CN115139579A - 一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115139579A
CN115139579A CN202210681637.6A CN202210681637A CN115139579A CN 115139579 A CN115139579 A CN 115139579A CN 202210681637 A CN202210681637 A CN 202210681637A CN 115139579 A CN115139579 A CN 115139579A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silica gel
thermal
graphene
conductivity
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210681637.6A
Other languages
English (en)
Inventor
赵云峰
李兆强
韩冰
曾域
华彧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Taijinuo New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Suzhou Taijinuo New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Taijinuo New Material Technology Co ltd filed Critical Suzhou Taijinuo New Material Technology Co ltd
Priority to CN202210681637.6A priority Critical patent/CN115139579A/zh
Publication of CN115139579A publication Critical patent/CN115139579A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
    • B32B9/007—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile comprising carbon, e.g. graphite, composite carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/04—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles consisting of at least two parts of chemically or physically different materials, e.g. having different densities
    • B29C44/06—Making multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3403—Foaming under special conditions, e.g. in sub-atmospheric pressure, in or on a liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/60—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J183/00—Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J183/04—Polysiloxanes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2505/00—Use of metals, their alloys or their compounds, as filler
    • B29K2505/02—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2505/00—Use of metals, their alloys or their compounds, as filler
    • B29K2505/08—Transition metals
    • B29K2505/10—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2009/00—Layered products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/24—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer not being coherent before laminating, e.g. made up from granular material sprinkled onto a substrate
    • B32B2037/243—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B2038/0052—Other operations not otherwise provided for
    • B32B2038/0084—Foaming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2266/00—Composition of foam
    • B32B2266/04—Inorganic
    • B32B2266/057—Silicon-containing material, e.g. glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/558—Impact strength, toughness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0812—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
    • C08K2003/282—Binary compounds of nitrogen with aluminium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用，所述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料由石墨烯层与硅胶导热泡棉层交替层叠复合得到。本发明提供的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料为多重层状结构，具有优良的导热性能和缓冲减震性能，实现了导热和缓冲功能的集成，作为热界面材料使用具有极大的市场应用前景。

Description

一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与 应用
技术领域
本发明属于层状产品技术领域，具体涉及一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
传感器、雷达、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等都是高发热部件，设备的工作性能和可靠性取决于热量能否快速导出。由于元件表面粗糙造成热源和散热器件之间的界面是有限的点接触，散热面积极小，而空气又是热的不良导体，因此需要热界面材料来有效地弥合界面空隙，形成良好的导热通路。另一方面，一些产品如汽车总是在震动较大的情况下工作，震动可能导致电子元件失效，因此需要热界面材料具有优异的减震缓冲效果。
当前常见的泡棉缓冲材料导热系数一般为0.1W/mK左右，不能满足热界面导热需求，而导热垫片等热界面材料虽然导热系数能够满足散热需求，但不具备力学缓冲功能，因此，需要开发具有高导热性能及减震缓冲性能的热界面材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用，所述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料具有优异的导热性能，并且缓冲减震效果好。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料，所述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料由石墨烯层与硅胶导热泡棉层交替层叠复合得到。
按上述方案，所述石墨烯层为市售石墨膜或石墨烯膜，导热系数为600～2000W/mK，石墨烯层厚度为2-100μm。
按上述方案，所述硅胶导热泡棉层由硅胶泡棉与导热填料复合得到，其中导热填料的质量百分含量为5～90％，厚度为10-1000μm。
按上述方案，所述导热填料为氧化铝，氮化铝，氮化硼，碳化硅，氮化硼，石墨烯，碳纤维，铝粉，铜粉，金刚石颗粒中的一种或几种，粒径为0.5-200μm。
按上述方案，所述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中石墨烯层的层数为10-100层。
按上述方案，所述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料厚度为0.5-5mm。
本发明还包括上述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料的制备方法，具体步骤如下：
3)制备硅胶涂层原料：
S1、将发泡硅胶A组分与导热填料混合均匀，得到导热填料填充A组分硅胶；
S2、将发泡硅胶B组分与导热填料混合均匀，得到导热填料填充B组分硅胶；
S3、将S1所得导热填料填充A组分硅胶与S2所得导热填料填充B组分硅胶在低于发泡温度下充分混合均匀，得到硅胶涂层原料；
4)制备高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料：将步骤1)所得硅胶涂层原料取出部分涂覆于石墨烯层表面形成硅胶涂层，在硅胶涂层上覆盖一层石墨烯层，重复上述步骤，形成石墨烯层与硅胶涂层交替层叠的复合层状结构；
5)将步骤2)所得复合层状结构在施加压力条件下发泡，最后切割、包装得到高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料。
按上述方案，S1所述发泡硅胶A组分由乙烯基硅油、卡斯特催化剂和发泡剂组成，所述乙烯基硅油粘度为10～500Pa·s，所述发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯，偶氮二甲酸钡，偶氮二异丁睛，对甲苯磺酰肼，碳酸氢铵中的一种或几种的混合物。
按上述方案，所述乙烯基硅油、卡斯特催化剂与发泡剂的质量比为100：0.001～0.005：5～15。
按上述方案，S1所述导热填料填充A组分硅胶中导热填料的质量百分含量为5～90％。
按上述方案，S2所述发泡硅胶B组分由含氢硅油、抑制剂和发泡剂组成，所述含氢硅油含氢量为0.3～0.5wt％，粘度为20～500Pa·s，含氢硅油中苯基含氢硅油质量百分含量＞50％，所述抑制剂为1-乙炔基环己醇，所述发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯，偶氮二甲酸钡，偶氮二异丁睛，对甲苯磺酰肼，碳酸氢铵中的一种或几种的混合物。
按上述方案，所述含氢硅油、抑制剂与发泡剂的质量比为100：0.001～0.005：5～15。
按上述方案，S2所述导热填料填充B组分硅胶中导热填料的质量百分含量与S1所述导热填料填充A组分硅胶中导热填料的质量百分含量相同。
按上述方案，S3所述导热填料填充A组分硅胶与导热填料填充B组分硅胶质量比为0.66～3：1。
按上述方案，步骤2)所述硅胶涂层厚度为0.1-5mm。
按上述方案，步骤3)施加压力为100-500千帕，所述发泡温度为25-150℃，发泡时间为5-200分钟。
本发明还包括上述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料作为热界面材料的应用，使用过程中，所述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中的石墨烯层垂直于热源设置。
本发明将氧化铝、氮化铝、铝粉、铜粉等导热颗粒填充制备导热硅胶泡棉，同时将导热硅胶泡棉与石墨烯膜复合，形成石墨烯-导热泡棉复合层状结构，作为热界面材料使用过程中使石墨烯膜与热源垂直设置，在导热硅胶泡棉中导热颗粒在压力下互相搭接构筑成连续导热通路，而垂直排列的多层石墨烯膜构成高效导热通路，这种多重导热路径使得复合材料具有优异的导热性能，同时，导热硅胶泡棉自身的孔洞结构保障了复合材料具有优异的缓冲减震性能。在泡棉制备过程中添加苯基含氢硅油，通过苯基含氢硅油所含苯环与石墨烯产生较强π-π相互作用，增加石墨烯层与硅胶泡棉的结合性，避免分层。
本发明的有益效果在于：1、本发明提供的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料为多重层状结构，具有优良的导热性能和缓冲减震性能(导热系数1.5～3W/mK)，实现了导热和缓冲功能的集成，作为热界面材料使用具有极大的市场应用前景。2、本发明的制备方法工艺简单，成本较低，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料的结构示意图；
图2为实施例1所制备的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中硅胶导热泡棉层的截面照片；
图3为实施例2所制备的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中硅胶导热泡棉层的扫描电子显微镜图；
图4为实施例3所制备的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中硅胶导热泡棉层的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用石墨烯膜购自武汉汉烯科技有限公司，导热系数为1300W/mK。
实施例1
一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料，由石墨烯层与硅胶导热泡棉层交替层叠复合得到，其中硅胶导热泡棉层分布有大量孔洞，还含有大量导热颗粒铝粉，其结构示意图如图1所示，具体制备步骤如下：
1)制备硅胶涂层原料：
S1、将50克A组分硅胶(粘度为50Pa·s的乙烯基硅油45.4克、偶氮二甲酸二异丙酯4.5克、卡斯特催化剂0.1毫克)与50克铝粉(10μm)混合，电磁搅拌5分钟，得到铝粉填充A组分硅胶；
S2、将50克B组分硅胶(含氢量为0.3wt％、粘度为50Pa·s、苯基含氢硅油含量60wt％的含氢硅油45.4克、偶氮二甲酸二异丙酯4.5克、抑制剂1-乙炔基环己醇0.1毫克)与50克铝粉(10μm)混合，电磁搅拌5分钟，得到铝粉填充B组分硅胶；
S3、将步骤S1所得铝粉填充A组分硅胶与步骤S2所得铝粉填充B组分硅胶混合，在烧杯中电磁搅拌2分钟充分混合，控制混合温度小于20℃，得到50％铝粉填充A+B组分硅胶；
2)制备高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料：将步骤1)所得A+B组分硅胶用涂膜机涂覆于石墨烯膜(厚度为50μm)表面形成硅胶涂层，控制硅胶涂层厚度为0.2毫米，在硅胶涂层之上覆盖一层石墨烯膜，然后重复之前步骤20次，最上层为石墨烯膜，形成21层石墨烯膜中间夹20层硅胶涂层的石墨烯膜-硅胶复合层状结构，总厚度为5厘米左右；
3)在步骤2)所得石墨烯膜-硅胶复合层状结构上用石英板压实(控制压强为350千帕)，再放入烘箱中发泡，于30-35℃下发泡2小时，发泡后石墨烯膜-硅胶复合层状结构的厚度为15厘米左右，之后采用切刀垂直进行切割，控制切割厚度为5毫米，铺平后形成石墨烯膜垂直排列的石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料。
用刀模将本实施例制备的石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料切割成直径为3厘米的圆形垫片，在热流法导热系数测试仪上测试出其导热系数为2.2W/mK。将该圆形垫片置于夹具中在力学性能测试机上测试其压缩应变性能，参照《GB/T18942.1-2003-高聚物多孔弹性材料压缩应力应变特性的测定》，测得50％形变下应力为91KPa，样品反复压缩1000次后仍能恢复98％以上，展现了良好的力学性能。
图2为本实施例制备的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中硅胶导热泡棉层的截面光学照片，显示硅胶导热泡棉层内部存在大量的孔洞，并且硅胶导热泡棉层内均匀分布有大量导热颗粒铝粉。
实施例2
一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料，其制备方法步骤如下：
1)制备硅胶涂层原料：
S1、将50克A组分硅胶(粘度为50Pa·s的乙烯基硅油45克、碳酸氢铵5克、卡斯特催化剂0.1毫克)与60克氮化铝粉(5μm)混合，在双行星混胶机中混合10分钟，得到氮化铝粉填充A组分硅胶；
S2、将50克B组分硅胶(含氢量为0.5wt％、粘度为50Pa·s、苯基含氢硅油含量60wt％的含氢硅油45克、碳酸氢铵5克、抑制剂1-乙炔基环己醇0.1毫克)与60克氮化铝粉(5μm)混合，双行星混胶机中混合10分钟，得到铝粉填充B组分硅胶；
S3、将步骤S1所得氮化铝粉填充A组分硅胶与步骤S2所得氮化铝粉填充B组分硅胶混合，在烧杯中电磁搅拌2分钟充分混合，得到54.5％氮化铝粉填充A+B组分硅胶；
2)制备高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料：将步骤1)所得A+B组分硅胶用涂膜机涂覆于石墨烯膜(厚度为100μm)表面形成硅胶涂层，控制硅胶涂层厚度为0.5毫米，在硅胶涂层之上覆盖一层石墨烯膜，然后重复之前步骤15次，最上层为石墨烯膜，形成16层石墨烯膜中间夹15层硅胶涂层的石墨烯膜-硅胶复合层状结构，总厚度为9厘米左右；
3)在步骤2)所得石墨烯膜-硅胶复合层状结构上用石英板压实(控制压强为350千帕)，再放入烘箱中发泡，于60℃下发泡1小时，发泡后石墨烯膜-硅胶复合层状结构的厚度为20厘米左右，之后采用切刀垂直进行切割，控制切割厚度为3毫米，铺平后形成石墨烯膜垂直排列的石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料。
用刀模将本实施例制备的石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料切割成直径为3厘米的圆形垫片，在热流法导热系数测试仪上测试出其导热系数为2.5W/mK。将该圆形垫片置于夹具中在力学性能测试机上测试其压缩应变性能，测得50％形变下应力为80KPa，样品反复压缩1000次后仍能恢复97％以上，展现了良好的力学性能。
图3为本实施例制备的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中硅胶导热泡棉层的内部扫描电子显微镜图，显示硅胶导热泡棉层内部存在许多微孔，并且硅胶导热泡棉层内均匀分布有大量导热颗粒氮化铝粉。
实施例3
一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料，其制备方法步骤如下：
1)制备硅胶涂层原料：
S1、将50克A组分硅胶(粘度为50Pa·s的乙烯基硅油45克、偶氮胺基苯5克、卡斯特催化剂0.1毫克)与30克长度为200μm的碳纤维微粉混合，在双行星混胶机中混合20分钟，得到碳纤维填充A组分硅胶；
S2、将50克B组分硅胶(含氢量为0.5wt％、粘度为50Pa·s、苯基含氢硅油含量60wt％的含氢硅油45克、偶氮胺基苯5克、抑制剂1-乙炔基环己醇0.1毫克)与30克长度为200μm的碳纤维微粉混合，双行星混胶机中混合20分钟，得到碳纤维填充B组分硅胶；
S3、将步骤S1所得碳纤维填充A组分硅胶与步骤S2所得碳纤维填充B组分硅胶混合，在烧杯中电磁搅拌2分钟充分混合，得到37.5％碳纤维填充A+B组分硅胶；
2)制备高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料：将步骤1)所得A+B组分硅胶用涂膜机涂覆于石墨烯膜(厚度为100μm)表面形成硅胶涂层，控制硅胶涂层厚度为0.3毫米，在硅胶涂层之上覆盖一层石墨烯膜，然后重复之前步骤50次，最上层为石墨烯膜，形成51层石墨烯膜中间夹50层硅胶涂层的石墨烯膜-硅胶复合层状结构，总厚度为7厘米左右；
3)在步骤2)所得石墨烯膜-硅胶复合层状结构上用石英板压实(控制压强为500千帕)，再放入烘箱中发泡，于110℃下发泡1小时，发泡后石墨烯膜-硅胶复合层状结构的厚度为20厘米左右，之后采用切刀垂直进行切割，控制切割厚度为3毫米，铺平后形成石墨烯膜垂直排列的石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料。
用刀模将本实施例制备的石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料切割成直径为3厘米的圆形垫片，在热流法导热系数测试仪上测试出其导热系数为3W/mK。将该圆形垫片置于夹具中在力学性能测试机上测试其压缩应变性能，测得50％形变下应力为95KPa，样品反复压缩1000次后仍能恢复98％以上，展现了良好的力学性能。
图4为本实施例制备的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中硅胶导热泡棉层的内部的扫描电子显微镜照片，可以清晰地显示硅胶导热泡棉层内部存在许多微孔，并且硅胶导热泡棉层内均匀分布有大量碳纤维。

Claims (10)

1.一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料，其特征在于，所述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料由石墨烯层与硅胶导热泡棉层交替层叠复合得到。
2.根据权利要求1所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料，其特征在于，所述石墨烯层为市售石墨膜或石墨烯膜，导热系数为600～2000W/mK，石墨烯层厚度为2-100μm；所述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中石墨烯层的层数为10-100层。
3.根据权利要求1所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料，其特征在于，所述硅胶导热泡棉层由硅胶泡棉与导热填料复合得到，其中导热填料的质量百分含量为5～90％，厚度为10-1000μm；所述导热填料为氧化铝，氮化铝，氮化硼，碳化硅，氮化硼，石墨烯，碳纤维，铝粉，铜粉，金刚石颗粒中的一种或几种，粒径为0.5-200μm。
4.一种权利要求1-3任一项所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)制备硅胶涂层原料：
S1、将发泡硅胶A组分与导热填料混合均匀，得到导热填料填充A组分硅胶；
S2、将发泡硅胶B组分与导热填料混合均匀，得到导热填料填充B组分硅胶；
S3、将S1所得导热填料填充A组分硅胶与S2所得导热填料填充B组分硅胶在低于发泡温度下充分混合均匀，得到硅胶涂层原料；
2)制备高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料：将步骤1)所得硅胶涂层原料取出部分涂覆于石墨烯层表面形成硅胶涂层，在硅胶涂层上覆盖一层石墨烯层，重复上述步骤，形成石墨烯层与硅胶涂层交替层叠的复合层状结构；
3)将步骤2)所得复合层状结构在施加压力条件下发泡，最后切割、包装得到高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料。
5.根据权利要求4所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料的制备方法，其特征在于，S1所述发泡硅胶A组分由乙烯基硅油、卡斯特催化剂和发泡剂组成，所述乙烯基硅油粘度为10～500Pa·s，所述发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯，偶氮二甲酸钡，偶氮二异丁睛，对甲苯磺酰肼，碳酸氢铵中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求4所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料的制备方法，其特征在于，S1所述导热填料填充A组分硅胶中导热填料的质量百分含量为5～90％。
7.根据权利要求4所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料的制备方法，其特征在于，S2所述发泡硅胶B组分由含氢硅油、抑制剂和发泡剂组成，所述含氢硅油含氢量为0.3～0.5wt％，粘度为20～500Pa·s，含氢硅油中苯基含氢硅油质量百分含量＞50％，所述抑制剂为1-乙炔基环己醇，所述发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯，偶氮二甲酸钡，偶氮二异丁睛，对甲苯磺酰肼，碳酸氢铵中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求4所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料的制备方法，其特征在于，S3所述导热填料填充A组分硅胶与导热填料填充B组分硅胶质量比为0.66～3：1。
9.根据权利要求4所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)施加压力为100-500千帕，所述发泡温度为25-150℃，发泡时间为5-200分钟。
10.一种权利要求1-3任一项所述的高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料作为热界面材料的应用，其特征在于，使用过程中，所述高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料中的石墨烯层垂直于热源设置。
CN202210681637.6A 2022-06-15 2022-06-15 一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用 Pending CN115139579A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210681637.6A CN115139579A (zh) 2022-06-15 2022-06-15 一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210681637.6A CN115139579A (zh) 2022-06-15 2022-06-15 一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115139579A true CN115139579A (zh) 2022-10-04

Family

ID=83408395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210681637.6A Pending CN115139579A (zh) 2022-06-15 2022-06-15 一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115139579A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115441098A (zh) * 2022-10-10 2022-12-06 东莞市鸿亿导热材料有限公司 一种石墨导热组件及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104231633A (zh) * 2014-10-16 2014-12-24 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 一种石墨烯有机硅树脂导电复合材料
CN105566584A (zh) * 2015-06-09 2016-05-11 天津城建大学 一种高强度、高隔热、高透光聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法
CN205467591U (zh) * 2016-01-20 2016-08-17 牟乐志 一种绝缘导热片
CN106715552A (zh) * 2014-09-30 2017-05-24 积水化学工业株式会社 电子设备用导热性发泡体片
CN108819360A (zh) * 2018-04-20 2018-11-16 哈尔滨理工大学 一种层状交替结构的石墨烯导热膜/导热硅胶膜复合材料及其制备方法
CN108841138A (zh) * 2018-06-07 2018-11-20 上海大学 一种石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料的制备方法
CN109986866A (zh) * 2018-11-29 2019-07-09 安徽荣泽科技有限公司 一种高温导热膜的制作工艺
CN110294935A (zh) * 2018-11-19 2019-10-01 浙江天易新材料有限公司 一种高导热发泡硅胶材料的成型方法
CN112745611A (zh) * 2020-12-24 2021-05-04 辛格顿(常州)新材料科技有限公司 一种新能源汽车用低密度导热缓冲材料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106715552A (zh) * 2014-09-30 2017-05-24 积水化学工业株式会社 电子设备用导热性发泡体片
CN104231633A (zh) * 2014-10-16 2014-12-24 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 一种石墨烯有机硅树脂导电复合材料
CN105566584A (zh) * 2015-06-09 2016-05-11 天津城建大学 一种高强度、高隔热、高透光聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法
CN205467591U (zh) * 2016-01-20 2016-08-17 牟乐志 一种绝缘导热片
CN108819360A (zh) * 2018-04-20 2018-11-16 哈尔滨理工大学 一种层状交替结构的石墨烯导热膜/导热硅胶膜复合材料及其制备方法
CN108841138A (zh) * 2018-06-07 2018-11-20 上海大学 一种石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料的制备方法
CN110294935A (zh) * 2018-11-19 2019-10-01 浙江天易新材料有限公司 一种高导热发泡硅胶材料的成型方法
CN109986866A (zh) * 2018-11-29 2019-07-09 安徽荣泽科技有限公司 一种高温导热膜的制作工艺
CN112745611A (zh) * 2020-12-24 2021-05-04 辛格顿(常州)新材料科技有限公司 一种新能源汽车用低密度导热缓冲材料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115441098A (zh) * 2022-10-10 2022-12-06 东莞市鸿亿导热材料有限公司 一种石墨导热组件及其制备方法
CN115441098B (zh) * 2022-10-10 2023-10-20 东莞市鸿亿导热材料有限公司 一种石墨导热组件及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106810877B (zh) 一种导热界面材料及其应用
CN109913185B (zh) 一种含导热膜的多层结构导热复合材料及其制备方法
CN113150544B (zh) 一种定向排列氮化硼@聚多巴胺@银杂化纳米片柔性热界面材料及其制备方法
JP2021090066A (ja) 熱伝導性シート及びその製造方法
CN110951254A (zh) 氮化硼复合高导热绝缘高分子复合材料及其制备方法
Lin et al. Construction of a 3D interconnected boron nitride nanosheets in a PDMS matrix for high thermal conductivity and high deformability
CN112679765B (zh) 一种具有高法向热导率、高弹性的导热垫片的制备方法
WO2021065522A1 (ja) 熱伝導性シート及びその製造方法
KR101886435B1 (ko) 팽창 그라파이트에 팽창 고분자 비드가 충전된 하이브리드 필러를 함유한 고방열 복합재 및 그 제조방법
CN103740110A (zh) 一种定向柔性导热材料及其成型工艺和应用
CN107254172A (zh) 导热性片材
CN113183544A (zh) 导热垫片及其制备方法
CN115139579A (zh) 一种高导热石墨烯/硅胶泡棉多层复合材料及其制备方法与应用
Zhang et al. Thermal conductivity and mechanical properties of low-density silicone rubber filled with Al2O3 and graphene nanoplatelets
CN113147115A (zh) 导热垫片及其制备方法
WO2022120700A1 (zh) 一种石墨取向型热界面材料的制备方法
Li et al. Liquid bridge: liquid metal bridging spherical BN largely enhances the thermal conductivity and mechanical properties of thermal interface materials
CN112279563A (zh) 可控压缩形变法取向碳纤维制备纵向高导热垫片的制备方法
CN114148044A (zh) 石墨烯复合导热垫片及其制备方法
CN113817327A (zh) 一种石墨烯基复合材料导热垫的制备方法
CN112322258A (zh) 一种石墨烯导热硅胶片及其制备方法
JP6978148B1 (ja) 熱伝導性シート及びその製造方法
CN111674115B (zh) 一种人工石墨片高取向排列的导热片及其制备方法
CN113337121A (zh) 绝缘导热垫片及其制备方法
CN112724680A (zh) 一种石墨取向型热界面材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination