CN113801603B - 一种超薄导热胶带及其制备方法 - Google Patents

一种超薄导热胶带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及胶带技术领域，特别涉及一种超薄导热胶带及其制备方法，所述超薄导热胶带包括依次连接的离型膜，胶水层，PET膜，胶水层和离型膜；所述胶水层包括：聚合物；萜烯酚树脂；石油树脂；纳米导热陶瓷填料；纳米二氧化硅；碳纳米管；氧化锌；环氧类交联剂；异氰酸酯固化剂；所述聚合物包括：丙烯酸；丙烯酸丁酯；丙烯酸异辛酯；丙烯酸羟乙酯；醋酸乙烯；醋酸乙酯；所述PET膜的厚度为1.5‑3微米，所述胶水层的厚度为1.5到3微米。本发明的有益效果在于：本发明的超薄导热胶带及其制备方法中，使用纳米导热陶瓷填料、纳米二氧化硅和碳纳米管的导热剂组合，使胶体容纳更大量的导热成分填料的同时，而不会降低其力学强度。

Description

一种超薄导热胶带及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶带技术领域，特别涉及一种超薄导热胶带及其制备方法。
背景技术
科技的发展和市场需求使电子器件向小型化、轻量化、结构紧凑化、运行高效化的方向发展，这样使得其散热效果成为整机小型化设计的关键。为保证电子器件或设备稳定得运行，需将产生的热量及时的导出。因而对散热材质的质量、导热性、强度和稳定性提出了更高的要求。于是导热胶带应运而生，其用于电子器件之上，用以及时导出热量来保证整个电子器件的正常运行。
目前电子工业用的导热胶带多数为国外进口，价格偏高，国内虽有少数公司在研发生产导热胶带，但因技术不够成熟，所生产出来的产品不仅成本偏高，且性能上比不了国外同类产品，其主要表现在导热率过低，物性上某些指标刚满足或达不到电子工业的普遍要求。在高分子聚合物中添加导热填料，会发生填料添加量有限的问题，要么导热系数小，难以满足散热的需要；要么就是很难做得很薄；主要由于为了提高胶带导热系数，需要添加大量填料，而导热胶带做薄的话，大量填料会导致强度很低，导致操作困难且粘结力很差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种导热系数较高、力学性能好的超薄导热胶带及其制备方法。
本发明提供一种超薄导热胶带，包括依次连接的离型膜，胶水层，PET膜，胶水层和离型膜；
所述胶水层由以下重量份原料组成：聚合物：100份；萜烯酚树脂：7-9份；石油树脂：5-8份；纳米导热陶瓷填料：3-5份；纳米二氧化硅：8-10份；碳纳米管：3-5份；氧化锌：3-5份；环氧类交联剂：1-2份；异氰酸酯固化剂：0.5-1份；
所述聚合物由以下原料组成：丙烯酸：3-5份；丙烯酸丁酯：10-13份；丙烯酸异辛酯：12-15份；丙烯酸羟乙酯：1-2份；醋酸乙烯：6-8份；醋酸乙酯：70-75份；
所述PET膜的厚度为1.5-3微米，所述胶水层的厚度为1.5到3微米。
本发明的另一技术方案为：提供一种超薄导热胶带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将如下重量份原料：丙烯酸：3-5份；丙烯酸丁酯：10-13份；丙烯酸异辛酯：12-15份；丙烯酸羟乙酯：1-2份；醋酸乙烯：6-8份；搅拌混合得到混合产物；
步骤2：将混合产物在反应炉中放入醋酸乙酯：70-75份，打开搅拌，通入氮气，升温至71-75℃得聚合物；
步骤3：将以下重量份原料：聚合物：100份；萜烯酚树脂：7-9份；石油树脂5-8份；纳米导热陶瓷填料3-5份；纳米二氧化硅8-10份；碳纳米管3-5份；氧化锌3-5份；环氧类交联剂：1-2份；异氰酸酯固化剂0.5-1份；搅拌混合后制得成品胶水；
步骤4：在PET膜一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，之后再在PET膜另一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，得超薄导热胶带。
本发明的有益效果在于：本发明的超薄导热胶带及其制备方法中，使用纳米导热陶瓷填料、纳米二氧化硅和碳纳米管的导热剂组合，使胶体容纳更大量的导热成分填料的同时，而不会降低其力学强度。本发明胶水层中还添加氧化锌，起到分散、进一步提高胶带导热、耐热性的作用。本发明胶带为5-10微米左右的超薄胶带，其添加各种纳米级导热材料，能有效传导热量，并且适用于手机电池、CPU等发热部件中与石墨烯散热片或铝片的粘贴固定。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明提供一种超薄导热胶带，包括依次连接的离型膜，胶水层，PET膜，胶水层和离型膜；
所述胶水层由以下重量份原料组成：聚合物：100份；萜烯酚树脂：7-9份；石油树脂：5-8份；纳米导热陶瓷填料：3-5份；纳米二氧化硅：8-10份；碳纳米管：3-5份；氧化锌：3-5份；环氧类交联剂：1-2份；异氰酸酯固化剂：0.5-1份；
所述聚合物由以下原料组成：丙烯酸：3-5份；丙烯酸丁酯：10-13份；丙烯酸异辛酯：12-15份；丙烯酸羟乙酯：1-2份；醋酸乙烯：6-8份；醋酸乙酯：70-75份；
所述PET膜的厚度为1.5-3微米，所述胶水层的厚度为1.5到3微米。
进一步的，上述的超薄导热胶带中，所述纳米导热陶瓷填料为纳米氧化铝。
进一步的，上述的超薄导热胶带中，所述碳纳米管的直径为1-10纳米，长度为100-500纳米。
进一步的，上述的超薄导热胶带中，所述环氧类交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
进一步的，上述的超薄导热胶带中，所述胶水层由以下重量份原料组成：聚合物：100份；萜烯酚树脂：8份；石油树脂：7份；纳米氧化铝：4份：纳米二氧化硅：9份；碳纳米管：4份；氧化锌：4份；甲基丙烯酸缩水甘油酯：2份；异氰酸酯固化剂：1份。
本发明还提供一种超薄导热胶带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将如下重量份原料：丙烯酸：3-5份；丙烯酸丁酯：10-13份；丙烯酸异辛酯：12-15份；丙烯酸羟乙酯：1-2份；醋酸乙烯：6-8份；搅拌混合得到混合产物；
步骤2：将混合产物在反应炉中放入醋酸乙酯：70-75份，打开搅拌，通入氮气，升温至71-75℃得聚合物；
步骤3：将以下重量份原料：聚合物：100份；萜烯酚树脂：7-9份；石油树脂5-8份；纳米导热陶瓷填料3-5份；纳米二氧化硅8-10份；碳纳米管3-5份；氧化锌3-5份；环氧类交联剂：1-2份；异氰酸酯固化剂0.5-1份；搅拌混合后制得成品胶水；
步骤4：在PET膜一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，之后再在PET膜另一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，得超薄导热胶带。
进一步的，上述的超薄导热胶带的制备方法中，所述纳米导热陶瓷填料为纳米氧化铝。
进一步的，上述的超薄导热胶带的制备方法中，所述环氧类交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
进一步的，上述的超薄导热胶带的制备方法中，所述成品胶水在PET膜的每个面的涂覆厚度为1.7微米；所述PET膜的厚度为1.5微米。
本发明有益效果：现有的导热胶中，会在高分子聚合物中添加碳纳米管，但是碳纳米管成本较高，且添加量过大时，导热胶粘性会降低。另外，也有在高分子聚合物中添加纳米陶瓷导热填料，但是同样添加量有限。添加大量纳米材料容易出现的“团簇”现象，不容易在聚合物中分散成均匀的导热连续相。本发明将现有导热胶中的导热成分组合使用，即在高分子聚合物中添加纳米导热陶瓷填料、纳米二氧化硅和碳纳米管的导热剂组合，所得导热胶导热效果好且粘性高。其中，纳米二氧化硅在提高导热性能的同时，提高固化速率，提高粘结效果，同时增加了胶的密封性能。碳纳米管和纳米氧化铝填充在萜烯酚树脂(粘接力强、内聚力大、耐热性高、耐老化)及石油树脂(增粘)高软化点的树脂和纳米二氧化硅形成网络结构中，提高胶带导热性的同时提高粘结效果。
本发明的纳米导热陶瓷填料、纳米二氧化硅和碳纳米管的导热剂组合可以均匀的分散在丙烯酸聚合单体内，使胶体容纳更大量的导热成分填料，而不会降低其力学强度。获得的导热胶可以在薄至10μm的厚度下具有10W/(m·k)以上的导热系数，并且该厚度下的导热胶带可以具备相对现有的导热胶带更大的力学强度，更好的机械性能。
实施例1
一种超薄导热胶带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将如下重量份原料：丙烯酸：4份；丙烯酸丁酯：11份；丙烯酸异辛酯：13份；丙烯酸羟乙酯：2份；醋酸乙烯：7份；搅拌混合得到混合产物；
步骤2：将混合产物在反应炉中放入醋酸乙酯：72份，打开搅拌，通入氮气，升温至73℃得聚合物；
步骤3：将以下重量份原料：聚合物：100份；萜烯酚树脂：8份；石油树脂：7份；纳米氧化铝：4份：纳米二氧化硅：9份；碳纳米管：4份；氧化锌：4份；甲基丙烯酸缩水甘油酯：2份；异氰酸酯固化剂：1份；搅拌混合后制得成品胶水；
所述碳纳米管的直径为5纳米，长度为300纳米。所述异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯TDI。
步骤4：在PET膜一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，之后再在PET膜另一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，得超薄导热胶带。
所得超薄导热胶带包括如下结构：离型膜+1.7微米胶水层+1.5微米PET薄膜+1.8微米胶水层+离型膜。
实施例2
一种超薄导热胶带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将如下重量份原料：丙烯酸：3份；丙烯酸丁酯：10份；丙烯酸异辛酯：12份；丙烯酸羟乙酯：1份；醋酸乙烯：6份；搅拌混合得到混合产物；
步骤2：将混合产物在反应炉中放入醋酸乙酯：70份，打开搅拌，通入氮气，升温至71℃得聚合物；
步骤3：将以下重量份原料：聚合物100：份；萜烯酚树脂：7份；石油树脂：5份；纳米氧化铝：3份：纳米二氧化硅：8份；碳纳米管：3份；氧化锌：3份；甲基丙烯酸缩水甘油酯：1份；异氰酸酯固化剂：0.5份；搅拌混合后制得成品胶水；
所述碳纳米管的直径为1纳米，长度为100纳米。所述异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯TDI。
步骤4：在PET膜一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，之后再在PET膜另一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，得超薄导热胶带。
所得超薄导热胶带包括如下结构：离型膜+1.5微米胶水层+2微米PET薄膜+1.5微米胶水层+离型膜。
实施例3
一种超薄导热胶带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将如下重量份原料：丙烯酸：5份；丙烯酸丁酯：13份；丙烯酸异辛酯：15份；丙烯酸羟乙酯：2份；醋酸乙烯：8份；搅拌混合得到混合产物；
步骤2：将混合产物在反应炉中放入醋酸乙酯：75份，打开搅拌，通入氮气，升温至75℃得聚合物；
步骤3：将以下重量份原料：聚合物：100份；萜烯酚树脂：9份；石油树脂：8份；纳米氧化铝：5份：纳米二氧化硅：10份；碳纳米管：5份；氧化锌：5份；甲基丙烯酸缩水甘油酯：2份；异氰酸酯固化剂1份；搅拌混合后制得成品胶水；
所述碳纳米管的直径为10纳米，长度为500纳米。所述异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯TDI。
步骤4：在PET膜一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，之后再在PET膜另一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，得超薄导热胶带。
所得超薄导热胶带包括如下结构：离型膜+2.5微米胶水层+3微米PET薄膜+2.5微米胶水层+离型膜。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，将所述胶水层中的纳米氧化铝替换为等量的碳纳米管。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，将所述胶水层中的纳米二氧化硅替换为等量的碳纳米管。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，将所述胶水层中的氧化锌去掉。
将上述实施例1-3及对比例1-3制得的超薄导热胶带进行性能检测，得到的试验数据结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003312131190000061
/>
Figure BDA0003312131190000071
由上表看出，实施例1-3制得的超薄导热胶带具有良好的剥离强度和初粘性，且导热性系数高，耐高温性能好，适用于手机电池、CPU等发热部件中与石墨烯散热片或铝片的粘贴固定。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种超薄导热胶带，其特征在于，包括依次连接的离型膜，胶水层，PET膜，胶水层和离型膜；
所述胶水层由以下重量份原料组成：聚合物：100份；萜烯酚树脂：7-9份；石油树脂：5-8份；纳米导热陶瓷填料：3-5份；纳米二氧化硅：8-10份；碳纳米管：3-5份；氧化锌：3-5份；环氧类交联剂：1-2份；异氰酸酯固化剂：0.5-1份；
所述聚合物由以下原料组成：丙烯酸：3-5份；丙烯酸丁酯：10-13份；丙烯酸异辛酯：12-15份；丙烯酸羟乙酯：1-2份；醋酸乙烯：6-8份；醋酸乙酯：70-75份；
所述PET膜的厚度为1.5-3微米，所述胶水层的厚度为1.5到3微米；
所述碳纳米管的直径为1-10纳米，长度为100-500纳米；
所述纳米导热陶瓷填料为纳米氧化铝。
2.根据权利要求1所述的超薄导热胶带，其特征在于，所述环氧类交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
3.根据权利要求1所述的超薄导热胶带，其特征在于，所述胶水层由以下重量份原料组成：聚合物：100份；萜烯酚树脂：8份；石油树脂：7份；纳米氧化铝：4份：纳米二氧化硅：9份；碳纳米管：4份；氧化锌：4份；甲基丙烯酸缩水甘油酯：2份；异氰酸酯固化剂：1份。
4.一种根据权利要求1的超薄导热胶带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将如下重量份原料：丙烯酸：3-5份；丙烯酸丁酯：10-13份；丙烯酸异辛酯：12-15份；丙烯酸羟乙酯：1-2份；醋酸乙烯：6-8份；搅拌混合得到混合产物；
步骤2：将混合产物在反应炉中放入醋酸乙酯：70-75份，打开搅拌，通入氮气，升温至71-75℃得聚合物；
步骤3：将以下重量份原料：聚合物100份；萜烯酚树脂：7-9份；石油树脂5-8份；纳米导热陶瓷填料3-5份；纳米二氧化硅8-10份；碳纳米管3-5份；氧化锌3-5份；环氧类交联剂：1-2份；异氰酸酯固化剂0.5-1份；搅拌混合后制得成品胶水；
步骤4：在PET膜一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，之后再在PET膜另一面涂覆成品胶水，再贴合离型膜，得超薄导热胶带。
5.根据权利要求4所述的超薄导热胶带的制备方法，其特征在于，所述纳米导热陶瓷填料为纳米氧化铝。
6.根据权利要求4所述的超薄导热胶带的制备方法，其特征在于，所述环氧类交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
7.根据权利要求4所述的超薄导热胶带的制备方法，其特征在于，所述成品胶水在PET膜的每个面的涂覆厚度为1.7微米；所述PET膜的厚度为1.5微米。
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