CN111117159A - 一种电子产品散热用相变界面材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子产品散热用相变界面材料,由固液相变材料和支撑材料组成,按重量百分比计,其中支撑材料占30%~80%,固液相变材料占20%~70%;按重量百分比计,所述固液相变材料组成为:无机相变材料20~70%,有机相变材料10~60%,界面稳定剂1~10%,结晶优化剂5~15%,抗渗漏剂1~10%。本发明能精确控温,散热性能好。

Description

一种电子产品散热用相变界面材料
技术领域
本发明涉及相变材料生产技术领域,特别涉及一种电子产品散热用相变界面材料。
背景技术
随着电子器件如手机、平板等为了提高运行速度,不断提高处理器主频的和核心数量,高功率的处理器带来了更高的热量。如果不能通过有效的途径来处理这些热量,不仅会对电子器件的硬件造成损伤,而且也会对使用者造成不适甚至伤害。
以智能手机为例, CPU的热量无法快速传导导致温度瞬间升高,就会出现死机、黑屏、卡顿的现象,影响手机寿命。尽管手机CPU上已设计金属散热片,但是由于CPU与散热片之间存在缝隙,在多任务执行时,CPU产生的大量热量会堆积,因为缝隙里的空气会使热量无法快速传导至散热片。因此,需要一种界面材料填充CPU和散热片中的缝隙,一是在峰值热量出现时快速吸热控制温度不高于45℃,二是降低空气热阻,使热量得以快速传导至散热片。相变材料的特性,比传统的电子产品使用的储热或者散热材料更有优势。当手机CPU温度升高,相变材料相态发生变化,使得材料软化可以充分填充CPU与散热片缝隙,增加散热能力。
另外使用传统的散热材料比如导热硅胶、金属导热片等,只能增加界面之间的导热,不能对温度进行控制,所以当手机温度升到时,手感温度也会升高,体验非常差。但是相变材料因为可以储热的特性可以很好解决这个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子产品散热用相变界面材料,以高分子树脂为支撑材料,在支撑材料中引入相变材料,成型后可根据不同的尺寸要求进行裁切。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种电子产品散热用相变界面材料,由固液相变材料和支撑材料组成,按重量百分比计,其中支撑材料占30%~80%,固液相变材料占20%~70%;
按重量百分比计,所述固液相变材料组成为:无机相变材料20~70%,有机相变材料10~60%,界面稳定剂1~10%,结晶优化剂5~15%,抗渗漏剂1~10%。
本发明的支撑材料作为相变材料的骨架,给相变材料提供支撑,提升产品强度。
本发明采用无机相变材料和有机相变材料的复合作为相变主体,单纯无机相变材料过冷度高,稳定性差,并不适合电子产品使用,而单纯的有机相变材料储能密度低、导热性能差、阻燃性低也不适合电子产品使用。将无机相变材料和有机相变材料结合在一起后,由于两者性能差异大,会导致两者性能互相干扰,相变稳定性不佳。为了解决这一问题,本发明添加了特定的界面稳定剂,使得无机相变材料和有机相变材料结合后能够稳定发挥各自的相变作用,互不影响,将无机相变材料和有机相变材料的优点综合稳定体现。同时,无机相变材料和有机相变材料结合,无机相变材料还能改善有机相变材料阻燃性能不足的缺陷,使得相变材料阻燃性能满足电子产品散热用。
本发明的产品代替传统的电子产品散热材料比如导热硅胶、金属导热片等使用时具有如下优点:本发明不仅能散热,同时还能储热,由于相变材料的特性,可以快速的吸收CPU等散发的热量,防止温度过高,相变材料能精确控温,保持一个合理的温度范围,由于兼具储热功能,使得温度不会过高也不会过低,始终保持一个舒适的手感温度(如手机)。
此外,相变材料在固液转化时,由刚性变成柔性,同时还具有一定的膨胀,能有有效填充散热缝隙,由空气散热变为相变材料散热,能提高散热能力。
所述无机相变材料为质量浓度30~70%的无机盐水溶液,所述无机盐选自氯化钙、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾、十二水合磷酸氢二钠、十水合硫酸钠中的一种或者多种。
所述有机相变材料选自直链烷烃、支链烷烃、不饱和烷烃、硅酮蜡、烯烃、炔烃中的一种或者多种。
所述界面稳定剂选自鲸蜡硬脂醇聚醚-12、鲸蜡硬脂醇聚醚-20、鲸蜡硬脂醇聚醚-30、失水山梨糖醇脂肪酸酯80(Span80)与失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween80)的复配物中的一种。
所述结晶优化剂为四硼酸钠、二氧化硅、炭黑、碳酸钡的一种或者多种和六偏磷酸钠、尿素、焦磷酸钠一种或者多种混合而成。结晶优化剂
所述抗渗漏剂选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯(SEBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈-乙烯-丙烯-二烯-苯乙烯(AES)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯(SEPS)中的一种或者多种。本发明的相变材料为固液相变材料,吸热相变时材料变为液态,这样就很容易渗漏,本发明通过添加抗渗漏剂,来调节材料的流动性,从而防止相变材料渗漏。
所述支撑材料由A组份和B组份组成,按重量百分比计,其中A组分为40~80%,B组分为20~60%。
所述A组分选自环氧树脂、聚砜树脂、聚氨酯、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂中的一种或者多种。
所述B组分选自过氧化二丙苯、过氧化苯甲酰、聚酰亚胺、乙二胺中的一种或者多种。
本发明的制备方法为:
(1)取有机相变材料加热至70℃后加入界面稳定剂搅拌均匀成预混物a。
(2)取无机盐加入水后升温至70℃搅拌均匀后加入结晶优化剂制成预混物b。
(3)在70℃下在预混物a中加入预混物b搅拌均匀后加入抗渗漏剂继续搅拌均匀制成相变材料。
(4)取支撑材料A组分和B组分混合后加入制成的相变材料在70℃下搅拌均匀。
本发明的有益效果是:
1、本发明中使用的相变材料为无机和有机复合材料的,可以有效解决单纯无机相变材料过冷度高,稳定性差以及可以有效解决单纯有机相变材料储能密度低,导热性能差,阻燃性低等问题。
2、本发明利用交联剂(B组份)使分子链(A组份)进行交联,形成互穿网络结构,可以把相变材料牢牢的固定在网络结构中,可以大大减少材料渗漏现象。
3、由于互穿网络结构的存在可以有效提升产品的强度。
具体实施方式
下面通过具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中,若非特指,所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
实施例1:
(1)取200g正十四烷加入20g鲸蜡硬脂醇聚醚-12加热至70℃搅拌均匀成预混物a;
(2)取300g十二水合磷酸氢二钠加入300g水后升温至70℃搅拌均匀后加入15g四硼酸钠以及40g六偏磷酸钠制成预混物b;
(3)在70℃下在预混物a中加入预混物b搅拌均匀后加入30g苯乙烯-丁二烯-苯乙烯搅拌均匀;
(4)取225g环氧树脂和225g聚酰亚胺混合后加入制成的相变材料在70℃下搅拌均匀。
本实施例提供的储能材料焓值大于150kj/kg,过冷度低于3度。
实施例2:
(1)取400g正二十二烷加40g Span80与Tween80按照1:1重量比的复配物加热至70℃搅拌均匀成预混物a。
(2)取600g十水合硫酸钠加入700g水后升温至70℃搅拌均匀后加50g二氧化硅以及50g焦磷酸钠制成预混物b。
(3)在70℃下在预混物a中加入预混物b搅拌均匀后加入60g SEBS搅拌均匀;
(4)取600g聚砜树脂和600g过氧化二丙苯混合后加入制成的相变材料在70℃下搅拌均匀;
本实施例提供的储能材料焓值大于140kj/kg,过冷度低于3度。
本发明的具体实施方案均可在以下范围内调整:
由固液相变材料和支撑材料组成,按重量百分比计,其中支撑材料占30%~80%,固液相变材料占20%~70%;
按重量百分比计,所述固液相变材料组成为:无机相变材料20~70%,有机相变材料10~60%,界面稳定剂1~10%,结晶优化剂5~15%,抗渗漏剂1~10%;
所述支撑材料由A组份和B组份组成,按重量百分比计,其中A组分为40~80%,B组分为20~60%。
本发明的产品相变温度在35-45℃,可以保持电子产品的温度在45℃以下,使得电子产品的温度范围在30-40℃的一个合理区间。
产品阻燃测试,检测项目:垂直燃烧(厚度3.06-3.41mm),检测结果V-0级,检测方法UL94-2016。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种电子产品散热用相变界面材料,其特征在于:由固液相变材料和支撑材料组成,按重量百分比计,其中支撑材料占30%~80%,固液相变材料占20%~70%;
按重量百分比计,所述固液相变材料组成为:无机相变材料20~70%,有机相变材料10~60%,界面稳定剂1~10%,结晶优化剂5~15%,抗渗漏剂1~10%。
2.根据权利要求1所述的一种电子产品散热用相变界面材料,其特征在于:所述无机相变材料为质量浓度30~70%的无机盐水溶液,所述无机盐选自氯化钙、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾、十二水合磷酸氢二钠、十水合硫酸钠中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的一种电子产品散热用相变界面材料,其特征在于:所述有机相变材料选自直链烷烃、支链烷烃、不饱和烷烃、硅酮蜡、烯烃、炔烃中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的一种电子产品散热用相变界面材料,其特征在于:所述界面稳定剂选自鲸蜡硬脂醇聚醚-12、鲸蜡硬脂醇聚醚-20、鲸蜡硬脂醇聚醚-30、失水山梨糖醇脂肪酸酯80与失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的复配物中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种电子产品散热用相变界面材料,其特征在于:所述结晶优化剂为四硼酸钠、二氧化硅、炭黑、碳酸钡的一种或者多种和六偏磷酸钠、尿素、焦磷酸钠一种或者多种混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种电子产品散热用相变界面材料,其特征在于:所述抗渗漏剂选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯腈-乙烯-丙烯-二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯中的一种或者多种。
7.根据权利要求1所述的一种电子产品散热用相变界面材料,其特征在于:所述支撑材料由A组份和B组份组成,按重量百分比计,其中A组分为40~80%,B组分为20~60%。
8.根据权利要求7所述的一种电子产品散热用相变界面材料,其特征在于:所述A组分选自环氧树脂、聚砜树脂、聚氨酯、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂中的一种或者多种。
9.根据权利要求1所述的一种电子产品散热用相变界面材料,其特征在于:所述B组分选自过氧化二丙苯、过氧化苯甲酰、聚酰亚胺、乙二胺中的一种或者多种。
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