳞片石墨为天然显晶质石墨，其形似鱼磷状，属六方晶系，呈层状结构。
本申请中所述球形石墨是以优质高碳天然鳞片石墨为原料、采用先进加工工艺对石墨表面进行改性处理，生产的不同细度，形似椭圆球形的石墨产品。
本申请中所述人造石墨指人工方法制成的石墨。制造人造石墨的方法有很多种，常见的是，以主要原料是粉状的优质煅烧石油焦，在其中加沥青作为粘结剂，再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后，将其压制成形，然后在2500～3000℃、非氧化性气氛中处理，使之石墨化。
作为一种优选的实施方式，所述石墨为鳞片石墨。
作为一种优选的实施方式，所述鳞片石墨的目数为200目-500目。
硅烷偶联剂
由于导热填料表面缺少活性基团，因此与聚氨酯体系存在相容性问题，本发明通过用硅烷偶联剂各组分间的官能团的性质对导热填料进行处理，大大改善了体系各组分的相容性，提升了聚氨酯材料的导热性能。
作为一种优选的实施方式，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。
优选的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
本申请人通过在制备聚氨酯的过程中加入银粉、氧化锌、鳞片石墨等，以及通过硅烷偶联剂的表面处理，使得导热填料在高加载量下形成了导热网络的有效团聚，而这些团聚并没有像其他不规则形状材料那样析出而是利用鳞片石墨的片层结构的特点构成相互支撑的框架结构以及不同粒径的银粉、氧化锌等有效填充，从而实现导热系数的大幅度提高，同时导热填料在基体中容易相互连接、形成导热网络，具有更小接触热阻。
本发明的第二方面提供了所述导热界面材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将硅烷偶联剂、导热填料、石墨依次加入到100-200重量份异丙醇水溶液中，60-90摄氏度下反应1-3小时，过滤，即得改性导热填料；
S2：在反应釜中加入聚醚二元醇、二异氰酸酯、改性导热填料，转速为1000-2000rpm，在50-60摄氏度下反应40-60min后升温至70-90摄氏度继续反应1-3h，得到聚氨酯材料预聚体；
S3：将聚氨酯材料预聚体加热到50-60摄氏度，然后加入扩链剂，1000-2000rpm转速下搅拌1-4min；
S4：利用双辊开炼机对步骤S3中得到的混合物反复挤压10次，挤压为厚度小于0.5mm的薄片，将1-10片所述薄片叠层后压成块体；
S5：将块体沿垂直方向切片；将切取的片材加热到100-120摄氏度，10-13MPa压力下，反应10-50min，然后放置于80-120摄氏度下熟化20-25小时，即得。
其中，步骤S1中异丙醇水溶液的浓度为20-40wt％。
本发明的第三方面提供了所述导热界面材料的应用，所述导热界面材料用于电子产品领域的散热。
本申请所述电子产品是指以电能为工作基础的相关产品，包括但不限于：手表、智能手机、电话、电视机、影碟机(VCD、SVCD、DVD)、录像机、摄录机、收音机、收录机、组合音箱、激光唱机(CD)、电脑、移动通信产品等。
下面将结合本发明实施例，对本发明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
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇22.5份、二异氰酸酯10份、扩链剂3份、导热填料55.8份、石墨26.4份，硅烷偶联剂0.25份。
所述聚醚二元醇为聚乙二醇，分子量为2000，购买于江苏嘉丰化学股份有限公司。
所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯。
所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为1.5：1：3；银粉的平均粒径为40微米，所述氧化锌的平均粒径为500nm，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
所述石墨为鳞片石墨，所述鳞片石墨购买于南京纳米先锋科技有限公司，型号XF053，目数为300目。
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述导热界面材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将硅烷偶联剂、导热填料、石墨依次加入到150重量份异丙醇水溶液中，80摄氏度下反应2小时，过滤，即得改性导热填料；
S2：在反应釜中加入聚醚二元醇、二异氰酸酯、改性导热填料，转速为1500rpm，在55摄氏度下反应50min后升温至85摄氏度继续反应2h，得到聚氨酯材料预聚体；
S3：将聚氨酯材料预聚体加热到55摄氏度，然后加入扩链剂，1500rpm转速下搅拌2min；
S4：利用双辊开炼机对步骤S3中得到的混合物反复挤压10次，挤压为厚度为0.3mm的薄片，将5片所述薄片叠层后压成块体；
S5：将块体沿垂直方向切片；将切取的片材加热到110摄氏度，12MPa压力下，反应30min，然后放置于100摄氏度下熟化24小时，即得。
其中，步骤S1中异丙醇水溶液的浓度为30wt％。
实施例2
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇15份、二异氰酸酯8份、扩链剂1份、导热填料52份、石墨22份，硅烷偶联剂0.1份。
所述聚醚二元醇为聚乙二醇，分子量为2000，购买于江苏嘉丰化学股份有限公司。
所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯。
所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为1：1：2；所述银粉的平均粒径为40微米，所述氧化锌的平均粒径为500nm，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
所述石墨为鳞片石墨，所述鳞片石墨购买于南京纳米先锋科技有限公司，型号XF053，目数为300目。
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述导热界面材料的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例3
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇25份、二异氰酸酯12份、扩链剂4份、导热填料60份、石墨30份，硅烷偶联剂0.4份。
所述聚醚二元醇为聚乙二醇，分子量为2000，购买于江苏嘉丰化学股份有限公司。
所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯。
所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为2：1：4；所述银粉的平均粒径为40微米，所述氧化锌的平均粒径为500nm，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
所述石墨为鳞片石墨，所述鳞片石墨购买于南京纳米先锋科技有限公司，型号XF053，目数为300目。
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述导热界面材料的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例4
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇22.5份、二异氰酸酯10份、扩链剂3份、导热填料55.8份、石墨26.4份，硅烷偶联剂0.25份。
所述聚醚二元醇为聚乙二醇，分子量为2000，购买于江苏嘉丰化学股份有限公司。
所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯。
所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为1.5：1：3；所述银粉的平均粒径为40微米，所述氧化锌的平均粒径为500nm，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
所述石墨为鳞片石墨，所述鳞片石墨购买于南京纳米先锋科技有限公司，型号XF055，目数为1000目。
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述导热界面材料的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例5
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇22.5份、二异氰酸酯10份、扩链剂3份、导热填料55.8份、石墨26.4份，硅烷偶联剂0.25份。
所述聚醚二元醇为聚乙二醇，分子量为2000，购买于江苏嘉丰化学股份有限公司。
所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯。
所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为1.5：1：3；所述银粉的平均粒径为40微米，所述氧化锌的平均粒径为500nm，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
所述石墨为鳞片石墨，所述鳞片石墨购买于南京纳米先锋科技有限公司，型号XF050，目数为80目。
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述导热界面材料的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例6
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇22.5份、二异氰酸酯10份、扩链剂3份、导热填料55.8份、石墨26.4份，硅烷偶联剂0.25份。
所述聚醚二元醇为聚乙二醇，分子量为2000，购买于江苏嘉丰化学股份有限公司。
所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯。
所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为4：1：3；所述银粉的平均粒径为40微米，所述氧化锌的平均粒径为500nm，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
所述石墨为鳞片石墨，所述鳞片石墨购买于南京纳米先锋科技有限公司，型号XF053，目数为300目。
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述导热界面材料的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例7
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇22.5份、二异氰酸酯10份、扩链剂3份、导热填料55.8份、石墨26.4份，硅烷偶联剂0.25份。
所述聚醚二元醇为聚乙二醇，分子量为2000，购买于江苏嘉丰化学股份有限公司。
所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯。
所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为0.5：1：3；所述银粉的平均粒径为40微米，所述氧化锌的平均粒径为500nm，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
所述石墨为鳞片石墨，所述鳞片石墨购买于南京纳米先锋科技有限公司，型号XF053，目数为300目。
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述导热界面材料的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例8
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇22.5份、二异氰酸酯10份、扩链剂3份、导热填料55.8份、石墨26.4份，硅烷偶联剂0.25份。
所述聚醚二元醇为聚乙二醇，分子量为2000，购买于江苏嘉丰化学股份有限公司。
所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯。
所述扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二胺基二苯甲烷。
所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为1.5：1：5；所述银粉的平均粒径为40微米，所述氧化锌的平均粒径为500nm，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
所述石墨为鳞片石墨，所述鳞片石墨购买于南京纳米先锋科技有限公司，型号XF053，目数为300目。
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述导热界面材料的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例9
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，具体组分及重量份同实施例1，不同点在于，所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为1.5：1：1；所述银粉的平均粒径为40微米，所述氧化锌的平均粒径为500nm，所述氮化铝的平均粒径为5微米。
所述导热界面材料的制备方法，具体步骤同实施例1。
实施例10
一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，具体组分及重量份同实施例1。
所述导热界面材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将硅烷偶联剂、导热填料、石墨依次加入到150重量份异丙醇水溶液中，80摄氏度下反应2小时，过滤，即得改性导热填料；
S2：在反应釜中加入聚醚二元醇、二异氰酸酯、改性导热填料，转速为1500rpm，在55摄氏度下反应50min后升温至85摄氏度继续反应2h，得到聚氨酯材料预聚体；
S3：将聚氨酯材料预聚体加热到55摄氏度，然后加入扩链剂，1500rpm转速下搅拌2min；然后加热到110摄氏度，12MPa压力下，反应30min，然后放置于100摄氏度下熟化24小时，即得。
其中，步骤S1中异丙醇水溶液的浓度为30wt％。
性能测试
导热系数：测试所述导热界面材料在垂直于其所在平面方向的导热系数，单位W/(m·K)，具体见表1。
表1
实施例 导热系数
实施例1 49
实施例2 40
实施例3 47
实施例4 16
实施例5 12
实施例6 31
实施例7 19
实施例8 23
实施例9 36
实施例10 7
以上提供的实施例仅仅是解释说明的方式，不应认为是对本发明的范围限制，任何根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变的方法，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括：聚醚二元醇15-25份、二异氰酸酯8-12份、扩链剂1-4份、导热填料52-60份、石墨22-30份，硅烷偶联剂0.1-0.4份，所述石墨选自鳞片石墨，所述鳞片石墨的目数为200-500目，所述导热填料由银粉、氧化锌、氮化铝组成，所述银粉为球形结构粉体，所述氧化锌为球形结构粉体，所述氮化铝为球形结构粉体，所述银粉、氧化锌、氮化铝的重量比为（1-2）：1：（2-4）；
所述的取向型导热界面材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将硅烷偶联剂、导热填料、石墨依次加入到100-200重量份异丙醇水溶液中，60-90摄氏度下反应1-3小时，过滤，即得改性导热填料；
S2：在反应釜中加入聚醚二元醇、二异氰酸酯、改性导热填料，转速为1000-2000rpm，在50-60摄氏度下反应40-60 min后升温至70-90摄氏度继续反应1-3 h，得到聚氨酯材料预聚体；
S3：将聚氨酯材料预聚体加热到50-60摄氏度，然后加入扩链剂，1000-2000rpm转速下搅拌1-4min；
S4：利用双辊开炼机对步骤S3中得到的混合物反复挤压10次，挤压为厚度小于0.5mm的薄片，将1-10片所述薄片叠层后压成块体；
S5：将块体沿垂直方向切片；将切取的片材加热到100-120摄氏度，10-13MPa压力下，反应10-50min，然后放置于80-120摄氏度下熟化20-25小时，即得。
2.如权利要求1所述的取向型导热界面材料，其特征在于，所述聚醚二元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的取向型导热界面材料，其特征在于，所述聚醚二元醇的数均分子量为2000～4000。
4.如权利要求1所述的取向型导热界面材料，其特征在于，所述二异氰酸酯选自亚烷基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基烷烃二异氰酸酯、烷基苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯中的至少一种。
5.如权利要求1或4所述的取向型导热界面材料，其特征在于，所述二异氰酸酯为烷基苯二异氰酸酯。
6.如权利要求1所述的取向型导热界面材料，其特征在于，所述扩链剂为胺类扩链剂和/或醇类扩链剂。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的取向型导热界面材料的应用，其特征在于，所述导热界面材料用于电子产品领域的散热。
CN201910837139.4A 2019-09-05 2019-09-05 一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料 Active CN110684340B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910837139.4A CN110684340B (zh) 2019-09-05 2019-09-05 一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910837139.4A CN110684340B (zh) 2019-09-05 2019-09-05 一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110684340A CN110684340A (zh) 2020-01-14
CN110684340B true CN110684340B (zh) 2021-11-02

Family

ID=69107806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910837139.4A Active CN110684340B (zh) 2019-09-05 2019-09-05 一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110684340B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022000166A1 (en) * 2020-06-29 2022-01-06 Dow Global Technologies Llc Thermally conductive polyurethane composition
CN111621139B (zh) * 2020-06-29 2022-04-08 江西伟普科技有限公司 一种吸波导热柔性复合材料及其制备方法
CN112208173A (zh) * 2020-10-12 2021-01-12 深圳先进电子材料国际创新研究院 一种热界面材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101861244B1 (ko) * 2017-12-07 2018-05-25 주식회사 이송이엠씨 리플로우 솔더링이 가능한 열전도성 탄성체 및 그 제조 방법
CN109021408A (zh) * 2018-08-03 2018-12-18 瑞声科技（南京）有限公司 一种导热型热塑性硫化橡胶弹性体材料的制备方法及产品
CN109881038A (zh) * 2019-03-08 2019-06-14 深圳先进技术研究院 一种导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102604364A (zh) * 2012-03-07 2012-07-25 保定市易通光伏科技有限公司 一种滑轮外套用复合材料以及滑轮外套的制备方法
CN106810877B (zh) * 2015-12-02 2020-11-10 中国科学院金属研究所 一种导热界面材料及其应用
CN108504016A (zh) * 2016-06-14 2018-09-07 络派模切（北京）有限公司 一种导热垫片及其制备方法
CN106554613A (zh) * 2016-10-28 2017-04-05 无锡市永兴金属软管有限公司 一种基于碳纳米纤维原位聚合改性的聚氨酯弹性体及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101861244B1 (ko) * 2017-12-07 2018-05-25 주식회사 이송이엠씨 리플로우 솔더링이 가능한 열전도성 탄성체 및 그 제조 방법
CN109021408A (zh) * 2018-08-03 2018-12-18 瑞声科技（南京）有限公司 一种导热型热塑性硫化橡胶弹性体材料的制备方法及产品
CN109881038A (zh) * 2019-03-08 2019-06-14 深圳先进技术研究院 一种导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110684340A (zh) 2020-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110684340B (zh) 一种聚氨酯基石墨取向型导热界面材料
KR102086274B1 (ko) 고체 전해질 조성물, 전고체 이차 전지용 시트, 전고체 이차 전지용 전극 시트 및 그 제조 방법과, 전고체 이차 전지 및 그 제조 방법
JP6312749B2 (ja) 熱伝導性接着剤及び該熱伝導性接着剤を含む二次電池
CN113999643B (zh) 导热双组分聚氨酯胶粘剂及其制备方法和应用
KR100998618B1 (ko) 탄소 나노 섬유를 혼성화시킨 실리콘계 리튬 이차전지용음극 활물질
CN110684170B (zh) 一种导热材料的制备方法
CN109473677B (zh) 锂离子电池、硅负极水系粘结剂及其制备方法
CN100382205C (zh) 高电位梯度氧化锌压敏电阻材料的制备和应用
CN101817982A (zh) 一种纳米级有机化蒙脱土和sbs复合改性沥青及制备方法
CN110600667B (zh) 一种动力锂电池极耳热复合成型工艺
CN114664501A (zh) 一种高导热系数的云母带及其制备方法
CN110684285B (zh) 一种橡胶基石墨烯导热材料
CN108048024A (zh) 封端剂及使用其制备的耐热阻燃硅烷改性聚氨酯密封胶
CN103430238B (zh) 单组分、低温固化型聚合物组合物及相关方法
CN111511792B (zh) 具有优异的机械性能组合的导热聚氨酯粘合剂
CN112608709A (zh) 一种聚氨酯导电导热绝缘胶及其制备方法
CN105778473A (zh) 一种应用于抗干扰电表箱的聚氨酯电磁吸波层及制备方法
CN103151186A (zh) 一种用于断路器的复合电接触材料的制备方法
CN111187507A (zh) 一种石墨烯基杂化阻燃剂/自修复聚氨酯阻燃复合材料的制备方法
JPWO2020071396A1 (ja) 熱電変換モジュール用中間体の製造方法
CN115926716A (zh) 高导热低密度双组份聚氨酯结构胶及其制备方法
JP2021507067A5 (zh)
CN107857997B (zh) 一种碳纳米管复合聚酰亚胺薄膜及其制备方法
WO2021035649A1 (zh) 一种树脂型相变储能材料及其制备方法
TWM506674U (zh) 拋光墊

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant