CN115651410A - 一种含氟塑料的导热垫片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种含氟塑料的导热垫片，其包括按重量百分比计包括如下组分：5～50wt％树脂、0.5～10wt％交联剂、0.05～5wt％催化剂、0～95wt％导热填料和1～20wt％氟塑料粉末；还公开一种含氟塑料的导热垫片的制备方法。本发明基于氟塑料具有耐磨、耐腐蚀、机械强度高等特点，采用添加氟塑料粉末的补强方式，经过碾压捏合后，促使氟塑料粉末在导热垫片内部形成网状结构，既增加了导热垫片的拉伸强度，又可保证对导热垫片自身导热系数影响小，实现在不影响导热性能的前提下解决传统导热垫片与补强材料剥离的缺陷。

Description

一种含氟塑料的导热垫片及其制备方法

技术领域

本发明涉及导热垫片生产技术领域，具体涉及一种含氟塑料的导热垫片及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，电子元器件的微型化及多功能化对器件的散热性提出更高的要求。器件的散热问题已经成为电信产业面临的技术瓶颈。在器件散热的过程中，热量需要从器件内部经过封装材料和散热器界面再经散热器传递到外部环境。热阻分析表明，器件与散热器之间界面热阻较大。究其原因是固体表面在微观尺度上粗糙不平，两固体表面接触面积小，大部分是充满空气的微小孔隙。为减少空隙内的空气，人们开发了导热界面材料，将界面材料填充于接触面之间，可减少孔隙内的空气，促使整个接触界面形成连续的导热通道，提高电子元器件的散热效率。

研究表明，当导热垫片达到超低硬度时，垫片与散热器的接触热阻变小，更有利于散热，但是材料的拉伸强度变差，需要借助其它材料补强，常见的补强材料如玻璃纤维布，但此种材料会严重影响垫片的接触热阻，并且当其用于高导热垫片时，会发生玻璃纤维布与垫片脱离的现象。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明公开了一种含氟塑料的导热垫片及其制备方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种含氟塑料的导热垫片，其按重量百分比计包括如下组分：5～50wt％树脂、0.5～10wt％交联剂、0.05～5wt％催化剂、0～95wt％导热填料和1～20wt％氟塑料粉末。

上述的含氟塑料的导热垫片，其中所述氟塑料粉末的粒径范围为0.5～50μm，分子量为5000～50000。

上述的含氟塑料的导热垫片，其中所述氟塑料粉末为聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟共聚物、聚三氟氯乙烯中的一种。

上述的含氟塑料的导热垫片，其中所述导热填料为氮化铝、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、碳纤维、石墨烯、金刚石中的一种或几种。

上述的含氟塑料的导热垫片，其中所述树脂为端乙烯基聚二甲基硅氧烷、端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅油、聚氨酯、丙烯酸树脂、乙烯-烯烃共聚物、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚异戊二烯中的一种或几种。

上述的含氟塑料的导热垫片，其中所述交联剂为含氢硅油、双二五硫化剂、双二四硫化剂、过氧化苯甲酰、二异丙苯过氧化物中的一种或几种。

上述的含氟塑料的导热垫片，其中所述催化剂为铂金催化剂或螯合锡。

一种含氟塑料的导热垫片的制备方法，其制备方法用于制备上述的含氟塑料的导热垫片；

其制备方法包括以下步骤：

步骤1，取相应配方量的树脂、交联剂、催化剂、导热填料和氟塑料粉末进行开炼操作，反复定向辊压均匀，得到预成型体；

步骤2，将所述预成型体进行压延成型、硫化后，得到含氟塑料的导热垫片。

上述的含氟塑料的导热垫片的制备方法，其中于所述步骤1中，所述开炼条件为：双辊间距为1～50mm，开炼温度为20～28℃，开炼时间为1～20min，碾压次数为10～100次。

上述的含氟塑料的导热垫片的制备方法，其中于所述步骤2中，所述压延条件为：压延温度为20～30℃，压延速度为0.5～2.5m/min，压延厚度为0.25～10mm；

所述硫化条件为：硫化温度为50～150℃，硫化时间为5～60min。

本发明的有益效果为：本发明基于氟塑料具有耐磨、耐腐蚀、机械强度高等特点，采用添加氟塑料粉末的补强方式，经过碾压捏合后，促使氟塑料粉末在导热垫片内部形成网状结构，既增加了导热垫片的拉伸强度，又可保证对导热垫片自身导热系数影响小，实现在不影响导热性能的前提下解决传统导热垫片与补强材料剥离的缺陷；其中，所述树脂和交联剂在所述催化剂的作用下进行交联反应而形成垫片交联结构，开创性地加入氟塑料粉末进一步构筑形成网状结构，极大程度地优化导热垫片的力学性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，而非对本发明进行限制。

本发明提供的一种含氟塑料的导热垫片，其按重量百分比计包括如下组分：5～50wt％树脂、0.5～10wt％交联剂、0.05～5wt％催化剂、0～95wt％导热填料和1～20wt％氟塑料粉末。

较佳地，所述氟塑料粉末的粒径范围为0.5～50μm，分子量为5000～50000；优选地，所述氟塑料粉末的粒径范围为1～25μm。

进一步地，所述氟塑料粉末为聚四氟乙烯(FTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、全氟共聚物(FEP)、聚三氟氯乙烯(PCTFF)中的一种；优选地，所述氟塑料粉末为聚四氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物。

较佳地，所述导热填料的粒径范围为0.05～500μm；优选地，所述导热填料的粒径范围为0.5～120μm。

进一步地，所述导热填料为氮化铝、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、碳纤维、石墨烯、金刚石中的一种或几种。

较佳地，所述树脂的粘度为50～50000mPa·S，优选为300～2000mPa·S。

进一步地，所述树脂为端乙烯基聚二甲基硅氧烷、端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅油、聚氨酯、丙烯酸树脂、乙烯-烯烃共聚物、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚异戊二烯中的一种或几种；优选地，所述树脂为乙烯基含量0.1～0.8wt％的端乙烯基聚二甲基硅油和/或乙烯基含量0.1～0.8wt％端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷。

较佳地，所述交联剂为含氢硅油、双二五硫化剂、双二四硫化剂、过氧化苯甲酰、二异丙苯过氧化物中的一种或几种；优选地，所述交联剂为含氢量0.03～0.5wt％的含氢硅油。

较佳地，所述催化剂为铂金催化剂或螯合锡；优选地，所述催化剂为浓度0.05～0.5wt％的铂金催化剂。

本发明还公开一种含氟塑料的导热垫片的制备方法，其制备方法用于制备上述的含氟塑料的导热垫片；

其制备方法包括以下步骤：

步骤1，取相应配方量的树脂、交联剂、催化剂、导热填料和氟塑料粉末进行开炼操作，反复定向辊压均匀，得到预成型体；

步骤2，将所述预成型体进行压延成型、硫化后，得到含氟塑料的导热垫片。

较佳地，于所述步骤1中，所述开炼条件为：双辊间距为1～50mm，开炼温度为20～28℃，开炼时间为1～20min，碾压次数为10～100次；优选地，双辊间距为5～20mm，开炼时间为5～10min，碾压次数为30～60次；具体地，所述开炼操作可选用开炼机、捏合机、密炼机中的一种或几种，优选采用开炼机。

较佳地，于所述步骤2中，所述压延条件为：压延温度为20～30℃，压延速度为0.5～2.5m/min，压延厚度为0.25～10mm；优选地，压延速度为1～1.5m/min；具体地，所述压延成型操作优选采用压延机；

所述硫化条件为：硫化温度为50～150℃，硫化时间为5～60min；优选地，硫化温度为80～130℃，硫化时间为10～30min；具体地，所述硫化操作可选用高温隧道炉或平板硫化机。

现根据本发明的制备方法详细描述如下实施例：

实施例1：本实施例提供一种含氟塑料的导热垫片，其按重量百分比计包括如下组分：100g粘度1000mPa·S的端乙烯基聚二甲基硅氧烷、1g含氢量为0.18wt％的含氢硅油、2g浓度为0.2wt％的铂金催化剂、800g平均粒径为45μm的球形氧化铝、100g平均粒径为5μm的氧化锌、200g平均粒径为1μm的氧化铝、5g平均粒径10μm的聚四氟乙烯。

取上述组分放入开炼机中进行开炼操作，反复定向辊压均匀，得到内部呈网状结构的预成型体，其中开炼条件为：双辊间距为15mm，开炼温度为26℃，开炼时间为5min，碾压次数为40次；

再将所述预成型体利用压延机压延成型后，经高温隧道炉120℃、烘烤30min，固化得到含氟塑料的导热垫片；其中，压延条件为：压延温度为25℃，压延速度为1.2m/min，压延厚度为2mm。

实施例2：本实施例提供一种含氟塑料的导热垫片，其按重量百分比计包括如下组分：100g粘度1000mPa·S的端乙烯基聚二甲基硅氧烷、0.8g含氢量为0.18wt％的含氢硅油、2g浓度为0.2wt％的铂金催化剂、800g平均粒径为45μm的球形氧化铝、100g平均粒径为5μm的氧化锌、200g平均粒径为1μm的氧化铝、5g平均粒径10μm的乙烯-聚四氟乙烯共聚物。

取上述组分放入开炼机中进行开炼操作，反复定向辊压均匀，得到内部呈网状结构的预成型体，其中开炼条件为：双辊间距为15mm，开炼温度为26℃，开炼时间为10min，碾压次数为40次；

再将所述预成型体利用压延机压延成型后，经高温隧道炉120℃、烘烤30min，固化得到含氟塑料的导热垫片；其中，压延条件为：压延温度为25℃，压延速度为1.2m/min，压延厚度为2mm。

对比例1：本对比例提供一种普通导热垫片，其按重量百分比计包括如下组分：100g粘度1000mPa·S的端乙烯基聚二甲基硅氧烷、1g含氢量为0.18wt％的含氢硅油、2g浓度为0.2wt％的铂金催化剂、800g平均粒径为45μm的球形氧化铝、100g平均粒径为5μm的氧化锌、200g平均粒径为1μm的氧化铝。

取上述组分放入开炼机中进行开炼操作，反复定向辊压均匀，得到内部呈网状结构的预成型体，其中开炼条件为：双辊间距为15mm，开炼温度为26℃，开炼时间为5min，碾压次数为40次；

再将所述预成型体利用压延机压延成型后，经高温隧道炉120℃、烘烤30min，固化得到普通导热垫片；其中，压延条件为：压延温度为25℃，压延速度为1.2m/min，压延厚度为2mm。

对实施例1-2制得的含氟塑料的导热垫片、即对比例1制得的普通导热垫片进行基本性能参数测定，详细测试结果如表1所示。

表1基本性能参数测定结果

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术手段和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含氟塑料的导热垫片，其特征在于，其按重量百分比计包括如下组分：5～50wt％树脂、0.5～10wt％交联剂、0.05～5wt％催化剂、0～95wt％导热填料和1～20wt％氟塑料粉末。

2.根据权利要求1所述的含氟塑料的导热垫片，其特征在于，所述氟塑料粉末的粒径范围为0.5～50μm，分子量为5000～50000。

3.根据权利要求2所述的含氟塑料的导热垫片，其特征在于，所述氟塑料粉末为聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟共聚物、聚三氟氯乙烯中的一种。

4.根据权利要求3所述的含氟塑料的导热垫片，其特征在于，所述导热填料为氮化铝、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、碳纤维、石墨烯、金刚石中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的含氟塑料的导热垫片，其特征在于，所述树脂为端乙烯基聚二甲基硅氧烷、端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅油、聚氨酯、丙烯酸树脂、乙烯-烯烃共聚物、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚异戊二烯中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的含氟塑料的导热垫片，其特征在于，所述交联剂为含氢硅油、双二五硫化剂、双二四硫化剂、过氧化苯甲酰、二异丙苯过氧化物中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的含氟塑料的导热垫片，其特征在于，所述催化剂为铂金催化剂或螯合锡。

8.一种含氟塑料的导热垫片的制备方法，其特征在于，其制备方法用于制备权利要求1～7任一所述的含氟塑料的导热垫片；

其制备方法包括以下步骤：

步骤1，取相应配方量的树脂、交联剂、催化剂、导热填料和氟塑料粉末进行开炼操作，反复定向辊压均匀，得到预成型体；

步骤2，将所述预成型体进行压延成型、硫化后，得到含氟塑料的导热垫片。

9.根据权利要求8所述的含氟塑料的导热垫片的制备方法，其特征在于，于所述步骤1中，所述开炼条件为：双辊间距为1～50mm，开炼温度为20～28℃，开炼时间为1～20min，碾压次数为10～100次。

10.根据权利要求9所述的含氟塑料的导热垫片的制备方法，其特征在于，于所述步骤2中，所述压延条件为：压延温度为20～30℃，压延速度为0.5～2.5m/min，压延厚度为0.25～10mm；

所述硫化条件为：硫化温度为50～150℃，硫化时间为5～60min。