CN113292933A - 一种高导热系数压敏胶及高导热系数压敏胶带 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高导热系数压敏胶，其原料包括：80‑100重量份的丙烯酸酯共聚物、20‑30重量份的乙酸乙烯酯、10‑20重量份的导热剂、2‑10重量份的过硫酸铵、10‑20重量份的马来酸酐。本发明通过特别的配方制得的导热剂导热率高的同时，比碳纤维、纳米管和石墨的电阻率高，虽然没有达到绝缘的标准，也极大的提高了压敏胶在电子产品中的应用范围。

Description

一种高导热系数压敏胶及高导热系数压敏胶带
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域，具体为一种高导热系数压敏胶及高导热系数压敏胶带。
背景技术
压敏胶是胶黏剂中用量最大、应用范围最广的产品，其制品几乎遍布包装、汽车、运输、通讯、电器、建材、机械、航空、轻工、卫生等各个领域。
随着电子类产品的高速发展，人们对便携度和功能的要求也越来越高，特别是超薄平板化的设计，现在从手机到电脑，体积越来越小，功能越来越强大，这就导致了集成度越来越高，进而对电子线路板上的电子元器件的散热要求越来越高。传统的电子产品采用风扇散热系统，但是这种系统体积大，噪音大，已经不再适用于现在电子产品的需求而逐渐被淘汰。并且，单纯的散热材料不能有效的对电子元器件起到散热效果，而导热压敏胶贴覆在电子元器件与散热材料之间，起到连接的作用，能够减小两者之间的阻隔，有效提高散热效果。因此广泛应用于LCD，半导体，集成电路等电子元器件中。随着人类需求的不断加大，进而产生了其它的散热材料，如铜箔、铝箔等，但是由于这类散热材料价格昂贵，散热效果也不能达到生产需求，慢慢的，一类新的高效的散热材料出现了，这类材料包括碳纤维、纳米碳管和石墨烯等。这类材料的导热率很高，尤其是高导热碳纤维沿着轴向具有最高1200W/m·k的导热率，高导热石墨烯沿着平面方向最高3000-5600W/m·k。
但碳纤维、纳米碳管和石墨烯都具有优良的导电性，而针对电子元件的粘结很多需要电阻较大的胶黏剂或绝缘胶黏剂才能提高整个电子产品的功能。
发明内容
本发明目的是针对现有技术中导热性能低的问题，提供一种高导热系数压敏胶。
为达以上目的，具体方案如下：
一种高导热系数压敏胶，其原料包括：80-100重量份的丙烯酸酯共聚物、20-30重量份的乙酸乙烯酯、10-20重量份的导热剂、2-10重量份的过硫酸铵、10-20重量份的马来酸酐。
优选地，高导热系数压敏胶的原料包括：80-100重量份的丙烯酸酯共聚物、22-30重量份的乙酸乙烯酯、15-20重量份的导热剂、5-10重量份的过硫酸铵、10-20重量份的马来酸酐。
优选地，所述的导热剂，其制备原料包括：乙烯基硅油100重量份、聚(甲基氢硅氧烷)58-62重量份、醇类组合物12-17重量份、铁粉4-8重量份、氧化铝微粒1-5重量份、甲基乙烯基环硅氧烷0.3-0.5重量份、钛酸酯13-16重量份。
优选地，乙烯基硅油100重量份、聚(甲基氢硅氧烷)60重量份、醇类组合物15重量份、铁粉5重量份、氧化铝微粒3重量份、甲基乙烯基环硅氧烷0.4重量份、钛酸酯15重量份。
所述的导热剂，制备方法为：(1)将醇类组合物加入到乙烯基硅油中后置于高速分散机中，搅拌得到溶液A；(2)步骤(1)得到的溶液A中加入钛酸酯、聚(甲基氢硅氧烷)、铁粉、氧化铝微粒和甲基乙烯基环硅氧烷，搅拌均匀，用紫外光束射向石墨靶面20-50min，蒸发出的碳原子在脉冲电流作用下产生电弧，形成的离子轰击基体并在材料表面沉积成膜，再次搅拌均匀，即得导热剂。
优选地，导热剂原料中，聚(甲基氢硅氧烷)的CASNo:9004-73-3，来自上海抚生实业有限公司。
优选地，导热剂原料中，所述醇类组合物为新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)的任两种组合。
优选地，醇类组合物为新戊二醇(NPG)和二乙氨基乙醇(DEAE)的以体积份数为3-5:1的两种组合。
优选地，高导热系数压敏胶的制备方法为：1)在丙烯酸酯共聚物中加入乙酸乙烯酯、过硫酸铵、导热剂和马来酸酐，半密封条件下混合搅拌均匀，2)加热至80-100℃，保持温度50-60min，得到高导热系数压敏胶。
优选地，一种高导热系数压敏胶带，制备方法为：将高导热系数压敏胶涂布于导热基材单面或双面，然后贴附离型纸，得到高导热系数压敏胶带。
所述导热基材为导热纤维层、玻璃纤维和碳纤维交织层的任一种。
本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：
1、本发明通过特别的配方制得的导热剂导热率高的同时，比碳纤维、纳米管和石墨的电阻率高，虽然没有达到绝缘的标准，也极大的提高了压敏胶在电子产品中的应用范围。
2、本发明的特殊制备方法，实现了导热胶带的高剪切强度和固化后胶层的内应力小，粘结强度高的性能。
3、本发明加入马来酸苷和导热剂、以及丙烯酸酯共聚物一起反应，制得的高导热系数压敏胶导热系数高达400-600W/m·k，虽然没有达到高导热石墨烯的效果，但成本远远低于高导热石墨烯，也实现了压敏胶较高的导热效果。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对分发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一部分：
制备导热剂：
称取如下原料：
乙烯基硅油10kg
聚(甲基氢硅氧烷)6kg
新戊二醇(NPG)1.2kg
二乙氨基乙醇(DEAE)0.3kg
铁粉0.5kg
氧化铝微粒0.3kg
甲基乙烯基环硅氧烷0.04kg
钛酸酯1.5kg。
将以上原料制成导热剂，具体制备方法为：(1)将新戊二醇(NPG)和二乙氨基乙醇(DEAE)的组合物加入到乙烯基硅油中后置于高速分散机中，搅拌得到溶液A；(2)步骤(1)得到的溶液A中加入钛酸酯、聚(甲基氢硅氧烷)、铁粉、氧化铝微粒和甲基乙烯基环硅氧烷，搅拌均匀，用紫外光束射向石墨靶面20-50min，蒸发出的碳原子在脉冲电流作用下产生电弧，形成的离子轰击基体并在材料表面沉积成膜，再次搅拌均匀，即得导热剂。
实施例1
按重量称取如下原料：
8kg的丙烯酸酯共聚物；
3kg的乙酸乙烯酯；
2kg的导热剂；
1kg的过硫酸铵；
1.5kg的马来酸酐；
制备高导热系数压敏胶：1)在丙烯酸酯共聚物中加入乙酸乙烯酯、过硫酸铵、导热剂和马来酸酐，半密封条件下混合搅拌均匀，2)加热至80-100℃，保持温度50-60min，得到实施例1的高导热系数压敏胶。
制备高导热系数压敏胶带：
将高导热系数压敏胶涂布于导热基材单面或双面，然后贴附离型纸，得到高导热系数压敏胶带。
实施例2-12的配方为如下表格所记载，制备方法参考实施例1。
Figure BDA0003066444380000041
Figure BDA0003066444380000051
将对上述的12个实施例的高导热系数压敏胶带进行测试试验，试验三次取平均值，测试结果如下：
Figure BDA0003066444380000052
Figure BDA0003066444380000061
通过以上实施例1-12的测试数据，可以看出实施例1-12在拉伸强度、弹性模量和伸长率等性能方面表现优异，使用中不易断裂。室温初粘性能都在58小时以上，室温再粘性能也能达到53小时，通过正常的施加压力胶带与被粘物就能达到粘接效果，在粘贴48小时后仍能达到良好粘贴效果。二次剥离时剥离强度在正常范围内，剥离后不污染被粘物、贴错时能重新修正。并且导热系数较高，均高于350W/m·k，导热性能优于钢、铜等金属。电阻率高，该物质具有对较高电流阻碍作用的属性。
第二部分：
制备导热剂：
称取如下原料：
乙烯基硅油10kg
聚(甲基氢硅氧烷)6kg
新戊二醇(NPG)1.2kg
二乙氨基乙醇(DEAE)0.3kg
铁粉0.5kg
氧化铝微粒0.3kg
甲基乙烯基环硅氧烷0.04kg
将以上原料制成导热剂，具体制备方法为：(1)将新戊二醇(NPG)和二乙氨基乙醇(DEAE)的组合物加入到乙烯基硅油中后置于高速分散机中，搅拌得到溶液A；(2)步骤(1)得到的溶液A中加入聚(甲基氢硅氧烷)、铁粉、氧化铝微粒和甲基乙烯基环硅氧烷，搅拌均匀，用紫外光束射向石墨靶面20-50min，蒸发出的碳原子在脉冲电流作用下产生电弧，形成的离子轰击基体并在材料表面沉积成膜，再次搅拌均匀，即得导热剂。
实施例13
按重量称取如下原料：
8kg的丙烯酸酯共聚物；
3kg的乙酸乙烯酯；
2kg的导热剂；
1kg的过硫酸铵；
1.5kg的马来酸酐；
制备高导热系数压敏胶：1)在丙烯酸酯共聚物中加入乙酸乙烯酯、过硫酸铵、导热剂和马来酸酐，半密封条件下混合搅拌均匀，2)加热至80-100℃，保持温度50-60min，得到实施例13的压敏胶。
制备压敏胶带：
将压敏胶涂布于导热基材单面或双面，然后贴附离型纸，得到压敏胶带。
实施例14-18的配方以如下表格为准，制备方法参考实施例13。
丙烯酸酯共聚物 乙酸乙烯酯 导热剂 过硫酸铵 马来酸酐
实施例13 80 30 20 10 15
实施例14 84 26 15 8 12
实施例15 88 23 10 4 16
实施例16 92 27 16 9 14
实施例17 96 25 19 5 13
实施例18 100 28 15 8 17
将对上述的实施例13-18的压敏胶带进行测试试验，试验三次取平均值，测试结果如下：
Figure BDA0003066444380000071
Figure BDA0003066444380000081
实施例13-18的测试结果看出，导热系数略有下降，但还是有较好的导热效果，电阻率已经明显低于实施例1-12。其他性能方面略逊于实施例1-12。
第三部分：
参考实施例1，没有采用本发明第一部分的导热剂，而是采用普通的碳纳米管，具体配方如下：
丙烯酸酯共聚物 乙酸乙烯酯 碳纳米管 过硫酸铵 马来酸酐
实施例19 82 20 10 2 20
实施例20 86 28 20 6 10
实施例21 90 25 15 3 18
实施例22 94 24 18 7 12
实施例23 98 26 13 6 15
实施例24 95 25 16 9 16
将对上述的实施例19-24的压敏胶带进行测试试验，试验三次取平均值，测试结果如下：
Figure BDA0003066444380000082
Figure BDA0003066444380000091
第四部分：
没有采用本发明的导热剂，而是采用石墨烯
具体配方如下，制备方法参考实施例1
丙烯酸酯共聚物 乙酸乙烯酯 石墨烯 过硫酸铵 马来酸酐
实施例25 80 30 20 10 15
实施例26 84 26 15 8 12
实施例27 88 23 10 4 16
实施例28 92 27 16 9 14
实施例29 96 25 19 5 13
实施例30 100 28 15 8 17
将对上述的实施例25-30的压敏胶带进行测试试验，试验三次取平均值，测试结果如下：
Figure BDA0003066444380000092
Figure BDA0003066444380000101
第五部分
参考实施例1，制备方法中没有加热，具体为：
实施例31：
按重量称取如下原料：
8kg的丙烯酸酯共聚物；
3kg的乙酸乙烯酯；
2kg的第一部分制备的导热剂；
1kg的过硫酸铵；
1.5kg的马来酸酐；
压敏胶的制备方法，其包括如下步骤：
制备压敏胶：1)在丙烯酸酯共聚物中加入乙酸乙烯酯、过硫酸铵、导热剂和马来酸酐，半密封条件下混合搅拌均匀，得到实施例31的压敏胶。
制备压敏胶带：
将压敏胶涂布于导热基材单面或双面，然后贴附离型纸，得到压敏胶带。
实施例32：
按重量称取如下原料：
8kg的丙烯酸酯共聚物；
3kg的乙酸乙烯酯；
2kg的第二部分制备的导热剂；
1kg的过硫酸铵；
1.5kg的马来酸酐；
压敏胶的制备方法，其包括如下步骤：
制备压敏胶：1)在丙烯酸酯共聚物中加入乙酸乙烯酯、过硫酸铵、导热剂和马来酸酐，半密封条件下混合搅拌均匀，得到实施例32的压敏胶。
制备压敏胶带：
将压敏胶涂布于导热基材单面或双面，然后贴附离型纸，得到压敏胶带。
将对上述的实施例31-32的压敏胶带进行测试试验，试验三次取平均值，测试结果如下：
Figure BDA0003066444380000111
实施例31和32的剥离明显强度偏大，拉伸强度、伸长率等变小，导热系数也有下降，电阻率降低，所以压敏胶的加热对导热以及电阻率的影响非常大。
另外，本案发明人又将导热剂的制备进行了改变，具体如下：
称取如下原料：
乙烯基硅油10kg
聚(甲基氢硅氧烷)6kg
新戊二醇(NPG)1.2kg
二乙氨基乙醇(DEAE)0.3kg
铁粉0.5kg
氧化铝微粒0.3kg
甲基乙烯基环硅氧烷0.04kg
钛酸酯1.5kg。
将以上原料制成导热剂，具体制备方法为：(1)将新戊二醇(NPG)和二乙氨基乙醇(DEAE)的组合物加入到乙烯基硅油中后置于高速分散机中，搅拌得到溶液A；(2)步骤(1)得到的溶液A中加入钛酸酯、聚(甲基氢硅氧烷)、铁粉、氧化铝微粒和甲基乙烯基环硅氧烷，搅拌均匀，得到对比例导热剂。
采用实施例1的配方，将对比例导热剂替换本发明的导热剂，制备压敏胶带，发现导热系数不到20W/m·k，电阻率在0.2Gohm左右。
故导电剂的制备工艺对导热系数和电阻率的影响较大，导电剂的制备工艺对本发明的压敏胶带的性能起着关键作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高导热系数压敏胶，其原料包括：80-100重量份的丙烯酸酯共聚物、20-30重量份的乙酸乙烯酯、10-20重量份的导热剂、2-10重量份的过硫酸铵、10-20重量份的马来酸酐。
2.根据权利要求1所述的高导热系数压敏胶，其特征在于：高导热系数压敏胶的原料包括：80-100重量份的丙烯酸酯共聚物、22-30重量份的乙酸乙烯酯、15-20重量份的导热剂、5-10重量份的过硫酸铵、10-20重量份的马来酸酐。
3.根据权利要求1所述的高导热系数压敏胶，其特征在于：所述的导热剂，其制备原料包括：乙烯基硅油100重量份、聚(甲基氢硅氧烷)58-62重量份、醇类组合物12-17重量份、铁粉4-8重量份、氧化铝微粒1-5重量份、甲基乙烯基环硅氧烷0.3-0.5重量份、钛酸酯13-16重量份。
4.根据权利要求3所述的高导热系数压敏胶，其特征在于：所述的导热剂，其制备方法为：(1)将醇类组合物加入到乙烯基硅油中后置于高速分散机中，搅拌得到溶液A；(2)步骤(1)得到的溶液A中加入钛酸酯、聚(甲基氢硅氧烷)、铁粉、氧化铝微粒和甲基乙烯基环硅氧烷，搅拌均匀，用紫外光束射向石墨靶面20-50min，蒸发出的碳原子在脉冲电流作用下产生电弧，形成的离子轰击基体并在材料表面沉积成膜，再次搅拌均匀，即得导热剂。
5.根据权利要求1所述的高导热系数压敏胶，其特征在于：所述醇类组合物为新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)的任两种组合。
6.根据权利要求1所述的高导热系数压敏胶，其特征在于：所述醇类组合物为新戊二醇(NPG)和二乙氨基乙醇(DEAE)的以体积份数为3-5:1的两种组合。
7.根据权利要求1所述的高导热系数压敏胶，其制备方法为：1)在丙烯酸酯共聚物中加入乙酸乙烯酯、过硫酸铵、导热剂和马来酸酐，半密封条件下混合搅拌均匀，2)加热至80-100℃，保持温度50-60min，得到高导热系数压敏胶。
8.一种高导热系数压敏胶带，制备方法为：将高导热系数压敏胶涂布于导热基材单面或双面，然后贴附离型纸，得到高导热系数压敏胶带。
9.根据权利要求8所述的高导热系数压敏胶带，其特征在于：所述导热基材为导热纤维层、玻璃纤维和碳纤维交织层的任一种。
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