CN111303488A - 一种改性导热填料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及导热材料领域，具体涉及一种改性导热填料及其制备方法，本发明的制备方法，包括如下步骤：步骤一：称取导热粉体和处理剂备用；步骤二：通过送风系统把导热粉体带入喷雾干燥机的干燥室；步骤三：将处理剂溶于乙醇中；步骤四：将步骤三中的处理剂溶液通过送风系统带入喷雾干燥机的干燥室；步骤五：在喷雾干燥机的干燥室烘烤后，既得改性后的导热填料。本发明的改性方法简便、高效、安全，且生产成本低廉，改性后的导热填料，包覆率高，导热效果好；本发明的导热填料，其包覆率高，导热效果好。

Description

一种改性导热填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导热材料技术领域，特别是涉及一种改性导热填料及其制备方法。
背景技术
电子设备集成度遵循摩尔定律，每隔两年其功率增加一倍，对于每一个电子器件设备，功率增大意味着其发热功率也相应增大，因此针对电子器件设备的散热，降低其发热功率，对延长电子器件的寿命具有重要意义。现有技术中，电子器件散热通常采用散热翅片与散热风扇/热管，通过自然对流或者强制对流的方式进行散热，但由于电子器件IC封装件和散热翅片都是金属外壳封装，尽管CNC精细抛光技术已经很成熟，但是IC封装外壳和散热翅片之间的空隙依然较大，在微米尺度范围内，空隙里填满空气，空气导热系数仅有0.02W/(mK)，因此接触热阻大，散热效果不佳。
为了改善接触热阻，众多研究者开发了热界面材料，热界面材料有导热垫片、导热灌封胶、导热凝胶和导热硅脂等种类，热界面材料的特性是硬度低、弹性好、导热系数大和热阻值低，装配在IC封装件和散热器之间可以有效排走空隙内的空气，从而使IC封装件和散热器之间形成有效的热通路，从而提升散热性能。热界面材料从制作原理看主要分为基础油(有机硅、聚氨酯和环氧乙烷等)，导热填料(氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼和氮化硅等)，依据声子传导原理，导热填料的体积分数越高，导热系数越大，热界面材料的散热效果越好，因此提高导热填料在基础油中的填充体积是开发热界面材料的核心技术。
为了提高导热填料的填充体积，现有技术中也有一些对导热填料进行改性的方法，但干法和湿法改性技术中，均存在改性不均匀的技术缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种改性导热填料及其制备方法，本发明的制备方法简便、高效、安全，且生产成本低廉，满足工业化生产制造的需求；本发明的改性导热填料，其包覆率高，导热效果好。
本发明采用的技术方案是：
一种改性导热填料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：称取导热粉体和处理剂备用；
步骤二：通过送风系统把导热粉体带入喷雾干燥机的干燥室；
步骤三：将处理剂溶于乙醇中；
步骤四：将步骤三中的处理剂溶液通过送风系统带入喷雾干燥机的干燥室；
步骤五：在喷雾干燥机的干燥室烘烤后，既得改性后的导热填料。
进一步地，
步骤二中，送风系统中导热粉体的质量流量为100-800g/min；
步骤三中，处理剂按照质量浓度为3～20％溶于乙醇中的；
步骤四中，送风系统中处理剂溶液的质量流量为100～300ml/min，干燥室真空度为50Pa，抽风功率为2000～3000W；
步骤五中，烘烤时间为30～50min。
根据上述的方法制备的改性导热填料，按质量百分比计，包括导热粉体94.5～99.5％和处理剂0.5～5.5％。
进一步地，所述导热粉体为氧化铝、氧化锌、碳化硅、氮化铝、氮化硅和氮化硼中的任一种或任几种。
进一步地，所述氧化铝为粒径是120微米、90微米、70微米、40微米、10微米、5微米和2微米球形氧化铝中的任一种或任几种。
进一步地，所述氧化锌为粒径是40微米、10微米、3微米和1微米球形氧化锌中的任一种或任几种。
进一步地，所述碳化硅为粒径是80微米、50微米、10微米和2微米球形碳化硅中的任一种或任几种。
进一步地，所述氮化铝为粒径是100微米、50微米、20微米、5微米和1微米球形氮化铝中的任一种或任几种。
进一步地，
所述氮化硅为粒径是20微米、10微米、5微米和1微米球形氮化硅中的任一种或任几种；
所述氮化硼为粒径是30微米、20微米、5微米和0.5微米球形氮化硼中的任一种或任几种。
进一步地，所述处理剂为四(2-乙基-1,3-己二醇)钛、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丁酯、二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯、双(乙酰丙酮基)(乙氧基异丙氧基)钛酸酯、双(乙酰丙酮基)(异丁氧基异丙氧基)钛酸酯、双(乙酰丙酮基)(二异丙基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基铝酸酯、二硬脂酰氧基异丙氧基铝酸酯、乙烯基三甲氧基硅烷低聚物、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任一种或任几种。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的制备方法，其简便、高效、安全，生产成本低廉，粉体包覆均匀，得到产品在基础油中的体积填充量明显提升，使用效果好。
2、本发明的改性导热填料，采用大小粒径搭配的球形导热粉体，经处理剂改性后，导热粉体包覆均匀，可有效提升在基础油中的填充体积，使用效果好。
具体实施方式
下面将结合较佳实施例对本发明作进一步的说明。
在下表1中，列出实施例1-8中，导热粉体与处理剂的具体配比表1
Figure BDA0002422331420000031
Figure BDA0002422331420000041
上述实施例1-8中，改性导热填料的制备方法如下：
步骤一：按照质量组分称取各物料备用；
步骤二：通过送风系统把导热粉体带入喷雾干燥机的干燥室，控制质量流量为500g/min；
步骤三：将处理剂按照质量浓度为10％，溶于乙醇中；
步骤四：将步骤三中的处理剂溶液通过送风系统带入喷雾干燥机的干燥室，控制质量流量为200ml/min，干燥室真空度为50Pa，抽风功率为3000W；
步骤五：在喷雾干燥机的干燥室烘烤60min钟后，从底部排出，既得改性后的导热填料。
对实施例1-8中，改性后的导热填料，分别填入硅油、聚氨酯和环氧树脂三种基础油中，进行填充体积及导热系数测试，测试方法为：制备直径为4cm，厚度为3mm的片材，用热常量分析仪(Hot Disk TPS2500s)进行测试，采用探头为C5465。每次测试用两块材料，夹住探头，隔绝空气流动，测试标准为ISO22007-1-2009。
测试结果如下表2所示：
表2
Figure BDA0002422331420000051
由上表2可知，经本发明制备的改性导热填料，在基础油中的填充体积和导热系数均得到有效提高，因此，本发明的改性导热填料，使用效果更佳。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种改性导热填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：称取导热粉体和处理剂备用；
步骤二：通过送风系统把导热粉体带入喷雾干燥机的干燥室；
步骤三：将处理剂溶于乙醇中；
步骤四：将步骤三中的处理剂溶液通过送风系统带入喷雾干燥机的干燥室；
步骤五：在喷雾干燥机的干燥室烘烤后，既得改性后的导热填料。
2.根据权利要求1所述的一种改性导热填料的制备方法，其特征在于，
步骤二中，送风系统中导热粉体的质量流量为100-800g/min；
步骤三中，处理剂按照质量浓度为3～20％溶于乙醇中的；
步骤四中，送风系统中处理剂溶液的质量流量为100～300ml/min，干燥室真空度为50Pa，抽风功率为2000～3000W；
步骤五中，烘烤时间为30～50min。
3.一种改性导热填料，其特征在于，按质量百分比计，包括导热粉体94.5～99.5％和处理剂0.5～5.5％。
4.根据权利要求3所述的一种改性导热填料，其特征在于，所述导热粉体为氧化铝、氧化锌、碳化硅、氮化铝、氮化硅和氮化硼中的任一种或任几种。
5.根据权利要求4所述的一种改性导热填料，其特征在于，所述氧化铝为粒径是120微米、90微米、70微米、40微米、10微米、5微米和2微米球形氧化铝中的任一种或任几种。
6.根据权利要求4所述的一种改性导热填料，其特征在于，所述氧化锌为粒径是40微米、10微米、3微米和1微米球形氧化锌中的任一种或任几种。
7.根据权利要求4所述的一种改性导热填料，其特征在于，所述碳化硅为粒径是80微米、50微米、10微米和2微米球形碳化硅中的任一种或任几种。
8.根据权利要求4所述的一种改性导热填料，其特征在于，所述氮化铝为粒径是100微米、50微米、20微米、5微米和1微米球形氮化铝中的任一种或任几种。
9.根据权利要求4所述的一种改性导热填料，其特征在于，
所述氮化硅为粒径是20微米、10微米、5微米和1微米球形氮化硅中的任一种或任几种；
所述氮化硼为粒径是30微米、20微米、5微米和0.5微米球形氮化硼中的任一种或任几种。
10.根据权利要求4所述的一种改性导热填料，其特征在于，所述处理剂为四(2-乙基-1,3-己二醇)钛、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丁酯、二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯、双(乙酰丙酮基)(乙氧基异丙氧基)钛酸酯、双(乙酰丙酮基)(异丁氧基异丙氧基)钛酸酯、双(乙酰丙酮基)(二异丙基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基铝酸酯、二硬脂酰氧基异丙氧基铝酸酯、乙烯基三甲氧基硅烷低聚物、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任一种或任几种。
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