CN114058288A - 一种具有强粘接性能的散热胶带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有强粘接性能的散热胶带及其制备方法。该散热胶带包括TPU导热胶层和聚丙烯酸胶层，TPU导热胶层与聚丙烯酸胶层相复合。本发明提供的散热胶带利用TPU树脂和特定的导热材料制备TPU导热胶层，作为导热功能层，利用聚丙烯酸制备聚丙烯酸胶层，作为粘接性功能层，导热功能层与粘接性功能层粘相复合，使得胶带具备良好的散热性能，同时还具有强粘接性能。
Description
技术领域
本发明涉及散热胶带技术领域，具体涉及一种具有强粘接性能的散热胶带及其制备方法。
背景技术
近年来，随着电子产品的高速发展，手机、平板电脑等电子产品的使用功能趋向多样化，电池的使用频率也越来越高，电池在使用过程中会出现发热量大的现象。目前，市面上的散热胶带基本采用PET+胶层结构，其散热较差，易导致热量聚集，由于长期暴露在高温环境下，电池的使用寿命会大幅度降低。中国发明专利CN104694032 A公开了一种具有高导热率的导热胶带及其制作方法，导热胶带中使用的基材为PET，并且在胶层上使用导热材料，无法使胶带更充分地更有效地将热量分散出去。除此之外，为达到更佳的散热效果，常常会在胶层中加入大量导热性材料，这会严重影响胶层对被贴物的粘接性能，并影响胶带对基材的粘基力，导致胶层内聚不佳易出现脱胶、内聚力被破坏等不良后果，不利于电池的保养与维修。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有强粘接性能的散热胶带及其制备方法，以解决散热胶带存在的散热效果、粘接性能不佳和易脱胶残胶的问题。
根据本发明的第一个方面，提供一种具有强粘接性能的散热胶带，该散热胶带包括TPU导热胶层和聚丙烯酸胶层，TPU导热胶层与聚丙烯酸胶层相复合。
本发明提供的散热胶带通过对其结构进行优化，设有TPU导热胶层和聚丙烯酸胶层，其中TPU导热胶层作为导热功能层，聚丙烯酸胶层作为粘接性功能层，有利于提高胶带的散热性能，同时使得胶带具有良好的内聚力、粘基力和附着力，赋予胶带良好的粘接性能。
优选地，按照重量份数计算，用于制备TPU导热胶层的原料包括：TPU树脂50～100份，导热材料10～50份，交联剂0.1～2份。
本方案选用TPU树脂搭配导热材料作为导热层结构(TPU导热胶层)，聚丙烯酸作为粘性结构，区分功能结构，使得胶带具有良好内聚、粘基力和附着力，有利于提高胶带的散热性能和粘接性能。
优选地，按照重量份数计算，用于制备TPU导热胶层的原料还包括：溶剂50～300份。
优选地，按照重量份数计算，导热材料包括导热石墨10～30份、导热铝粉8～20份，导热石墨包括石墨烯、石墨片、人工合成石墨粉、天然石墨、碳管、碳纤维、碳化硅中的至少一种，导热铝粉包括氧化铝、氢氧化铝、金属铝粉中的至少一种。
本方案提供的导热材料中包括导热石墨和导热铝粉，将该导热材料用于散热胶带中使得胶带具有优异的散热性能。
优选地，上述导热石墨为人工合成石墨粉，上述导热铝粉为氢氧化铝。
本方案涉及的导热材料包括人工合成石墨粉和氢氧化铝，通过采用特定的导热材料进行复配，使得胶带中TPU导热胶层的导热性能得到进一步地提升，使得胶带的散热性能更好。
优选地，按照重量份数计算，上述导热材料还包括氮化合物0～10重量份，氮化合物选自氮化铝、氮化硅、氮化硼中的至少一种。
优选地，交联剂包括羟甲基树脂、多异氰酸酯、环氧树脂、金属盐类及螯合物、金属有机物中的至少一种。
优选地，溶剂包括苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮、二氯乙烯中的至少一种。
优选地，TPU树脂的玻璃化转变温度(Tg)为-50～150℃。
优选地，TPU导热胶层的厚度为5～50μm。
优选地，按照重量份数计算，用于制备聚丙烯酸胶层的原料包括：聚丙烯酸树脂70～120份，交联剂0.1～1.5份，增粘树脂1～10份。
优选地，按照重量份数计算，用于制备聚丙烯酸胶层的原料还包括：溶剂80～400份。
优选地，交联剂包括羟甲基树脂、多异氰酸酯、环氧树脂、金属盐类及螯合物、金属有机物中的至少一种。
优选地，增粘树脂包括松香树脂、萜烯树脂、萜烯酚醛树脂和石油树脂中的至少一种。
优选地，溶剂包括苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮、二氯乙烯中的至少一种。
优选地，聚丙烯酸胶层的厚度为5～50μm。
优选地，上述具有强粘接性能的散热胶带还包括导热PI基材，导热PI基材、TPU导热胶层、聚丙烯酸胶层依次相复合。
优选地，导热PI基材的厚度为10～50μm。
优选地，导热PI基材的导热系数为0.1～1.0W/(m·K)。
本方案选用导热PI作为基材，有利于胶带散热。
优选地，上述具有强粘接性能的散热胶带还包括离型膜。
优选地，离型膜的材质为PET。
优选地，离型膜的厚度为30～100μm。
根据本发明的第二个方面，提供一种具有强粘接性能的散热胶带的制备方法，包括以下步骤：
(1)将用于制备TPU导热胶层的原料混合均匀，涂布到基材上，烘干，得到TPU导热胶层；
(2)将用于制备聚丙烯酸胶层的原料混合均匀，涂布到TPU导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(3)在聚丙烯酸胶层上复合一层离型膜，得到具有强粘接性能的散热胶带。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供的散热胶带分别设有TPU导热胶层和聚丙烯酸胶层，其中，TPU导热胶层作为导热功能层，聚丙烯酸胶层作为粘接性功能层，导热功能层与粘接性功能层粘接，使得胶带具备良好的散热性能的同时，还具有强粘接性能。
2.本发明选用导热PI作为基材，搭配TPU导热功能层，并利用结构优化，更有利于胶带散热；选用TPU树脂(热塑性聚氨酯)加入导热材料作为导热层结构，聚丙烯酸作为粘性结构，区分各结构的功能，使得胶带具有良好的内聚力、粘基力和附着力，赋予胶带强粘接性能。
3.本发明还提供了一种具有强粘接性能的散热胶带的制备方法，工艺简单，有利于降低散热胶带的生产成本，具有良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的具有强粘接性能的散热胶带的结构示意图。
附图标记为：1导热PI基材、2TPU导热胶层、3聚丙烯酸胶层、4离型膜。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供的技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，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。
实施例1
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂50份、导热材料50份、环氧树脂0.1份、甲基异丁基酮50份混合混匀，得到TPU导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉10份、氢氧化铝20份；
(2)将TPU导热胶水涂布在厚度为10μm的导热PI基材1上，干燥，得到厚度为50μm的TPU导热胶层2；
(3)将聚丙烯酸树脂100份、萜烯酚醛树脂10份、环氧树脂0.1份、乙酸乙酯80份混合均匀后涂布于TPU导热胶层2上，得到聚丙烯酸胶层3；
(4)最后在聚丙烯酸胶层3上复合一层厚度为30μm的离型膜4，得到结构如图1所示的具有高粘接性能的散热胶带。
实施例2
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、导热材料35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉22份、氢氧化铝13份；
(2)将TPU导热胶水涂布在厚度为30μm的导热PI基材1上，干燥，得到厚度为25μm的TPU导热胶层2；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPU导热胶层2上，得到聚丙烯酸胶层3；
(4)最后在聚丙烯酸胶层3上复合一层厚度为60μm的离型膜4，得到结构如图1所示的具有高粘接性能的散热胶带。
实施例3
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂100份、导热材料10份、环氧树脂2份、甲基异丁基酮300份混合混匀，得到TPU导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉25份、氢氧化铝8份；
(2)将导热胶水涂布在厚度为50μm的导热PI基材1上，干燥，得到厚度为5μm的TPU导热胶层2；
(3)将聚丙烯酸树脂120份、萜烯酚醛树脂1份、环氧树脂1.5份、乙酸乙酯400份混合均匀后涂布于TPU导热胶层2上，得到聚丙烯酸胶层3；
(4)最后在聚丙烯酸胶层3上复合一层厚度为100μm的离型膜4，得到结构如图1所示的具有高粘接性能的散热胶带。
对比例1
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、导热材料35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉22份、氢氧化铝13份；
(2)将导热胶水涂布在厚度为30μm的PET基材上，烘干，得到厚度为25μm的TPU导热胶层；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPU导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(4)最后在聚丙烯酸胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
对比例2
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPE树脂80份、导热材料35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPE导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉22份、氢氧化铝13份；
(2)将TPE导热胶水涂布在厚度为30μm的导热PI基材上，烘干，得到厚度为25μm的TPE导热胶层；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPE导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(4)最后在聚丙烯酸胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到结构如图1所示的具有高粘接性能的散热胶带。
对比例3
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将导热材料35份、聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布在厚度为30μm的导热PI基材上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉22份、氢氧化铝13份；
(2)在聚丙烯酸胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
对比例4
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、导热材料35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉22份、氢氧化铝13份；
(2)将TPU导热胶水涂布在厚度为30μm的导热PI基材上，干燥，得到厚度为25μm的TPU导热胶层；
(3)最后在TPU导热胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
对比例5
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、导热材料35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉22份、氢氧化铝13份；
(2)将TPU导热胶水涂布在厚度为30μm的普通PI基材上，烘干，得到厚度为25μm的TPU导热胶层；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPU导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(4)最后在聚丙烯酸胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
对比例6
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、人工合成石墨粉35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
(2)将TPU导热胶水涂布在厚度为30μm的导热PI基材上，烘干，得到厚度为25μm的TPU导热胶层；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPU导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(4)最后在聚丙烯酸胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
对比例7
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、氢氧化铝35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
(2)将导热胶水涂布在厚度为30μm的导热PI基材上，烘干，得到厚度为25μm的TPU导热胶层；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPU导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(4)最后在聚丙烯酸胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
对比例8
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、氮化硅35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
(2)将导热胶水涂布在厚度为30μm的导热PI基材上，烘干，得到厚度为25μm的TPU导热胶层；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPU导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(4)最后在聚丙烯酸胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
对比例9
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、导热材料35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉22份、氮化硅5份；
(2)将导热胶水涂布在厚度为30μm的导热PI基材上，烘干，得到厚度为25μm的TPU导热胶层；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPU导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(4)最后在胶粘层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
对比例10
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、导热材料35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括氢氧化铝13份、氮化硅5份；
(2)将TPU导热胶水涂布在厚度为30μm的导热PI基材上，烘干，得到厚度为25μm的TPU导热胶层；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPU导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(4)最后在聚丙烯酸胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
对比例11
一种具有强粘接性能的散热胶带，制备方法包括以下步骤：
(1)将TPU树脂80份、导热材料35份、环氧树脂0.7份、甲基异丁基酮100份混合混匀，得到TPU导热胶水；
按照重量份数计算，导热材料包括人工合成石墨粉22份、氢氧化铝13份、氮化硅5份；
(2)将TPU导热胶水涂布在厚度为30μm的导热PI基材上，烘干，得到厚度为25μm的TPU导热胶层；
(3)将聚丙烯酸树脂70份、萜烯酚醛树脂2份、环氧树脂0.9份、乙酸乙酯200份混合均匀后涂布于TPU导热胶层上，烘干，得到聚丙烯酸胶层；
(4)最后在聚丙烯酸胶层上复合一层厚度为60μm的离型膜，得到具有高粘接性能的散热胶带。
测试例
1.实验构建方式
本测试例的参试对象为实施例1-3和对比例1-11所制得的具有强粘接性能的散热胶带，对参试对象进行各项性能测试。
(1)导热系数测试
利用QTM-500导热系数测试仪对实施例1-3和对比例1-11所制得的胶带进行导热系数测试。
(2)粘接力测试
测试方法参照国家标准GB/T2792-2014对胶带进行粘接力测试。
(3)70℃保持力
测试方法参照国家标准GB/T 4851-1998对胶带进行保持力测试。
(4)高温残胶测试
将实施例1-3和对比例1-11所制得的散热胶带裁剪成宽度为25mm，长度为30mm的胶带样品，将胶带样品贴于洁净玻璃板上，并用2kg的辊进行滚压，反复进行3次，在高温高湿环境下(60℃、90％RH)放置7天，撕除胶带并观察胶带的残胶情况。
(5)高温高湿后剥离力测试
测试方法参照国标GB2792-2014，将实施例1-3和对比例1-11所制得的散热胶带裁剪成宽度为25mm，长度为30mm的胶带样品，将胶带样品贴于钢板上，并用质量为2kg的辊进行滚压，反复进行3次，在温度为60℃、相对湿度为90％的环境下放置7天，以300mm/min的速度180°剥离胶带样品。
2.实验结果
表1散热胶带的各项性能测试结果
散热胶带的各项性能测试结果如表1所示。由表1可知，与对比例1-11相比，实施例1-3所制得的具有强粘接性能的散热胶带的导热系数可达0.8-1.0W/(m·K)，背胶对撕不脱落并且粘接力达到15N/25mm，70℃保持力＞48h，在高温高湿(60℃，90％RH)环境下放置7天不脱胶且剥离力保持率达90％以上。上述结果说明，本发明提供的具有强粘接性能的散热胶带通过对胶带结构进行优化，在TPU树脂中加入导热材料制备TPU导热胶层，作为导热功能层，同时利用聚丙烯酸制备聚丙烯酸胶层，作为粘接性功能层，并使用导热PI作为基材，使得制备出来的胶带具有优异的散热性能和强粘接性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但这些修改或替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有强粘接性能的散热胶带，其特征在于：包括TPU导热胶层和聚丙烯酸胶层，所述TPU导热胶层与所述聚丙烯酸胶层相复合。
2.如权利要求1所述具有强粘接性能的散热胶带，其特征在于，按照重量份数计算，用于制备所述TPU导热胶层的原料包括：TPU树脂50～100份，导热材料10～50份，交联剂0.1～2份。
3.如权利要求2所述具有强粘接性能的散热胶带，其特征在于：按照重量份数计算，所述导热材料包括导热石墨10～30份、导热铝粉8～20份，所述导热石墨包括石墨烯、石墨片、人工合成石墨粉、天然石墨、碳管、碳纤维、碳化硅中的至少一种，所述导热铝粉包括氧化铝、氢氧化铝、金属铝粉中的至少一种。
4.如权利要求2所述具有强粘接性能的散热胶带，其特征在于：所述交联剂包括羟甲基树脂、多异氰酸酯、环氧树脂、金属盐类及螯合物、金属有机物中的至少一种。
5.如权利要求1所述具有强粘接性能的散热胶带，其特征在于：所述TPU导热胶层的厚度为5～50μm。
6.如权利要求1所述具有强粘接性能的散热胶带，其特征在于，按照重量份数计算，用于制备所述聚丙烯酸胶层的原料包括：聚丙烯酸树脂70～120份，交联剂0.1～1.5份，增粘树脂1～10份。
7.如权利要求1所述具有强粘接性能的散热胶带，其特征在于：所述聚丙烯酸胶层的厚度为5～50μm。
8.如权利要求1所述具有强粘接性能的散热胶带，其特征在于：还包括导热PI基材，所述导热PI基材、所述TPU导热胶层、所述聚丙烯酸胶层依次相复合。
9.如权利要求8所述具有强粘接性能的散热胶带，其特征在于：所述导热PI基材的厚度为10～50μm，所述导热PI基材的导热系数为0.1～1.0W/(m·K)。
10.如权利要求1所述具有强粘接性能的散热胶带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将用于制备所述TPU导热胶层的原料混合均匀，涂布到基材上，烘干，得到所述TPU导热胶层；
(2)将用于制备所述聚丙烯酸胶层的原料混合均匀，涂布到所述TPU导热胶层上，烘干，得到所述聚丙烯酸胶层；
(3)在所述聚丙烯酸胶层上复合一层离型膜，得到所述具有强粘接性能的散热胶带。
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