CN113088235A - 石墨烯散热灌封胶组合物以及利用该组合物制得的灌封胶和散热模块 - Google Patents

石墨烯散热灌封胶组合物以及利用该组合物制得的灌封胶和散热模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石墨烯散热技术领域领域，公开了一种石墨烯散热灌封胶组合物以及利用该组合物制得的灌封胶和散热模块，该灌封胶组合物包括树脂、导热粉料、功能化氧化石墨烯、分散剂、偶联剂、固化剂以及消泡剂，以所述灌封胶组合物的重量为基准，所述树脂的含量为60～85wt％，所述导热粉料的含量为10～18wt％，所述功能化氧化石墨烯的含量为1～4wt％，所述分散剂的含量为2～4wt％，所述偶联剂的含量为1～4wt％，所述固化剂的含量为2～10wt％，所述消泡剂的含量为1～4wt％。本发明提供的灌封胶具有优异的散热性能且力学性能优异，满足电子设施/设备对高效散热的要求。

Description

石墨烯散热灌封胶组合物以及利用该组合物制得的灌封胶和 散热模块
技术领域
本发明涉及石墨烯散热技术领域，具体地涉及一种石墨烯散热灌封胶组合物以及利用该组合物制得的灌封胶和散热模块。
背景技术
随着科学技术发展，越来越多的电子产品更新升级，设备的功耗不断增大，发热量也随之快速上升。未来高频率高功率电子产品的瓶颈是其产生的大量热量，热量若无法及时散发出去，不仅降低电子产品的使用寿命，而且会增加电子产品的使用功耗，更重要的是会降低产品的运行速度，影响产品品质。
灌封胶作为广泛应用于电子封装的一种技术手段，通常用在电子产品的核心部分，也是主要产生热量的部分，因此，希望继续提升灌封胶的散热性能，进一步提高产品的散热效果，降低产品使用温度，从而降低产品的使用功耗，提高产品的运行速度和延长产品使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的灌封胶散热效果还不够理想，导致产品使用温度过高、功耗大，从而限制产品的运行速度以及使用寿命等问题，提供一种石墨烯散热灌封胶组合物以及利用该组合物制得的灌封胶和散热模块，该灌封胶具有优异的散热性能且力学性能优异，满足电子设施/设备对高效散热的要求。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种石墨烯散热灌封胶组合物，该灌封胶组合物包括树脂、导热粉料、功能化氧化石墨烯、分散剂、偶联剂、固化剂以及消泡剂，以所述灌封胶组合物的重量为基准，所述树脂的含量为60～85wt％，所述导热粉料的含量为10～18wt％，所述功能化氧化石墨烯的含量为1～4wt％，所述分散剂的含量为2～4wt％，所述偶联剂的含量为1～4wt％，所述固化剂的含量为2～10wt％，所述消泡剂的含量为1～4wt％。
本发明第二方面提供了一种石墨烯散热灌封胶的制备方法，该方法采用本发明所述的灌封胶组合物进行制备，所述制备方法包括以下步骤：
S1、在第一分散剂存在下，将导热粉料在部分树脂中与偶联剂接触进行偶联反应，得到第一混合物；
S2、在第二分散剂存在下，将功能化氧化石墨烯分散在剩余部分树脂中，得到第二混合物；
S3、将步骤S1得到的第一混合物、步骤S2得到的第二混合物与固化剂和消泡剂混匀，得到所述石墨烯散热灌封胶。
本发明第三方面提供了由本发明所述的方法制得的石墨烯散热灌封胶。
本发明第四方面提供了一种石墨烯散热模块的制备方法，将本发明所述的灌封胶经固化成型，得到所述散热模块。
本发明提供的石墨烯散热灌封胶组合物制得的灌封胶，散热性能优异，且力学性能优异，能够满足电子设施设备对高效散热的要求。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种石墨烯散热灌封胶组合物，该灌封胶组合物包括树脂、导热粉料、功能化氧化石墨烯、分散剂、偶联剂、固化剂以及消泡剂，以所述灌封胶组合物的重量为基准，所述树脂的含量为60～85wt％，所述导热粉料的含量为10～18wt％，所述功能化氧化石墨烯的含量为1～4wt％，所述分散剂的含量为2～4wt％，所述偶联剂的含量为1～4wt％，所述固化剂的含量为2～10wt％，所述消泡剂的含量为1～4wt％。
本发明的发明人通过研究发现：功能化氧化石墨烯为二维平面结构，利用导热粉末与功能化氧化石墨烯在树脂内部相互结合形成三维网状骨架导热结构制备灌封胶时，内部结构致密、空隙小，使其具备良好的断裂伸长率，拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度等机械性能，且散热效果明显。
在本发明的灌封胶组合物中，为了获得提升散热性能及机械性能，优选地，以所述灌封胶组合物的重量为基准，所述树脂的含量为68～72wt％，所述导热粉料的含量为12～15wt％，所述功能化氧化石墨烯的含量为2～4wt％，所述分散剂的含量为3～4wt％，所述偶联剂的含量为2～4wt％，所述固化剂的含量为5～8wt％，所述消泡剂的含量为2～4wt％。
石墨烯纳米材料具有优异的导热性和导电性，但是在有机物中分散困难，在本发明中，功能化改性氧化石墨烯是石墨烯的氧化物经过功能化改性后的产物，在对石墨烯进行氧化处理并引入一定量的功能基团，同时破坏了石墨烯的共轭结构，因此功能化氧化石墨烯具有绝缘、高导热且易于分散的特性，同时功能化氧化石墨烯的添加可以提高树脂的力学性能，如拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、抗冲击强度等。在本发明的灌封胶组合物中，所述功能化氧化石墨烯为具有功能化官能团的氧化石墨烯，所述功能化官能团选自氨基、磺酸基、羧基、硝基和氟中的一种或多种；更优选地，所述功能化官能团为硝基和/或磺酸基。
作为上述功能化氧化石墨烯例如可以使用北京旭碳新材料科技有限公司的XTA-1、XTA-2和XTB。
为了保证功能化氧化石墨烯在树脂中的分散效果，优选地，所述功能化氧化石墨烯的片层数为2～10，片径为2～10μm，氧含量为2～3wt％，功能化官能团含量为5.75～15wt％。
在本发明的灌封胶组合物中，优选地，所述树脂选自有机硅树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂和聚氨酯中的一种或多种；更优选地，所述树脂选自有机硅树脂、环氧树脂和聚氨酯中的一种或多种；进一步优选地，所述树脂为聚氨酯和/或有机硅树脂；更进一步优选地，所述树脂为有机硅树脂和聚氨酯的组合，有机硅树脂和聚氨酯重量比为1：(1～4)。
为了进一步提升散热效果，在本发明的灌封胶组合物中，优选地，所述导热粉料选自碳纳米管、炭黑、乙炔黑、科琴黑、三氧化二铝粉末、纳米氮化铝、纳米银线、铜纳米粉、金纳米粉和纳米氧化镁粉中的一种或多种；更优选地，所述导热粉料选自碳纳米管、科琴黑、纳米银线和三氧化二铝粉末中的一种或多种；进一步优选地，所述导热粉料为纳米银线和/或科琴黑；更进一步优选地，所述导热粉料为纳米银线和科琴黑的组合，纳米银线和科琴黑的重量比为1：(8～10)。
为了进一步促进各组分在树脂中的分散性，在本发明的灌封胶组合物中，所述分散剂包括第一分散剂和第二分散剂；优选地，所述第一分散剂和所述第二分散剂可以各自选自非离子表面活性剂、聚羧酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇的一种或多种。优选所述第一分散剂和所述第二分散剂相同。
在本发明的灌封胶组合物中，优选地，所述偶联剂选自乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂的一种或多种。通过采用偶联剂修饰导热粉末，在导热粉末功表面形成官能团，降低导电粉末的比表面积，提高导电粉末表面润湿性，抑制导电粉末间的团聚，有助于导电粉末在树脂中的分散效果及添加量。
为了进一步增加树脂的操作时间、提升力学性能，在本发明的灌封胶组合物中，优选地，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
为了消除生产制备过程中产生的泡沫，提高材料内部的致密度，提高材料的散热效果，在本发明的灌封胶组合物中，优选地，所述消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
第二方面，本发明提供了一种石墨烯散热灌封胶的制备方法，该方法采用上述灌封胶组合物进行制备，所述制备方法包括以下步骤：
S1、在第一分散剂存在下，将导热粉料在部分树脂中与偶联剂接触进行偶联反应，得到第一混合物；
S2、在第二分散剂存在下，将功能化氧化石墨烯分散在剩余部分树脂中，得到第二混合物；
S3、将步骤S1得到的第一混合物、步骤S2得到的第二混合物与固化剂和消泡剂混匀，得到所述石墨烯散热灌封胶。
根据本发明，所述第一分散剂和所述第二分散剂可以各自选自上述分散剂，具体地，所述第一分散剂和所述第二分散剂各自选自非离子表面活性剂、聚羧酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇的一种或多种。此外，优选所述第一分散剂和所述第二分散剂相同。
为了进一步促进各组分在树脂中的分散性，所述第一分散剂的量可以为所述分散剂总量的45～55wt％，优选为48～52wt％，更优选为49～51wt％。
根据本发明，S1中，所述偶联反应的条件包括：反应温度为45～55℃，反应时间为1.5～2.5小时；优选地，所述偶联反应的条件包括：反应温度为48～52℃，反应时间为1.8～2.2小时。当所述偶联反应的条件为以上条件时，对导电粉料表面的修饰充分，可进一步提升导电粉料的浸湿性，促进导电粉料的分散。
根据本发明，S1中所用的树脂的量可以为树脂总量的60～70wt％，优选为62～68wt％。
为了使得功能化氧化石墨烯充分分散在树脂中，S2中，所述分散的条件包括：分散温度为10～50℃，分散时间为1.5～2.5小时，优选地，所述分散的条件包括：分散温度为15～35℃，分散时间为1.8～2.2小时。分散的方式没有特别限定，只要使得功能化氧化石墨烯充分分散在树脂中即可，作为这样的分散方式例如可以为搅拌。
为了使得各组分混合均匀，S2中，所述混匀的条件包括：混匀为10～50℃，混匀时间为0.2～0.8小时，优选地，所述混匀的条件包括：混匀温度为15～35℃，混匀时间为0.4～0.6小时。作为混匀的方式例如可以为搅拌。
第三方面，本发明提供了由上述方法制得的石墨烯散热灌封胶。
第四方面，本发明提供了一种石墨烯散热模块的制备方法，将上述灌封胶经固化成型，得到所述散热模块。
上述石墨烯散热模块的制备方法可以按照下述步骤进行：
1)在模具表面涂覆一层脱模剂；
2)将灌封胶浇筑到模具中；
3)将步骤2得到的模具放置在真空环境中加热固化成型，得到散热模块。
上述脱模剂可以为有机脱模剂，例如脂肪酸、石蜡、甘油、凡士林、硅油、聚乙二醇或低分子量聚乙烯等，在本发明的方法中，优选硅油作为脱模剂进行使用。
本发明提供的散热模块，由灌封胶制成散热模块，与灌封胶协同作用，且由于散热模块与灌封胶属于同种材质，不存在界面缺陷，极大提高了产品的散热效果，且制备方法简单，可制成各种非标准几何形状的散热模块，满足各类电子设施设备对高效散热的要求。
在本发明的方法中，优选地，所述固化成型的条件包括：固化温度为60～120℃，固化时间为8～20小时；更优选地，所述固化成型的条件包括：固化温度为80～100℃，固化时间为10～12小时。
下面通过实施例对本发明做出进一步的具体说明，但本发明并不局限于下述实例。
以下实施例中，功能化氧化石墨烯购自北京旭碳新材料科技有限公司，具体牌号与参数如下：
XTA-1：片层数量为2-10层，氧含量2-3wt％，片径为2-10μm，硝基含量5.75-15wt％；
XTA-2：片层数量为2-10层，氧含量2-3wt％，片径为2-10μm，磺酸基含量5.75-15wt％；
XTB：片层数量为8-12层，氧含量4-6wt％，片径为5-15μm，硝基含量7～14wt％；
以上参数的测量方法参照T/CGIA 001-2017《石墨烯材料的术语、定义及代号》，除非特别说明，实施例和对比例中所使用的试剂为商购产品。
有机硅树脂购自信越化学工业株式会社，牌号为KR300。
聚氨酯购自科思创聚合物有限公司，牌号为Desmophen 1380bt(聚丙烯醚三元醇)
氨基硅烷偶联剂购自国药集团化学试剂有限公司，牌号为KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)。
乙烯基硅烷偶联剂购自信越化学工业株式会社，牌号为KBE-1003(乙烯基三乙氧基硅烷)。
非离子表面活性剂购自国药集团化学试剂有限公司，牌号为TWEEN-80(聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯)。
实施例1
灌封胶组合物为：70重量份树脂(17.5重量份有机硅树脂和52.5重量份聚氨酯)，3重量份硝基化氧化石墨烯(XTA-1)，12.5重量份导热粉料(1.25重量份纳米银线和11.25重量份科琴黑)，3重量份非离子表面活性剂，2.5重量份氨基硅烷偶联剂，2.5重量份聚二甲基硅氧烷，6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯。
制备灌封胶及散热模块：
(1)将1.5重量份非离子表面活性剂、2.5重量份氨基硅烷偶联剂和45重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将12.5重量份混合导热粉末在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(2)将1.5重量份非离子表面活性剂和25重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将3重量份硝基化氧化石墨烯在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(3)将步骤(1)获得的混合物和步骤(2)获得的混合物、2.5重量份聚二甲基硅氧烷及6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯在室温下搅拌混合均匀，并进行真空消泡处理，获得石墨烯散热灌封胶。
在模具表面全部涂覆一层硅油，将获得石墨烯散热灌封胶缓慢浇筑到模具中，然后将浇筑后的模具放置在85℃的真空环境中，放置12小时得到散热模块。
实施例2
灌封胶组合物为：70重量份树脂(30重量份有机硅树脂和40重量份聚氨酯)，2重量份磺基化氧化石墨烯(XTA-2)，12.5重量份导热粉料(1.25重量份纳米银线和11.25重量份科琴黑)，2重量份聚乙烯醇，2.5重量份乙烯基硅烷偶联剂，2.5重量份聚氧丙烯甘油醚，8.5重量份二苯基甲烷二异氰酸酯。
制备灌封胶及散热模块：
(1)将1重量份聚乙烯醇、2.5重量份乙烯基硅烷偶联剂和45重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将12.5重量份混合导热粉末在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(2)将1重量份聚乙烯醇和25重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将2重量份磺基化氧化石墨烯在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(3)将步骤(1)获得的混合物和步骤(2)获得的混合物、2.5重量份聚氧丙烯甘油醚及8.5重量份二苯基甲烷二异氰酸酯在室温下搅拌混合均匀，并进行真空消泡处理，获得石墨烯散热灌封胶。
在模具表面全部涂覆一层硅油，将获得石墨烯散热灌封胶缓慢浇筑到模具中，然后将浇筑后的模具放置在80℃的真空环境中，放置10小时得到散热模块。
实施例3
灌封胶组合物为：70重量份树脂(35重量份有机硅树脂和35重量份聚氨酯)，3重量份硝基化氧化石墨烯(XTA-1)，12.5重量份导热粉料(1.25重量份纳米银线和11.25重量份科琴黑)，3重量份非离子表面活性剂，2.5重量份氨基硅烷偶联剂，2.5重量份聚二甲基硅氧烷，6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯。
制备灌封胶及散热模块：
(1)将1.5重量份非离子表面活性剂、2.5重量份氨基硅烷偶联剂和45重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将12.5重量份混合导热粉末在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(2)将1.5重量份非离子表面活性剂和25重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将3重量份硝基化氧化石墨烯在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(3)将步骤(1)获得的混合物和步骤(2)获得的混合物、2.5重量份聚二甲基硅氧烷及6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯在室温下搅拌混合均匀，并进行真空消泡处理，获得石墨烯散热灌封胶。
在模具表面全部涂覆一层硅油，将获得石墨烯散热灌封胶缓慢浇筑到模具中，然后将浇筑后的模具放置在100℃的真空环境中，放置8小时得到散热模块。
实施例4
灌封胶组合物为：70重量份树脂(28重量份有机硅树脂和42重量份聚氨酯)，3重量份硝基化氧化石墨烯(XTA-1)，12.5重量份导热粉料(1.25重量份纳米银线和11.25重量份科琴黑)，3重量份非离子表面活性剂，2.5重量份氨基硅烷偶联剂，2.5重量份聚二甲基硅氧烷，6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯。
制备灌封胶及散热模块：
(1)将1.5重量份非离子表面活性剂、2.5重量份氨基硅烷偶联剂和45重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将12.5重量份混合导热粉末在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(2)将1.5重量份非离子表面活性剂和25重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将3重量份硝基化氧化石墨烯在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(3)将步骤(1)获得的混合物和步骤(2)获得的混合物、2.5重量份聚二甲基硅氧烷及6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯在室温下搅拌混合均匀，并进行真空消泡处理，获得石墨烯散热灌封胶。
在模具表面全部涂覆一层硅油，将获得石墨烯散热灌封胶缓慢浇筑到模具中，然后将浇筑后的模具放置在90℃的真空环境中，放置11小时得到散热模块。
实施例5
与实施例1采用相同的条件进行，不同之处在于：树脂全部为聚氨酯。
实施例6
与实施例1采用相同的条件进行，不同之处在于：硝基化氧化石墨烯采用XTB，其片层数为8～12，片径为5～15μm，氧含量为4～6％wt，功能化官能团含量为7～14％wt。
实施例7
与实施例1采用相同的条件进行，不同之处在于：脱模剂采用低分子量聚乙烯(具体为重均分子量为800～2000的聚乙烯)。
实施例8
与实施例1采用相同的条件进行，不同之处在于：散热模块进行浇筑时，模具放置在60℃的真空环境中，放置20小时。
实施例9
与实施例1采用相同的条件进行，不同之处在于：散热模块进行浇筑时，模具放置在120℃的真空环境中，放置8小时。
实施例10
与实施例1采用相同的条件进行，不同之处在于：12.5重量份导热粉料为2.5重量份纳米银线和10重量份科琴黑。
对比例1
灌封胶组合物为：73重量份树脂(20.5重量份有机硅树脂和52.5重量份聚氨酯)，12.5重量份导热粉料(1.25重量份纳米银线和11.25重量份科琴黑)，3重量份非离子表面活性剂，2.5重量份氨基硅烷偶联剂，2.5重量份聚二甲基硅氧烷，6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯。
制备灌封胶及散热模块：
(1)将3重量份非离子表面活性剂、2.5重量份氨基硅烷偶联剂和73重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将12.5重量份混合导热粉末在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(2)将步骤(1)获得的混合物、2.5重量份聚二甲基硅氧烷及6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯在室温下搅拌混合均匀，并进行真空消泡处理，获得石墨烯散热灌封胶。
在模具表面全部涂覆一层硅油，将获得石墨烯散热灌封胶缓慢浇筑到模具中，然后将浇筑后的模具放置在85℃的真空环境中，放置12小时得到散热模块。
对比例2
灌封胶组合物为：72.5重量份树脂(20重量份有机硅树脂和52.5重量份聚氨酯)，3重量份硝基化氧化石墨烯(XTA-1)，12.5重量份导热粉料(1.25重量份纳米银线和11.25重量份科琴黑)，3重量份非离子表面活性剂，2.5重量份聚二甲基硅氧烷，6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯。
制备灌封胶及散热模块：
(1)将1.5重量份非离子表面活性剂和45重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将12.5重量份混合导热粉末在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(2)将1.5重量份非离子表面活性剂和27.5重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将3重量份硝基化氧化石墨烯在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(3)将步骤(1)获得的混合物和步骤(2)获得的混合物、2.5重量份聚二甲基硅氧烷及6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯在室温下搅拌混合均匀，并进行真空消泡处理，获得石墨烯散热灌封胶。
在模具表面全部涂覆一层硅油，将获得石墨烯散热灌封胶缓慢浇筑到模具中，然后将浇筑后的模具放置在85℃的真空环境中，放置12小时得到散热模块。
对比例3
灌封胶组合物为：72.5重量份树脂(20重量份有机硅树脂和52.5重量份聚氨酯)，3重量份硝基化氧化石墨烯(XTA-1)，12.5重量份导热粉料(1.25重量份纳米银线和11.25重量份科琴黑)，3重量份非离子表面活性剂，6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯。
制备灌封胶及散热模块：
(1)将1.5重量份非离子表面活性剂、2.5重量份氨基硅烷偶联剂和45重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将12.5重量份混合导热粉末在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(2)将1.5重量份非离子表面活性剂和27.5重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将3重量份硝基化氧化石墨烯在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(3)将步骤(1)获得的混合物和步骤(2)获得的混合物及6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯在室温下搅拌混合均匀，并进行真空消泡处理，获得石墨烯散热灌封胶。
在模具表面全部涂覆一层硅油，将获得石墨烯散热灌封胶缓慢浇筑到模具中，然后将浇筑后的模具放置在85℃的真空环境中，放置12小时得到散热模块。
对比例4
灌封胶组合物为：76.5重量份树脂(24重量份有机硅树脂和52.5重量份聚氨酯)，12.5重量份导热粉料(1.25重量份纳米银线和11.25重量份科琴黑)，3重量份硝基化氧化石墨烯(XTA-1)，3重量份非离子表面活性剂，2.5重量份氨基硅烷偶联剂，2.5重量份聚二甲基硅氧烷。
制备灌封胶及散热模块：
(1)将1.5重量份非离子表面活性剂、2.5重量份氨基硅烷偶联剂和45重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将12.5重量份混合导热粉末在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(2)将1.5重量份非离子表面活性剂和31.5重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将3重量份硝基化氧化石墨烯在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(3)将步骤(1)获得的混合物和步骤(2)获得的混合物、2.5重量份聚二甲基硅氧烷在室温下搅拌混合均匀，并进行真空消泡处理，获得石墨烯散热灌封胶。
在模具表面全部涂覆一层硅油，将获得石墨烯散热灌封胶缓慢浇筑到模具中，然后将浇筑后的模具放置在85℃的真空环境中，放置12小时得到散热模块。
对比例5
与对比例1采用相同的条件进行，不同之处在于：导热粉末全部为科琴黑。
对比例6
灌封胶组合物为：81.25重量份树脂(28.75重量份有机硅树脂和52.5重量份聚氨酯)，1.25重量份纳米银线，3重量份硝基化氧化石墨烯，3重量份非离子表面活性剂，2.5重量份氨基硅烷偶联剂，2.5重量份聚二甲基硅氧烷，6.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯。
制备灌封胶及散热模块：
(1)将1.5重量份非离子表面活性剂和30重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将1.25重量份纳米银线在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(2)将1.5重量份非离子表面活性剂和51.25重量份混合树脂在室温下搅拌混合均匀，将3重量份硝基化氧化石墨烯在搅拌状态下缓慢添加到混合树脂中；
(3)将步骤(1)获得的混合物和步骤(2)获得的混合物、2.5重量份聚二甲基硅氧烷在室温下搅拌混合均匀，并进行真空消泡处理，获得石墨烯散热灌封胶。
在模具表面全部涂覆一层硅油，将获得石墨烯散热灌封胶缓慢浇筑到模具中，然后将浇筑后的模具放置在85℃的真空环境中，放置12小时得到散热模块。
测试例
测试实施例1～10和对比例1～6的散热模块的断裂伸长率，拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度、散热性。
其中，拉伸强度及断裂伸长率按照GB/T 1040-92进行；
弯曲强度率按照GB/T 9341-2008进行；
抗冲击强度按照GB/T 1043.1-2008进行；
导热系数按照ASTM D5470测得，测试结果见下述表1。
表1
Figure BDA0002968529360000161
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石墨烯散热灌封胶组合物，其特征在于，该灌封胶组合物包括树脂、导热粉料、功能化氧化石墨烯、分散剂、偶联剂、固化剂以及消泡剂，以所述灌封胶组合物的重量为基准，所述树脂的含量为60～85wt％，所述导热粉料的含量为10～18wt％，所述功能化氧化石墨烯的含量为1～4wt％，所述分散剂的含量为2～4wt％，所述偶联剂的含量为1～4wt％，所述固化剂的含量为2～10wt％，所述消泡剂的含量为1～4wt％。
2.根据权利要求1所述的石墨烯散热灌封胶组合物，其特征在于，以所述灌封胶组合物的重量为基准，所述树脂的含量为68～72wt％，所述导热粉料的含量为12～15wt％，所述功能化氧化石墨烯的含量为2～4wt％，所述分散剂的含量为3～4wt％，所述偶联剂的含量为2～4wt％，所述固化剂的含量为5～8wt％，所述消泡剂的含量为2～4wt％。
3.根据权利要求1所述的石墨烯散热灌封胶组合物，其特征在于，所述功能化氧化石墨烯为具有功能化官能团的氧化石墨烯，所述功能化官能团选自氨基、磺酸基、羧基、硝基和氟中的一种或多种；
优选地，所述功能化官能团为硝基和/或磺酸基；
优选地，所述功能化氧化石墨烯的片层数为2～10，片径为2～10μm，氧含量为2～3wt％，功能化官能团含量为5.75～15wt％。
4.根据权利要求1所述的石墨烯散热灌封胶组合物，其特征在于，所述树脂选自有机硅树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂和聚氨酯中的一种或多种，优选为有机硅树脂、环氧树脂和聚氨酯中的一种或多种，更优选为聚氨酯和/或有机硅树脂。
5.根据权利要求1所述的石墨烯散热灌封胶组合物，其特征在于，所述导热粉料选自碳纳米管、炭黑、乙炔黑、科琴黑、三氧化二铝粉末、纳米氮化铝、纳米银线、铜纳米粉、金纳米粉和纳米氧化镁粉中的一种或多种，优选为碳纳米管、科琴黑、纳米银线和三氧化二铝粉末中的一种或多种，更优选为纳米银线和/或科琴黑。
6.根据权利要求1所述的石墨烯散热灌封胶组合物，其特征在于，所述分散剂选自非离子表面活性剂、聚羧酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇的一种或多种；
优选地，所述偶联剂选自乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂的一种或多种；
优选地，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；
优选地，所述消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
7.一种石墨烯散热灌封胶的制备方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-6中任意一项所述灌封胶组合物进行制备，所述制备方法包括以下步骤：
S1、在第一分散剂存在下，将导热粉料在部分树脂中与偶联剂接触进行偶联反应，得到第一混合物；
S2、在第二分散剂存在下，将功能化氧化石墨烯分散在剩余部分树脂中，得到第二混合物；
S3、将步骤S1得到的第一混合物、步骤S2得到的第二混合物与固化剂和消泡剂混匀，得到所述石墨烯散热灌封胶。
8.由权利要求7所述的方法制得的石墨烯散热灌封胶。
9.一种石墨烯散热模块的制备方法，其特征在于，将权利要求8所述的灌封胶经固化成型，得到所述散热模块。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述固化成型的条件包括：固化温度为60～120℃，固化时间为8～20小时；
优选地，所述固化成型的条件包括：固化温度为80～100℃，固化时间为10～12小时。
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