CN113002007A - 一种碳纤维导热导电材料的成型工艺及排序装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种碳纤维导热导电材料的成型工艺及排序装置，属于导热材料的领域，一种碳纤维导热导电材料的成型工艺包括S1.将碳纤维自原料箱吹入风筒，碳纤维再经风筒进入成型箱，使碳纤维粘附在成型箱内的粘性材料上；S2.制备导热胶体，将导热胶体涂布在粘附了碳纤维的粘性材料上；S3.将完成导热胶体涂布的粘性材料压延；S4.将压延后的粘性材料加热固化，得到碳纤维导热导电材料。一种碳纤维导热导电材料的排序装置，包括原料箱、位于原料箱上方的成型箱以及连通于原料箱与成型箱之间的若干个风筒，成型箱内用于安装粘性材料，原料箱连接有风机。本申请具有提高碳纤维取向的有序性，得到质量更好的导热导电材料的效果。

Description

一种碳纤维导热导电材料的成型工艺及排序装置

技术领域

本申请涉及导热材料的领域，尤其是涉及一种碳纤维导热导电材料的成型工艺及排序装置。

背景技术

各种电子设备的普遍使用和创新，给我们的生活带来了丰富的变化，人们在研究电子设备改良的过程中，散热往往是非常重要的研究课题；除了设置散热设备外，热源（例如芯片）与散热设备之间的空隙也需要设置相应的导热材料，从而提高散热效果。

导热材料常常会接上碳纤维以提高导热性能，碳纤维具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，对于导热材料的导热稳定性有良好的提升作用，并且对于经过定向排序的取向良好的碳纤维，导热材料的导热效果更佳。

目前的碳纤维定向排序方式是通过螺杆挤出机，利用螺杆的剪切力实现碳纤维定向排序，但是这种排序方式对预备料的粘度和硬度有着较大的要求，容易导致碳纤维取向不一致。

发明内容

为了提高碳纤维取向的有序性，得到质量更好的导热导电材料，本申请提供一种碳纤维导热导电材料的成型工艺及排序装置。

第一方面，本申请提供一种碳纤维导热导电材料的成型工艺，采用如下的技术方案：

一种碳纤维导热导电材料的成型工艺，包括以下步骤：

S1.将碳纤维自原料箱吹入风筒，碳纤维再经所述风筒进入成型箱，使碳纤维粘附在所述成型箱内的粘性材料上；

S2.制备导热胶体，将所述导热胶体涂布在粘附了碳纤维的所述粘性材料上；

S3.将完成导热胶体涂布的所述粘性材料压延；

S4.将压延后的所述粘性材料加热固化，得到碳纤维导热导电材料。

通过采用上述技术方案，利用风力进行碳纤维送料，风筒的设置使得经过风力更加均匀，从而使得碳纤维能够更加均匀的进入成型箱中，提高碳纤维在粘性材料上取向的有序性，并且通过先接上碳纤维再涂布导热胶体的方式，保持了碳纤维的取向有序，从而得到质量更好的导热导电材料。

第二方面，本申请提供一种碳纤维导热导电材料的排序装置，采用如下的技术方案：

一种碳纤维导热导电材料的排序装置，包括原料箱、位于所述原料箱上方的成型箱以及连通于所述原料箱与所述成型箱之间的若干个风筒，所述成型箱内用于安装粘性材料，所述原料箱连接有风机。

通过采用上述技术方案，碳纤维从原料箱出发，在风机产生的风力作用下，碳纤维经风筒进入成型箱后粘附于粘性材料，同时在风力的引导下碳纤维在粘性材料上取向的有序性得到提高。

可选的，所述风筒的进风口和出风口均设置有滤网。

通过采用上述技术方案，滤网的网孔可以约束碳纤维经过风筒进风口和出风口时的朝向，提高碳纤维粘附在粘性材料的角度与移动方向的一致性，从而提高碳纤维取向的有序性。

可选的，所述成型箱包括与所述风筒连通的底盒以及盖设于所述底盒的开口位置的顶盒，所述底盒与所述顶盒滑动连接，粘性材料安装于所述顶盒，所述底盒的侧壁设置有转动台，所述转动台转动连接有沿所述顶盒滑动方向延伸的调节螺杆，所述调节螺杆螺纹连接于所述顶盒，所述底盒设置有用于驱动所述调节螺杆转动的驱动件。

通过采用上述技术方案，实现顶盒相对于底盒的滑移，从而调节粘性材料与风筒筒口的距离，改变碳纤维粘附在粘性材料的难易程度，进而控制粘附于粘性材料的碳纤维的含量，以得到不同的导热性能。

可选的，所述底盒转动连接有主动齿轮，所述底盒转动连接有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮，所述从动齿轮连接有用于覆盖所述风筒出风口的挡板。

通过采用上述技术方案，主动齿轮和从动齿轮带动挡板转动，控制挡板覆盖风筒出风口的面积，从而在同样的排序时间内，控制碳纤维进入成型箱的数量，控制粘附于粘性材料的碳纤维的含量。

可选的，所述主动齿轮连接有穿设且转动连接于所述底盒的支撑杆，所述支撑杆和所述调节螺杆均设有第一锥齿轮，所述底盒可转动式安装有传动杆，所述传动杆的两端设有分别与两个所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述驱动件用于驱动所述传动杆转动，当所述挡板往增大所述风筒出风口覆盖面积的方向转动时，所述顶盒往远离所述风筒的方向移动。

通过采用上述技术方案，驱动件能同时带动挡板转动和顶盒移动，从而同时调节风筒的出风口面积以及粘性材料与风筒筒口的距离，配合控制粘附于粘性材料的碳纤维的含量，进而方便的得到所需导热性能的导热导电材料。

可选的，所述驱动件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴和所述传动杆均设置有相互啮合的驱动齿轮。

通过采用上述技术方案，在驱动齿轮的配合下，驱动电机可以驱动传动杆转动。

可选的，所述传动杆包括可转动式连接于所述底盒的传动主杆以及可转动式连接于所述底盒且位于所述传动主杆两端的传动副杆，所述传动主杆的两端均滑动连接有连接筒，所述连接筒的端部沿周向设置有多个连接条，所述传动副杆的侧壁环设有多个连接块，所述连接条卡接于相邻所述连接块之间。

通过采用上述技术方案，传动主杆与传动副杆可拆卸式连接，从而可以选择只调节风筒的出风口面积或者粘性材料与风筒筒口的距离中的一种，提高调节的可选择性。

可选的，所述连接筒套设于所述传动主杆，所述传动主杆的侧壁设有限位条，所述连接筒内壁开设有供所述限位条滑动的限位槽。

通过采用上述技术方案，限位条和限位槽配合限制连接筒相对于传动主杆转动，使传动主杆可以带动传动副杆转动。

可选的，所述原料箱内可转动式安装有分散杆，所述搅拌杆设置有多个分散叶，所述原料箱安装有用于驱动所述分散杆转动的转动电机。

通过采用上述技术方案，在碳纤维从原料箱进入风筒前，分散叶先对碳纤维进行搅动分散，进一步促使碳纤维更加均匀的进入成型箱和粘附于粘性材料。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.利用风力进行碳纤维送料，风筒的设置使得经过风力更加均匀，从而使得碳纤维能够更加均匀的进入成型箱中，提高碳纤维在粘性材料上取向的有序性，并且通过先接上碳纤维再涂布导热胶体的方式，保持了碳纤维的取向有序，从而得到质量更好的导热导电材料；

2.风筒的出风口面积和粘性材料与风筒筒口的距离均可以调节，从而更加便捷的控制粘附于粘性材料的碳纤维的含量，以获得不同导热性能的导热导电材料。

附图说明

图1是本申请实施例1的局部立体结构图。

图2是本申请实施例2的立体结构图。

图3是本申请实施例2的剖面结构图。

图4是本申请实施例2的成型箱的局部立体结构图。

图5是图2中A的局部放大图。

附图标记说明：1、原料箱；11、风机；12、进料管；2、风筒；21、滤网；3、成型箱；31、粘性材料；32、通风孔；4、分散杆；41、分散叶；42、转动电机；5、底盒；51、顶盒；52、转动台；53、调节螺杆；6、支撑杆；61、主动齿轮；62、从动齿轮；63、挡板、7、固定座；71、传动主杆；72、传动副杆；73、驱动电机；74、驱动齿轮；75、第一锥齿轮；76、第二锥齿轮；77、连接筒；78、连接条；79、连接块；8、限位条。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种碳纤维导热导电材料的排序装置。

实施例1

如图1所示，一种碳纤维导热导电材料的排序装置包括原料箱1、风筒2和成型箱3，成型箱3位于原料箱1的上方，风筒2设置有四个，风筒2竖直固定于原料箱1与成型箱3之间，风筒2起到支撑成型箱3的作用，且风筒2与原料箱1以及成型箱3连通。

原料箱1连通有进料管12，进料管12的阀门打开后可将碳纤维通入原料箱1；原料箱1安装有风机11，风机11往原料箱1内鼓风，将原料箱1内的碳纤维吹向风筒2中，碳纤维再经风筒2进入成型箱3内。

成型箱3内可拆卸式安装有粘性材料31，粘性材料31具体为板状结构，且粘性材料31为疏松多孔结构，碳纤维经过风筒2进入成型箱3后，碳纤维粘附于粘性材料31，从而实现碳纤维均匀有序的取向；成型箱3设置有取料门（图中未示出），打开取料门可将粘性材料31安装或取出；成型箱3的顶壁开设有通风孔32，进入成型箱3的气体可从通风孔32排出，实现气体流动。

风筒2的进风口和出风口均固定有滤网21，滤网21设置有多个网孔，碳纤维经过滤网21时，滤网21的网孔对碳纤维起到约束作用，引导碳纤维的朝向，使碳纤维进入成型箱3时的朝向与移动方向的一致性提高，促使碳纤维在粘性材料31上良好的取向，提高导热性能。

本实施例还公开一种碳纤维导热导电材料的成型工艺，包括以下步骤：

S1.打开风机11，将碳纤维自原料箱1吹入风筒2，碳纤维再经风筒2进入成型箱3，滤网21对碳纤维的取向进行约束，使碳纤维粘附于成型箱3内的粘性材料31并定向排序；

S2.制备导热胶体，将导热胶体涂布在粘附了碳纤维的粘性材料31上；

S3.将完成导热胶体涂布的粘性材料31利用压延机压延；

S4.将压延后的粘性材料31在50℃下固化20min，得到碳纤维导热导电材料。

其中，粘性材料31的制备方法：

将5kg氧化铝、2.1kg氮化铝、0.15kg石墨烯、1kg乙烯基硅油、0.045kg含氢硅油、0.001kg乙炔基环己醇、0.015kg铂金催化剂和0.05kg乙烯基三乙氧基硅烷混合搅拌，在50℃下固化20min，制得粘性材料；其中乙烯基硅油为端乙烯基硅油，粘度2500 mPa.s，含氢硅油的含氢质量分数为0.3%，铂金催化剂中铂金含量为5000ppm。

导热胶体的制备方法：

将5kg氧化铝、2.1kg氮化铝、0.15kg石墨烯、1kg乙烯基硅油、0.045kg含氢硅油、0.001kg乙炔基环己醇、0.015kg铂金催化剂和0.05kg乙烯基三乙氧基硅烷混合搅拌，制得导热胶体；其中乙烯基硅油为端乙烯基硅油，粘度2500 mPa.s，含氢硅油的含氢质量分数为0.3%，铂金催化剂中铂金含量为5000ppm。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于一种碳纤维导热导电材料的排序装置的不同。

如图3所示，在本实施例中，原料箱1的内底壁垂直设置有分散杆4，分散杆4转动连接于原料箱1的底壁，分散杆4远离原料箱1底壁的端部固定有多个分散叶41，分散叶41沿分散杆4的侧壁周向分布，原料箱1的外底壁安装有转动电机42，转动电机42的输出轴与分散杆4连接，转动电机42驱动分散杆4转动，并带动分散叶41转动，以风筒2靠近原料箱1的一端筒口为进风口、远离成型箱3的一端筒口为出风口，分散叶41的转动范围覆盖四个风筒2的进风口，在碳纤维被吹入风筒2前，分散叶41的转动可以促进碳纤维进一步分散，使碳纤维更加均匀的进入风筒2，有助于碳纤维的排序。

如图2和图3所示，成型箱3包括底盒5和顶盒51，底盒5和顶盒51均呈一侧开口的盒体结构，粘性材料31安装于顶盒51内侧壁，底盒5和顶盒51的开口部分相互靠近，且顶盒51盖设于底盒5的开口位置，顶盒51的内壁与底盒5的外壁抵接，从而使顶盒51与底盒5滑动配合，并且在顶盒51与底盒5之间形成供碳纤维定向排序的空间；底盒5与风筒2固定，风筒2的出风口与底盒5背离顶盒51的一面连通，使得底盒5位置固定，顶盒51可相对于底盒5滑动。

底盒5的相邻两侧壁共同固定有转动台52，转动台52转动连接有调节螺杆53，调节螺杆53沿顶盒51的滑动方向延伸，且调节螺杆53的转动轴线与顶盒51的滑动方向平行，调节螺杆53的一端螺纹连接于顶盒51，从而对顶盒51起到支撑作用；另外，在转动调节螺杆53时，带动顶盒51滑动，从而改变顶盒51与底盒5的相对位置，调节顶盒51内的粘性材料31与风筒2的出风口距离，当需要减少粘附于粘性材料31的碳纤维的含量时，增大粘性材料31与风筒2的出风口的距离，使得碳纤维不易粘附于粘性材料31，从而在同样的排序时间内，减少碳纤维在粘性材料31的附着量，同理，缩短粘性材料31与风筒2的出风口的距离，可以增大碳纤维在粘性材料31的附着量，因此得到导热性能不同的导热导电材料。

如图4所示，底盒5的内侧底壁中部垂直穿设且转动连接有支撑杆6，支撑杆6固定有主动齿轮61，使得主动齿轮61转动连接于底盒5；底盒5的内侧底壁转动连接有从动齿轮62，从动齿轮62对应风筒2的数量设置有四个且沿主动齿轮61的周向分布，从动齿轮62与主动齿轮61相啮合，从动齿轮62固定有挡板63，挡板63与底盒5的底壁抵接，挡板63可以覆盖风筒2的出风口；转动支撑杆6，带动主动齿轮61转动，再带动从动齿轮62和挡板63转动，调整挡板63与风筒2的出风口的相对位置，从而同时控制四个风筒2出风口的面积，在同样的排序时间内，控制碳纤维进入成型箱3的数量，进一步控制粘附于粘性材料31的碳纤维的含量。

如图3和图5所示，底盒5的外侧底壁固定有固定座7，固定座7穿设且转动连接有传动杆，传动杆位于支撑杆6和调节螺杆53之间；具体的，传动杆包括传动主杆71和传动副杆72，传动副杆72设置有两个且分别可拆卸式连接于传动主杆71的两端，固定座7设置有三个且分别对应传动主杆71和两个传动副杆72设置，以实现传动主杆71和传动副杆72在底盒5上的可转动式安装。

底盒5的外侧底壁安装有驱动件，驱动件具体为驱动电机73，驱动电机73的输出轴和传动主杆71的侧壁均固定有驱动齿轮74，两个驱动齿轮74相互啮合，使得驱动电机73启动时，可以带动传动杆转动；支撑杆6以及调节螺杆53背离顶盒51的一端均固定有第一锥齿轮75，两个传动副杆72均固定有第二锥齿轮76，第一锥齿轮75与第二锥齿轮76相啮合，使得传动杆转动时，可以带动支撑杆6和调节螺杆53同时转动，从而同时带动挡板63转动且带动顶盒51相对于底盒5滑动，在本实施例中，当挡板63往增大风筒2的出风口覆盖面积的方向转动时，顶盒51往远离风筒2的方向，从而配合控制碳纤维在粘性材料31上的含量。

传动主杆71的两端均套设有连接筒77，传动主杆71的侧壁固定有限位条8，限位条8沿传动主杆71的长度方向延伸，连接筒77的内壁开设有限位槽，限位条8滑动连接于限位槽，从而限制连接筒77相对于传动主杆71的转动，且使连接筒77滑动连接于传动主杆71；连接筒77面向传动副杆72的端面固定有多个连接条78，连接条78沿连接筒77端面的周向间隔分布，传动副杆72的侧壁固定有多个连接块79，连接块79沿传动副杆72侧壁的周向间隔分布，滑动连接筒77，使连接条78卡接于相邻连接块79之间，实现传动主杆71与传动副杆72的可拆卸式连接，使驱动电机73能够同时实现挡板63转动和顶盒51相对于底盒5滑动的操作。

另外，当需要细微调节碳纤维在粘性材料31上的含量时，滑动传动主杆71的其中一端的连接筒77，使连接条78与连接块79分离，解除传动主杆71与其中一端的传动副杆72连接，此时驱动电机73只能控制挡板63转动或者顶盒51相对于底盒5滑动，只改变风筒2的出风口面积或只改变粘性材料31与风筒2的出风口距离，从而控制碳纤维含量的方法的选择性得到提高，进而提高控制碳纤维含量的精准度。

实施例2的实施原理：

启动驱动电机73，带动传动杆转动，带动挡板63转动和带动顶盒51相对于底盒5滑动，改变风筒2的出风口面积和粘性材料31与风筒2的出风口距离，控制粘附于粘性材料31的碳纤维的含量，得到导热性能不同的导热导电材料。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳纤维导热导电材料的成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1.将碳纤维自原料箱(1)吹入风筒(2)，碳纤维再经所述风筒(2)进入成型箱(3)，使碳纤维粘附在所述成型箱(3)内的粘性材料(31)上；

S2.制备导热胶体，将所述导热胶体涂布在粘附了碳纤维的所述粘性材料(31)上；

S3.将完成导热胶体涂布的所述粘性材料(31)压延；

S4.将压延后的所述粘性材料(31)加热固化，得到碳纤维导热导电材料。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维导热导电材料的排序装置，其特征在于：应用于权利要求1所述的一种碳纤维导热导电材料的成型工艺，包括原料箱(1)、位于所述原料箱(1)上方的成型箱(3)以及连通于所述原料箱(1)与所述成型箱(3)之间的若干个风筒(2)，所述成型箱(3)内用于安装粘性材料(31)，所述原料箱(1)连接有风机(11)。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维导热导电材料的排序装置，其特征在于：所述风筒(2)的进风口和出风口均设置有滤网(21)。

4.根据权利要求2所述的一种碳纤维导热导电材料的排序装置，其特征在于：所述成型箱(3)包括与所述风筒(2)连通的底盒(5)以及盖设于所述底盒(5)的开口位置的顶盒(51)，所述底盒(5)与所述顶盒(51)滑动连接，粘性材料(31)安装于所述顶盒(51)，所述底盒(5)的侧壁设置有转动台(52)，所述转动台(52)转动连接有沿所述顶盒(51)滑动方向延伸的调节螺杆(53)，所述调节螺杆(53)螺纹连接于所述顶盒(51)，所述底盒(5)设置有用于驱动所述调节螺杆(53)转动的驱动件。

5.根据权利要求4所述的一种碳纤维导热导电材料的排序装置，其特征在于：所述底盒(5)转动连接有主动齿轮(61)，所述底盒(5)转动连接有与所述主动齿轮(61)啮合的从动齿轮(62)，所述从动齿轮(62)连接有用于覆盖所述风筒(2)出风口的挡板(63)。

6.根据权利要求5所述的一种碳纤维导热导电材料的排序装置，其特征在于：所述主动齿轮(61)连接有穿设且转动连接于所述底盒(5)的支撑杆(6)，所述支撑杆(6)和所述调节螺杆(53)均设有第一锥齿轮(75)，所述底盒(5)可转动式安装有传动杆，所述传动杆的两端设有分别与两个所述第一锥齿轮(75)啮合的第二锥齿轮(76)，所述驱动件用于驱动所述传动杆转动，当所述挡板(63)往增大所述风筒(2)出风口覆盖面积的方向转动时，所述顶盒(51)往远离所述风筒(2)的方向移动。

7.根据权利要求4所述的一种碳纤维导热导电材料的排序装置，其特征在于：所述驱动件为驱动电机(73)，所述驱动电机(73)的输出轴和所述传动杆均设置有相互啮合的驱动齿轮(74)。

8.根据权利要求6所述的一种碳纤维导热导电材料的排序装置，其特征在于：所述传动杆包括可转动式连接于所述底盒(5)的传动主杆(71)以及可转动式连接于所述底盒(5)且位于所述传动主杆(71)两端的传动副杆(72)，所述传动主杆(71)的两端均滑动连接有连接筒(77)，所述连接筒(77)的端部沿周向设置有多个连接条(78)，所述传动副杆(72)的侧壁环设有多个连接块(79)，所述连接条(78)卡接于相邻所述连接块(79)之间。

9.根据权利要求8所述的一种碳纤维导热导电材料的排序装置，其特征在于：所述连接筒(77)套设于所述传动主杆(71)，所述传动主杆(71)的侧壁设有限位条(8)，所述连接筒(77)内壁开设有供所述限位条(8)滑动的限位槽。

10.根据权利要求2所述的一种碳纤维导热导电材料的排序装置，其特征在于：所述原料箱(1)内可转动式安装有分散杆(4)，所述搅拌杆设置有多个分散叶(41)，所述原料箱(1)安装有用于驱动所述分散杆(4)转动的转动电机(42)。

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