CN115873305B - 一种导热粉、高导热可回弹垫片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及导热垫片技术领域，尤其是一种导热粉、高导热可回弹垫片及制备方法；所述导热粉的质量百分含量组成如下：导热陶瓷纤维粉5‑20wt%；球形陶瓷粉79‑94wt%；助熔剂1wt%。本发明中的导热粉，实现了将线性导热和“孤岛”导热变成线性支链网状导热，显著提高了导热性能。本发明中的高导热可回弹垫片，通过添加本发明中制备的导热粉实现了在极低的添加量下获得高导热性能，解决了回弹性差的问题。本发明做出的产品的力学性能上具有40%以上的回弹性，同时具有大压缩比；热的传递路径在产品受力的情况下也能保持，即一种柔性的导热通路。
Description
技术领域
本发明涉及导热垫片技术领域，尤其是一种导热粉、高导热可回弹垫片及制备方法。
背景技术
现有高导热垫片的高导热是通过导热粉体的高填充来实现的，必然导致垫片的回弹性非常差。纤维状导热粉想要获得高导热必须经过定向，使“热”纤维长度方向传递。而实现纤维定向，制造成本非常高。
碳基的纤维导热粉比如，碳纤维、碳纳米管都是导电的。做成的导热材料绝缘性差，实际应用收到诸多限制。
发明内容
本发明的目的是：提供一种导热粉及其制备方法，用于解决上述技术问题的中的至少一个。
一种导热粉，所述导热粉的质量百分含量组成如下：
导热陶瓷纤维粉 5-20wt％；
球形陶瓷粉 79-94wt％；
助熔剂 1wt％。
进一步的，所述导热陶瓷纤维和球形陶瓷粉的材料选自球形氧化铝、球形氧化铝、球形氮化铝中的一种或几种。
进一步的，所述助熔剂选自纳米气相白炭黑、纳米氧化锌和纳米高岭土中的一种。
一种导热粉的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将导热陶瓷纤维粉、球形陶瓷粉和助熔剂，混合均匀后在马沸炉中烧结，形成导热陶瓷纤维与球形陶瓷粉体连接的结构，即形成类似支链网状结构；烧结产生的团聚经过球磨机破碎、筛选得到所述导热粉。用球磨机进行破碎并不会对支链网状结构造成破坏，只是把团聚的导热粉打散。
进一步的，所述导热粉为D50在12～20μm的混合导热粉。
近一步的，所述烧结温度为700-1800℃，烧结时间为8-24h，烧结结束后即进入球磨破碎工序。烧结温度700～1800℃，温度低于700℃不足以发生粘结反应，温度高于1800℃可能发生熔融。烧结时间根据投料量从8～24小时调整，烧结结束后即进入球磨破碎工序，在破碎的过程冷却。
本发明的另一个目的是：提供一种高导热可回弹垫片及其制备方法，用于解决上述技术问题的中的至少一个。
采用的技术方案如下：
一种高导热可回弹垫片，添加有上述导热粉，所述可回弹垫片的导热系数至少为6～9W/(m·K)。
进一步的，其质量百分含量组成如下：
乙烯基硅橡胶 40-90wt％；
导热粉 10-60wt％；
所述乙烯基硅橡胶中添加有0.2wt％的固化剂；
所述固化剂选用铂金体系或过氧化物体系，铂金体系包括：铂金催化剂和含氢硅油；过氧化物体系包括BPO、双二四等。
进一步的，所述制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅橡胶、导热粉通过搅拌机混合均匀，搅拌速率为10-30rad/min，时间为30-60min，混合的胶料通过压延机压成片状，烘烤得到高导热可回弹垫片。
进一步的，所述烘烤的温度为100-135℃，烘烤时间为10-30min。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
本发明中的导热粉，实现了将线性导热和“孤岛”导热变成线性支链网状导热，显著提高了导热性能。
本发明中的高导热可回弹垫片，通过添加本发明中制备的导热粉实现了在极低的添加量下获得高导热性能，极低的填充量必然获得高回弹，比如普通导热粉(例如氧化铝等金属氧化物)做到6W/(m·K)，填充量要达到96wt％，这种情况下回弹性就差(回弹性就是材料受压力压缩，当压力撤销后，材料恢复到原始厚度的能力)。本发明设想的特制导热粉填充量40wt％，导热就可以达到6W/(m·K)，从而解决了回弹性差的问题。
本发明做出的产品的力学性能上具有40％以上的回弹性，同时具有大压缩比；热的传递路径在产品受力的情况下也能保持，即一种柔性的导热通路。导热粉质量份数低具有低介电特性。不需要定向，生产成本低，加工性高，填补了导热行业的空白。
附图说明
图1为本发明中的具有支链网状结构的导热粉内的导热示意图。
图2为本发明中的导热粉的结构示意图。
图3为高导热可回弹导热垫片截面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
一种导热粉，所述导热粉的质量百分含量组成如下：
导热陶瓷纤维粉 5-20wt％；
球形陶瓷粉 79-94wt％；
助熔剂 1wt％。
上述导热粉的制备方法，包括以下步骤：
将导热陶瓷纤维粉、球形陶瓷粉和助熔剂，混合均匀后在马沸炉中烧结，形成导热陶瓷纤维与球形陶瓷粉体连接的结构，即形成类似支链网状结构；烧结产生的团聚经过球磨机破碎、筛选得到所述导热粉。
导热粉的反应机理是基于陶瓷化反应：当温度从600℃进一步升高到助熔剂的熔融温度时，助熔剂熔融形成液相物质，熔融的助熔剂在陶瓷纤维与球形陶瓷粉体之间形成一种“桥接”结构。助溶剂包括纳米玻璃粉、纳米氧化锌、纳米硼酸锌等熔融温度比陶瓷熔融温度低的纳米材料。
实施例1
请参阅图1至图2，本实施例中的导热粉的质量百分含量组成如下：
导热陶瓷纤维粉 5wt％；
球形陶瓷粉 94wt％；
助熔剂 1wt％。
导热陶瓷纤维和球形陶瓷粉的材料选用球形氧化铝。
助熔剂包括纳米玻璃粉。
上述导热粉的制备方法，包括以下步骤：
将导热陶瓷纤维粉、球形陶瓷粉和助熔剂，混合均匀后在700℃的马沸炉中烧结，形成导热陶瓷纤维与球形陶瓷粉体连接的结构，即形成类似支链网状结构；烧结产生的团聚经过破碎、筛选得到所述导热粉。
请参阅图3，本实施例中的高导热可回弹垫片，其质量百分含量组成如下：
乙烯基硅橡胶 40wt％；
导热粉 60wt％；
所述乙烯基硅橡胶中添加有0.2wt％的固化剂，固化剂选用铂金固化剂A/B，铂金体系包括：铂金催化剂、含氢硅油。
上述高导热可回弹垫片的制备方法，包括以下步骤：
将乙烯基硅橡胶、导热粉通过搅拌机混合均匀，搅拌速率为10rad/min，时间为60min，混合的胶料通过压延机压成片状，烘烤得到高导热可回弹垫片，烘烤温度为100℃，烘烤时间为30min。
对本实施例中的高导热可回弹垫片进行性能测试，回弹性测试方法：设备精度要求：设备具有精细位置控制能力且精度低于①位移测量精度：±0.01mm或位移的0.05％(取较大值)；②试验速度精度：(零或恒定载荷)：设定速度的±0.1％；工装要求：Al-Al，表面粗糙度Ra0.8；压缩速率25.4mm/min，样品尺寸25*25*2mm，压头尺寸25*25mm，压缩量50％，停留时间10min后释放压力，记录30min回弹量。
导热测试方法：ASTM D5470。
检测结果为：回弹性40％，导热6W/(m·K)。
实施例2
请参阅图1至图2，本实施例中的导热粉的质量百分含量组成如下：
导热陶瓷纤维粉 15wt％；
球形陶瓷粉 84wt％；
助熔剂 1wt％。
导热陶瓷纤维和球形陶瓷粉的材料选用球形氧化铝。
助熔剂选用纳米氧化锌。
上述导热粉的制备方法，包括以下步骤：
将导热陶瓷纤维粉、球形陶瓷粉和助熔剂，混合均匀后在700℃的马沸炉中烧结，形成导热陶瓷纤维与球形陶瓷粉体连接的结构，即形成类似支链网状结构；烧结产生的团聚经过破碎、筛选得到所述导热粉。
请参阅图3，本实施例中的高导热可回弹垫片，其质量百分含量组成如下：
乙烯基硅橡胶 60wt％；
导热粉 40wt％；
所述乙烯基硅橡胶中添加有0.2wt％的固化剂，固化剂选用铂金固化剂A/B，铂金体系包括：铂金催化剂、含氢硅油。
上述高导热可回弹垫片的制备方法，包括以下步骤：
将乙烯基硅橡胶、导热粉通过搅拌机混合均匀，搅拌速率为20rad/min，时间为45min，混合的胶料通过压延机压成片状，烘烤得到高导热可回弹垫片，烘烤温度为125℃，烘烤时间为20min。
对本实施例中的高导热可回弹垫片进行性能测试，回弹性测试方法：设备精度要求：设备具有精细位置控制能力且精度低于①位移测量精度：±0.01mm或位移的0.05％(取较大值)；②试验速度精度：(零或恒定载荷)：设定速度的±0.1％；工装要求：Al-Al，表面粗糙度Ra0.8；压缩速率25.4mm/min，样品尺寸25*25*2mm，压头尺寸25*25mm，压缩量50％，停留时间10min后释放压力，记录30min回弹量。
导热测试方法：ASTM D5470。
检测结果为：回弹性50％，导热7W/(m·K)。
实施例3
请参阅图1至图2，本实施例中的导热粉的质量百分含量组成如下：
导热陶瓷纤维粉 20wt％；
球形陶瓷粉 79wt％；
助熔剂 1wt％。
所述导热陶瓷纤维和球形陶瓷粉的材料选用球形氮化铝。
所述助熔剂选用纳米硼酸锌。
上述导热粉的制备方法，包括以下步骤：
将导热陶瓷纤维粉、球形陶瓷粉和助熔剂，混合均匀后在700℃的马沸炉中烧结，形成导热陶瓷纤维与球形陶瓷粉体连接的结构，即形成类似支链网状结构；烧结产生的团聚经过破碎、筛选得到所述导热粉。
请参阅图3，本实施例中的高导热可回弹垫片，其质量百分含量组成如下：
乙烯基硅橡胶 90wt％；
导热粉 10wt％；
所述乙烯基硅橡胶中添加有0.2wt％的固化剂，固化剂选用铂金固化剂A/B，铂金体系包括：铂金催化剂、含氢硅油。
上述高导热可回弹垫片的制备方法，包括以下步骤：
将乙烯基硅橡胶、导热粉通过搅拌机混合均匀，搅拌速率为30rad/min，时间为30min，混合的胶料通过压延机压成片状，烘烤得到高导热可回弹垫片，烘烤温度为135℃，烘烤时间为10min。
对本实施例中的高导热可回弹垫片进行性能测试，回弹性测试方法：设备精度要求：设备具有精细位置控制能力且精度低于①位移测量精度：±0.01mm或位移的0.05％(取较大值)；②试验速度精度：(零或恒定载荷)：设定速度的±0.1％；工装要求：Al-Al，表面粗糙度Ra0.8；压缩速率25.4mm/min，样品尺寸25*25*2mm，压头尺寸25*25mm，压缩量50％，停留时间10min后释放压力，记录30min回弹量。
导热测试方法：ASTM D5470。
检测结果为：回弹性40％，导热6W/(m·K)。
实施例4
请参阅图1至图2，本实施例中的导热粉的质量百分含量组成如下：
导热陶瓷纤维粉 20wt％；
球形陶瓷粉 79wt％；
助熔剂 1wt％。
所述导热陶瓷纤维和球形陶瓷粉的材料选用球形氮化铝。
所述助熔剂选用纳米高岭土。
上述导热粉的制备方法，包括以下步骤：
将导热陶瓷纤维粉、球形陶瓷粉和助熔剂，混合均匀后在700℃的马沸炉中烧结，形成导热陶瓷纤维与球形陶瓷粉体连接的结构，即形成类似支链网状结构；烧结产生的团聚经过破碎、筛选得到所述导热粉。
请参阅图3，本实施例中的高导热可回弹垫片，其质量百分含量组成如下：
乙烯基硅橡胶 90wt％；
导热粉 10wt％；
所述乙烯基硅橡胶中添加有0.2wt％的固化剂，固化剂选用二叔丁基过氧化物，过氧化物体系包括BPO、双二四等。
上述高导热可回弹垫片的制备方法，包括以下步骤：
将乙烯基硅橡胶、导热粉通过搅拌机混合均匀，搅拌速率为30rad/min，时间为30min，混合的胶料通过压延机压成片状，烘烤得到高导热可回弹垫片，烘烤温度为135℃，烘烤时间为10min。
对本实施例中的高导热可回弹垫片进行性能测试，回弹性测试方法：设备精度要求：设备具有精细位置控制能力且精度低于①位移测量精度：±0.01mm或位移的0.05％(取较大值)；②试验速度精度：(零或恒定载荷)：设定速度的±0.1％；工装要求：Al-Al，表面粗糙度Ra0.8；压缩速率25.4mm/min，样品尺寸25*25*2mm，压头尺寸25*25mm，压缩量50％，停留时间10min后释放压力，记录30min回弹量。
导热测试方法：ASTM D5470。
检测结果为：回弹性58％，导热8W/(m·K)。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的权利方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种导热粉，其特征在于：所述导热粉的质量百分含量组成如下：
导热陶瓷纤维粉 5-20wt%；
球形陶瓷粉 79-94wt%；
助熔剂 1wt%；
所述导热陶瓷纤维和球形陶瓷粉的材料选自球形氧化铝、球形氮化铝中的一种或几种；
所述助熔剂选自纳米玻璃粉、纳米氧化锌、纳米硼酸锌中的一种或几种；所述导热粉的制备方法，包括以下步骤：
将导热陶瓷纤维粉、球形陶瓷粉和助熔剂，混合均匀后在马沸炉中烧结，形成导热陶瓷纤维与球形陶瓷粉体连接的结构，即形成类似支链网状结构；烧结产生的团聚经过球磨机破碎、筛选得到所述导热粉。
2.根据权利要求1所述的一种导热粉，其特征在于：所述导热粉为D50在12~20μm的混合导热粉。
3.根据权利要求1所述的一种导热粉，其特征在于：所述烧结温度为700-1800℃，烧结时间为8-24h，烧结结束后即进入球磨破碎工序。
4.一种高导热可回弹垫片，其特征在于：添加有如权利要求1-3中任一项所述的导热粉，所述可回弹垫片的导热系数为6~9W/（m·K）。
5.根据权利要求4所述的一种高导热可回弹垫片，其特征在于：其质量百分含量组成如下：
乙烯基硅橡胶 40-90wt%；
导热粉 10-60wt%；
所述乙烯基硅橡胶中添加有0.2wt%的固化剂，
所述固化剂选用铂金体系或过氧化物体系。
6.如权利要求5中所述的一种高导热可回弹垫片的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅橡胶、导热粉通过搅拌机混合均匀，搅拌速率为10-30rad/min，时间为30-60min，混合的胶料通过压延机压成片状，烘烤得到高导热可回弹垫片。
7.根据权利要求6所述的一种高导热可回弹垫片的制备方法，其特征在于：所述烘烤的温度为100-135℃，烘烤时间为10-30min。
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2022
- 2022-09-08 CN CN202211092903.8A patent/CN115873305B/zh active Active
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