CN111873565A - 一种石墨均温板及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨均温板及制备方法，将多层石墨板上下堆叠放置，上下相邻的两块石墨板之间通过导温胶粘剂粘结，其中，所述的导温胶粘剂的制作步骤为：（1）制备包裹纳米银的微球颗粒；（2）将微球颗粒与碳纳米管进行复合获得复合微球；（3）将复合微球混合到胶粘剂中获得导温胶粘剂。本发明通过改性胶黏剂使其用于粘结石墨板的所制备的具有粘结力强、导热性能优异的特性；将其用于粘结石墨板，其与石墨板片的相容性好，使用稳定性高；且终制得的石墨均温板具有导热效率高、不易发生分层、使用寿命长的特点，适用于各种电子元器件的散热，极具推广应用价值和市场竞争力。

Description

一种石墨均温板及制备方法
技术领域
本发明属于导温板技术领域，具体涉及一种石墨均温板及制备方法。
背景技术
石墨导热板具有优异的导热性能，其对热量的传导速度非常快，具有高热通量的特性。同时，石墨导热板也具有导电性能，因此，在应用时，为了确保绝缘性，需要对石墨导热板进行绝缘处理。
另外，在实际使用过程中，由于单张石墨导热片通常都很薄，为了能够满足导热性能，通常都需要将多张石墨导热片组合在一起形成一整张石墨导热板，以保证导热性能。目前主要采用两种方式进行整合，一种是直接将石墨导热片进行叠加，然后从侧面进行封边粘结，此方式虽然提高了石墨导热片相互间的热传导效率，但通常会发生侧面边缘开裂，整体强度及稳定性不佳的问题；另一种方式是对两两石墨导热片间进行涂胶粘结处理，但此举会造成热传导效率降低的问题，因此需要进一步的改进。
发明内容
针对上述所提出的多重石墨板复合方式所带来的导热性与其它工艺缺陷矛盾的问题，本发明提出一种新型的制备石墨均温板的方法及其所制备的石墨均温板。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
本发明提供一种石墨均温板的制备方法，将多层石墨板上下堆叠放置，上下相邻的两块石墨板之间通过导温胶粘剂粘结，其中，所述的导温胶粘剂的制作步骤为：
(1)制备包裹纳米银的微球颗粒；
(2)将微球颗粒与碳纳米管进行复合获得复合微球；
(3)将复合微球混合到胶粘剂中获得导温胶粘剂。
作为本发明的进一步改进，步骤(1)包括将纳米银分散到聚苯乙烯高分子反应溶液中加热反应10-12h。
作为本发明的进一步改进，所制备的微球颗粒的粒径分布在1-10μm的范围中。
作为本发明的进一步改进，还包括将碳纳米管进行预处理，所述的预处理步骤包括：
将碳纳米管浸入由硫酸和硝酸按照体积比3～3.5:1混合液中酸浸处理；之后清洗，然后在超声的条件下投入液体温度为60～65℃的硅烷偶联剂溶液中处理35-40min；最后滤出、真空干燥获得改性碳纳米管。
作为本发明的进一步改进，采用化学气相沉积法将改性碳纳米管沉积裹覆于微球颗粒的表面。
作为本发明的进一步改进，所述化学气相沉积法为在真空度为0.001～0.1Pa的条件下，控制等离子体密度为1×1013～2×1013，通入改性碳纳米管将其沉积在微球颗粒表面。
作为本发明的进一步改进，步骤(3)中包括将复合微球、丙烯酸树脂、固化剂、硬脂酸锌、壬基酚聚氧乙烯醚、焦磷酸钠、消泡剂按质量比8～12:50～55:15～20:2～3:1～4:1～3：0.5～1的比例混合均匀获得导温导温胶粘剂。
作为本发明的进一步改进，两块石墨板之间所夹的导温胶粘层的厚度为20um-40um。
本发明还提供了一种根据以上所述的方法制备的石墨均温板。
本发明的有益效果：本发明通过改性胶黏剂使其用于粘结石墨板的所制备的具有粘结力强、导热性能优异的特性；将其用于粘结石墨板，其与石墨板片的相容性好，使用稳定性高；且终制得的石墨均温板具有导热效率高、不易发生分层、使用寿命长的特点，适用于各种电子元器件的散热，极具推广应用价值和市场竞争力。
附图说明
图1为本发明石墨均温板的结构示意图；
其中：1-石墨板，2-导温粘结层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
由图1中所示的石墨均温板的结构，由多层石墨板1堆叠粘结而成，两两石墨板1间是通过改性增强胶黏剂粘结而成，该改性增强胶黏剂为导温。
所述的石墨均温板1是由多层石墨板1上下堆叠粘结而成，上一层的石墨板1与下一层的石墨板1间通过改性后的具有导温性能的胶黏剂粘结而成，形成导温粘结层2。
以下通过如下实施例说明该导温胶黏剂制备过程，具体步骤如下：
实施例1
(1)将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、纳米银粉和溶剂共同混合，然后加热反应处理10h，完成后滤出得微球备用；
(2)将碳纳米管浸入到酸液中，酸浸处理后滤出，清水冲洗一遍后再将其投入到硅烷偶联剂中，超声处理后滤出，最后再经干燥处理后得改性碳纳米管备用；
(3)利用化学气相沉积法将步骤(2)制得的改性碳纳米管沉积裹覆于步骤(1)制得的微球上，完成后得复合微球备用；
(4)将步骤(3)制得的复合微球、丙烯酸树脂、固化剂、硬脂酸锌、壬基酚聚氧乙烯醚、焦磷酸钠、消泡剂对应按照质量比8:50:15:2:1:1：0.5进行混合，磁力搅拌均匀后即可。
其中，步骤(1)中所述的苯乙烯单体、引发剂、分散剂、纳米银粉和溶剂共同混合时对应的质量比为20:1:2:0.3:90。
进一步，所述的引发剂为偶氮二异丁腈引发剂；所述的分散剂为疏基乙酸；所述的溶剂为乙醇；所述加热反应处理时控制温度为70℃；所述微球的粒径分布在为1～10μm，其颗粒粒径均值为4.7μm。
步骤(2)中的碳纳米管为单壁碳纳米管。
所述的酸液是由硫酸和硝酸按照体积比3:1混合而成。超声处理期间控制硅烷偶联剂的温度为60℃。干燥处理的温度为80℃、干燥的时长为6h。
步骤(3)中所述的化学气相沉积法具体是在高真空环境下，控制等离子体密度为1×1013、真空度为0.001～0.1Pa，通入改性碳纳米管，在室温条件下利用此等离子体定向辅助沉积在微球表面上。
步骤(4)中所述的固化剂为异氰酸酯；所述的消泡剂为AC消泡剂。
实施例2
实施例2与实施例1的主要步骤相同，不同的地方在于：
步骤(1)中所述的苯乙烯单体、引发剂、分散剂、纳米银粉和溶剂共同混合时对应的质量为22:1.8:2.5:0.5:93，反应时间为11h，反应温度为75℃，所制备的微球的粒径分布在1～10μm，其颗粒粒径均值为6.8μm。
步骤(2)中所述的酸液是由硫酸和硝酸按照体积比3.2:1混合而成；超声处理期间控制硅烷偶联剂的温度为63℃。干燥的温度为82℃、干燥的时长为8h。
步骤(3)中所述的化学气相沉积法过程中的控制等离子体密度为1.6×1013。
步骤(4)中用于混合的复合微球、丙烯酸树脂、固化剂、硬脂酸锌、壬基酚聚氧乙烯醚、焦磷酸钠、消泡剂质量比10:53:18:2.5:3:2：0.8。
实施例3
实施例2与实施例1的主要步骤相同，不同的地方在于：
步骤(1)中所述的苯乙烯单体、引发剂、分散剂、纳米银粉和溶剂共同混合时对应的质量为25:2:3:0.6:95，反应时间为12h，反应温度为80℃，所制备的微球的粒径分布在1～10μm，其颗粒粒径均值为7.9μm。
步骤(2)中所述的酸液是由硫酸和硝酸按照体积比3.5:1混合而成；超声处理期间控制硅烷偶联剂的温度为65℃。干燥的温度为85℃、干燥的时长为9h。
步骤(3)中所述的化学气相沉积法过程中的控制等离子体密度为2×1013。
步骤(4)中用于混合的复合微球、丙烯酸树脂、固化剂、硬脂酸锌、壬基酚聚氧乙烯醚、焦磷酸钠、消泡剂质量比12:55:20:3:4:3：1。
为了进一步表明本发明效果，对上述实施例1～3对应制得的石墨均温板中胶粘剂进行性能测试，具体测试数据如下表1所示：
表1：实施例1-3所制备的胶粘剂的性能
Figure BDA0002596381840000041
上表1中所述的粘度值采用RVDT2T型粘度仪对试样进行粘度测试；所述的电阻率指标参照GB/T1692进行测试；所述的导热系数采用LW-9389型导热测试机，指标参照ASTMD5470进行测试。
由表1的数据可以看出，所制备的胶粘剂不仅粘结力强，而且在保持较强绝缘性的前提下具有优异的导热性能。
进一步的对不同实例下的胶粘剂设置20μm，30μm，40μm厚度的胶粘层来粘结0.2mm厚度的石墨导热片，进行性能测试，测试数据如下表2所示：
表2：不同实施例的石墨均温板的性能
Figure BDA0002596381840000042
Figure BDA0002596381840000051
上表2中所述的胶合强度指标参照GB/T17657进行测试；所述的导热系数采用LW-9389型导热测试机，指标参照ASTM D5470进行测试。
由表2中的胶合强度数据可看出胶粘剂和石墨板片相容性较好，而且通过增加粘胶层的厚度，能够提高石墨片之间的粘合效果，进一步提高石墨板的散热性能，对应制得的石墨均温板无论是在竖直方向上还是水平方向上的导热系数都比较理想，能够实现快速的散热，极具市场竞争力和推广应用价值。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种石墨均温板的制备方法，其特征在于：将多层石墨板上下堆叠放置，上下相邻的两块石墨板之间通过导温胶粘剂粘结，其中，所述的导温胶粘剂的制作步骤为：
（1）制备包裹纳米银的微球颗粒；
（2）将微球颗粒与碳纳米管进行复合获得复合微球；
（3）将复合微球混合到胶粘剂中获得导温胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）包括将纳米银分散到聚苯乙烯高分子反应溶液中加热反应10-12h。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所制备的微球颗粒的粒径分布在1-10μm的范围中。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：还包括将碳纳米管进行预处理，所述的预处理步骤包括：
将碳纳米管浸入由硫酸和硝酸按照体积比3～3.5:1混合液中酸浸处理；之后清洗，然后在超声的条件下投入液体温度为60～65℃的硅烷偶联剂溶液中处理35-40min；最后滤出、真空干燥获得改性碳纳米管。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：采用化学气相沉积法将改性碳纳米管沉积裹覆于微球颗粒的表面。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述化学气相沉积法为在真空度为0.001～0.1Pa的条件下，控制等离子体密度为1×1013～2×1013，通入改性碳纳米管将其沉积在微球颗粒表面。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中包括将复合微球、丙烯酸树脂、固化剂、硬脂酸锌、壬基酚聚氧乙烯醚、焦磷酸钠、消泡剂按质量比8～12:50～55:15～20:2～3:1～4:1～3：0.5～1的比例混合均匀获得导温导温胶粘剂。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：两块石墨板之间所夹的导温胶粘层的厚度为20um-40um。
9.一种石墨均温板，其特征在于：根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的。
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