CN111154435B - 一种导热压敏胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导热压敏胶及其制备方法，所述导热压敏胶按照重量份数计包含如下组分：丙烯酸酯压敏胶浆70‑80份、导热材料20‑30份，所述导热材料按照质量百分比计，包含40‑55%镁基碳化硅复合颗粒，剩余为氧化镁、氧化铝、氮化硼中的一种或多种。本发明在压敏胶中添加了镁基碳化硅复合颗粒等导热材料，使得压敏胶与导热材料间形成稳定的导热网络结构，提高了压敏胶及其制品的导热系数。同时，该制备方法简单、易行，能够使胶浆与导热材料充分接触的机会，确保导热材料不会发生团聚，进一步提高了导热压敏胶的导热性能和稳定性能。
Description
技术领域
本发明涉及压敏胶技术领域，具体涉及一种导热压敏胶及其制备方法。
背景技术
随着现代科技的不断发展，电子产品呈现密集化，小型化发展趋势。由于电子电器功率的增大，设计中在使用的过程中会产生大量的热量，这对散热问题提出了更高的要求。特别是针对LED 超大屏幕等发热器件，能否有效地去除电子设备产生的热量，直接影响到产品的可靠性和使用寿命。导热胶带因为导热绝缘和粘结功能为一体而被广泛使用，它具有在无污染的情况下可反复使用，剥离后对被粘表面无污染等特点。而目前的导热胶带往往采用导热功能层涂布压敏胶的方式，虽然导热功能层散热效率较高，但是压敏胶为高分子化合物，导热效率较低，因此目前的导热胶带综合散热效率较低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种导热压敏胶及其制备方法，该导热压敏胶在导热材料添加量尽可能少的情况下，更大限度地提高产品的导热性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种导热压敏胶，所述导热压敏胶按照重量份数计包含如下组分：丙烯酸酯压敏胶浆70-80份、导热材料20-30份，所述导热材料按照质量百分比计，包含40-55%镁基碳化硅复合颗粒，剩余为氧化镁、氧化铝、氮化硼中的一种或多种。
优选地，所述镁基碳化硅复合颗粒是由多孔镁粉与碳化硅粉体按照质量比1-1.2:1混合后，机械研磨搅拌筛分获得，过400-500目筛。复合得到的镁基碳化硅复合颗粒，形成了良好的导热通道，导热性能好，稳定性能好，易加工。
优选地，所述丙烯酸酯压敏胶浆，按照重量份数计包含以下原料：甲基丙烯酸乙酯15-30份、丙烯酸异丁酯20-30份、丙烯酸月桂酯20-30份、丙烯酸二甲氨基乙酯6-10份、乙酸乙酯120-150份、过氧化苯甲酰0.2-0.5份、交联剂0.1-1.5份、偶联剂2-5份。
作为一种具体的实施方式，所述偶联剂为稀土偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种。
作为一种具体的实施方式，所述交联剂为多异氰酸酯类交联剂。
本发明的另一个目的是提供上述导热压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
1）制备导热材料：按照质量百分比称取导热材料所需的原料，而后将各组分加入行星搅拌机或捏合机中搅拌均匀即可；
2）制备丙烯酸酯压敏胶浆：
21）按照重量份数称取所需原料；
22）将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、1/2丙烯酸二甲氨基乙酯、1/3乙酸乙酯加入到反应器中进行混合反应，在惰性气氛下，控制反应温度在80±5℃，搅拌1-2h；
23）将丙烯酸月桂酯、1/2丙烯酸二甲氨基乙酯、1/3乙酸乙酯加入到反应器中进行混合反应，在惰性气氛下，控制反应温度在80±5℃，搅拌2-3h；
24）将步骤23）得到的混合液加入到步骤22）得到的混合液中，添加过氧化苯甲酰、交联剂、偶联剂及剩余的乙酸乙酯，搅拌反应1-2h，得到所需的丙烯酸酯压敏胶浆；
3）将步骤1）制得的导热材料加入到步骤2）制得的丙烯酸酯压敏胶浆中，继续搅拌反应1-2h，冷却至室温，即可得到所需的导热压敏胶。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的导热压敏胶，其采用的导热材料由镁基碳化硅复合颗粒，配合氧化镁、氧化铝、氮化硼中的一种或多种，可以更好的形成导热网络，在尽可能减少导热材料添加的同时，确保压敏胶具有良好的导热性能，同时，在制备过程中，在丙烯酸酯压敏胶浆制备时，在偶联剂、引发剂添加完后，加入导热材料继续进行搅拌，能够使胶浆中的乙酸乙酯溶液对导热材料进行湿法处理，增加了胶浆与导热材料充分接触的机会，确保导热材料不会发生团聚，进一步提高了导热压敏胶的导热性能和稳定性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
以下实施例中的导热压敏胶均采用了如下方法制备而成：
1）制备导热材料：按照质量百分比称取导热材料所需的原料，而后将各组分加入行星搅拌机或捏合机中搅拌均匀即可；
2）制备丙烯酸酯压敏胶浆：
21）按照重量份数称取所需原料；
22）将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、1/2丙烯酸二甲氨基乙酯、1/3乙酸乙酯加入到反应器中进行混合反应，在惰性气氛下，控制反应温度在80±5℃，搅拌1-2h；
23）将丙烯酸月桂酯、1/2丙烯酸二甲氨基乙酯、1/3乙酸乙酯加入到反应器中进行混合反应，在惰性气氛下，控制反应温度在80±5℃，搅拌2-3h；
24）将步骤23）得到的混合液加入到步骤22）得到的混合液中，添加过氧化苯甲酰、交联剂、偶联剂及剩余的乙酸乙酯，搅拌反应1-2h，得到所需的丙烯酸酯压敏胶浆；
3）将步骤1）制得的导热材料加入到步骤2）制得的丙烯酸酯压敏胶浆中，继续搅拌反应1-2h，冷却至室温，即可得到所需的导热压敏胶。
这里，步骤1）与步骤2）不分先后，步骤3）中，通过将导热材料加入到丙烯酸酯压敏胶浆中继续搅拌反应，能够使胶浆中的乙酸乙酯溶液对导热材料进行湿法处理，增加了胶浆与导热材料充分接触的机会，确保导热材料不会发生团聚，进一步提高了压敏胶的导热性能和稳定性能。
实施例1
本例提供一种导热压敏胶，按照重量份数计包含如下组分：丙烯酸酯压敏胶浆70份、导热材料30份。该导热材料按照质量百分比计，包含50%镁基碳化硅复合颗粒，剩余为氧化镁与氮化硼。
这里，该丙烯酸酯压敏胶浆，按照重量份数计包含以下原料：甲基丙烯酸乙酯20份、丙烯酸异丁酯20份、丙烯酸月桂酯20份、丙烯酸二甲氨基乙酯6份、乙酸乙酯130份、过氧化苯甲酰0.2份、多异氰酸酯1.5份、硅烷偶联剂3份。
本例还提供了一种应用于显示设备的导热胶带，其制备过程为：在离型膜上的一侧面涂布厚度10微米的导热压敏胶，干燥以后与9微米的导热功能层复合，复合完成后收卷备用。这里的导热功能层采用了铜箔。
参照GB/T-2792/2014采用万能拉力机进行导热胶带180°剥离力测试，参照标准ASTM5470采用型号为LW9389的导热系数测试仪进行导热胶带Z方向的导热系数测试。测试结果为，本例中的导热胶带在Z方向的导热系数为13 w/(m·k)，排气能力正常，180°剥离力为820g/25mm；采用扫描电镜SEM进行观察，未见明显团聚现象。
实施例2
本例提供一种导热压敏胶，按照重量份数计包含如下组分：丙烯酸酯压敏胶浆75份、导热材料25份。该导热材料按照质量百分比计，包含40%镁基碳化硅复合颗粒，剩余为氧化铝。
这里，该丙烯酸酯压敏胶浆的原料组分与实施例1相同。
本例中的导热胶带制作方法与实施例1相同。
本例中的导热胶带的测试结果为，本例中的导热胶带在Z方向的导热系数为13w/(m·k)，排气能力正常，180°剥离力为825g/25mm；采用扫描电镜SEM进行观察，未见明显团聚现象。
实施例3
本例提供一种导热压敏胶，按照重量份数计包含如下组分：丙烯酸酯压敏胶浆80份、导热材料20份。该导热材料按照质量百分比计，包含55%镁基碳化硅复合颗粒，剩余为氧化铝。
这里，该丙烯酸酯压敏胶浆，按照重量份数计包含以下原料：甲基丙烯酸乙酯15份、丙烯酸异丁酯25份、丙烯酸月桂酯30份、丙烯酸二甲氨基乙酯8份、乙酸乙酯150份、过氧化苯甲酰0.3份、多异氰酸酯0.1份、硅烷偶联剂5份。
本例中的导热胶带制作方法与实施例1相同。
本例中的导热胶带的测试结果为，本例中的导热胶带在Z方向的导热系数为14 w/(m·k)，排气能力正常，180°剥离力为1000g/25mm；采用扫描电镜SEM进行观察，未见明显团聚现象。
实施例4
本例提供一种导热压敏胶，按照重量份数计包含如下组分：丙烯酸酯压敏胶浆80份、导热材料20份。该导热材料按照质量百分比计，包含45%镁基碳化硅复合颗粒，剩余为氧化铝和氧化镁。
这里，该丙烯酸酯压敏胶浆，按照重量份数计包含以下原料：甲基丙烯酸乙酯30份、丙烯酸异丁酯20份、丙烯酸月桂酯25份、丙烯酸二甲氨基乙酯10份、乙酸乙酯120份、过氧化苯甲酰0.4份、多异氰酸酯0.8份、硅烷偶联剂2份。
本例中的导热胶带制作方法与实施例1相同。
本例中的导热胶带的测试结果为，本例中的导热胶带在Z方向的导热系数为14 w/(m·k)，排气能力正常，180°剥离力为900g/25mm；采用扫描电镜SEM进行观察，未见明显团聚现象。
实施例5
本例中的导热压敏胶的组分与实施例3相同，不同之处在于，丙烯酸酯压敏胶浆的原料组分不同。
该丙烯酸酯压敏胶浆，按照重量份数计包含以下原料：甲基丙烯酸乙酯25份、丙烯酸异丁酯30份、丙烯酸月桂酯28份、丙烯酸二甲氨基乙酯9份、乙酸乙酯140份、过氧化苯甲酰0.5份、多异氰酸酯0.5份、硅烷偶联剂4份。
本例中的导热胶带制作方法与实施例1相同。
本例中的导热胶带的测试结果为，本例中的导热胶带在Z方向的导热系数为13 w/(m·k)，排气能力正常，180°剥离力为940g/25mm；采用扫描电镜SEM进行观察，未见明显团聚现象。
对比例
本例中提供一种导热胶带，该导热胶带包括导热功能层及涂布在该导热功能层一侧表面的压敏胶，该压敏胶在远离导热功能层的一侧表面具有扩散微结构，该扩散微结构中填充有混合了铜粉的压敏胶，该压敏胶在远离导热功能层的一侧贴合有离型膜。这里的导热功能层采用了铜箔。
该导热胶带的制备方法，包括以下步骤：
S1在棱镜间距30微米、深度10微米的扩散膜上，涂布硅油，制得离型力在10gf左右的扩散微结构母模；
S2在扩散微结构母模上涂布压敏胶，在压敏胶上贴合9微米的铜箔，再剥离扩散微结构母模，得到半成品；
S3将半成品放置在丝网印刷平台上，在扩散微结构中涂布混合了铜粉的压敏胶，最后将压敏胶与离型膜贴合，制得新型导热胶带。
这里的压敏胶采用如下方法制备，按重量份数，将20份铜粉分散在80份丁酮中，然后加入100份soken株式会社型号C502C的压敏胶，通过高速分散机或超声波分散混合均匀，并在有机物完全挥发后备用。
本例中的导热胶带的测试结果为，本例中的导热胶带在Z方向的导热系数为10w/(m·k)，排气能力正常，180°剥离力为600g/25mm。
从实施例1-5与对比例相比，本发明所制得的压敏胶与对比例相比，在剥离力和导热性能上均有所提高。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种导热压敏胶，其特征在于，所述导热压敏胶按照重量份数计包含如下组分：丙烯酸酯压敏胶浆70-80份、导热材料20-30份，所述导热材料按照质量百分比计，包含40-55%镁基碳化硅复合颗粒，剩余为氧化镁、氧化铝、氮化硼中的一种或多种，所述镁基碳化硅复合颗粒是由多孔镁粉与碳化硅粉体按照质量比1-1.2:1混合后，机械研磨搅拌筛分获得，所述丙烯酸酯压敏胶浆，按照重量份数计包含以下原料：甲基丙烯酸乙酯15-30份、丙烯酸异丁酯20-30份、丙烯酸月桂酯20-30份、丙烯酸二甲氨基乙酯6-10份、乙酸乙酯120-150份、过氧化苯甲酰0.2-0.5份、交联剂0.1-1.5份、偶联剂2-5份，
所述导热压敏胶的制备方法包括以下步骤：
1）制备导热材料：按照质量百分比称取导热材料所需的原料，而后将各组分加入行星搅拌机或捏合机中搅拌均匀即可；
2）制备丙烯酸酯压敏胶浆：
21）按照重量份数称取所需原料；
22）将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、1/2丙烯酸二甲氨基乙酯、1/3乙酸乙酯加入到反应器中进行混合反应，在惰性气氛下，控制反应温度在80±5℃，搅拌1-2h；
23）将丙烯酸月桂酯、1/2丙烯酸二甲氨基乙酯、1/3乙酸乙酯加入到反应器中进行混合反应，在惰性气氛下，控制反应温度在80±5℃，搅拌2-3h；
24）将步骤23）得到的混合液加入到步骤22）得到的混合液中，添加过氧化苯甲酰、交联剂、偶联剂及剩余的乙酸乙酯，搅拌反应1-2h，得到所需的丙烯酸酯压敏胶浆；
3）将步骤1）制得的导热材料加入到步骤2）制得的丙烯酸酯压敏胶浆中，继续搅拌反应1-2h，冷却至室温，即可得到所需的导热压敏胶。
2.根据权利要求1所述的导热压敏胶，其特征在于，所述偶联剂为稀土偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的导热压敏胶，其特征在于，所述交联剂为多异氰酸酯类交联剂。
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