CN115942700A - 一种发热的系统的温度管理的快速均温材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，包括中空部件以及用于填充中空部件的均温材料层，所述均温材料层包括固‑液相变材料和快速导热材料的其中一者或两者的混合物，所述中空部件包括金属、塑料或氧化物；所述中空部件的开口处设置有密封涂料层，所述密封涂料层具有防火功能，且密封涂料层包括胶粘材料并配合天然纤维和有机纤维；本发明的材料平时为固态，遇到应用的产品发热时融化吸热，以此稳定发热物温度，并且可透过内部的流动以及快速导热材料获此复合材料的本体将热导至其他相变化材料一起分担，此发明除了可作为均温材料，其快速大量吸热加上均温特性，还可让意外短路或起火导致异常发热被抑制而避免危害扩大。

Description

一种发热的系统的温度管理的快速均温材料

技术领域

本发明属于快速均温材料技术领域，更具体地说，尤其涉及一种发热的系统的温度管理的快速均温材料。

背景技术

本发明涉及低粘度、导热、电绝缘膏状组合物，其被用于多种电子应用，如电子器件的封装、将散热元件粘接到印制电路板上、将印制电路板粘接到散热片上，或任何其它需要热传导的应用。

除了保护电子器件外，这些组合物还可用于机械固定元件和控制电子器件的热传递。电子器件，如那些含有半导体的电子器件，在运行时通常会产生大量热量。为了冷却半导体，冷却散热片通常以某些方式固定在器件上。运行时，使用过程中所产生的热量被从半导体传递到冷却散热片，热量在这里被安全耗散。为了使从半导体到冷却散热片的热传递最大化，使用了导热热界面材料。热界面材料理想地在冷却散热片和半导体之间提供密切接触，以促进热传递。

一类传统应用的热界面材料是导热膜或片、润滑脂或相变材料。尽管这种材料提供高热导率，但它们大多经常必须结合额外的机械固定物，如螺丝钉或夹子，以使元件保持在适当的位置。另一类热界面材料是有机热塑性或热固性有机粘接剂，其中填充金属，如银、金、铝、镍、铜及类似金属。这些材料的热导率通常较高并在3-5W/mK的范围内，但它们不能用于那些需要电绝缘的应用中。

现有的可分配的(dispensable)或可印制的电绝缘热界面材料具有1-1.5W/mK的热导率。如果具有更高的热导率，它们将不再是可分配的或可印制的。

着眼于上述的各种短时间快速发热的产品或应用场景，本发明希望开发一种材料，兼具热容大与导热快速的材料来做为温度传导材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，既可以作为均温材料，其快速大量吸热加上均温特性，甚至可以让意外短路或起火导致异常发热被抑制而避免危害扩大。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，包括中空部件以及用于填充中空部件的均温材料层，所述均温材料层包括固-液相变材料和快速导热材料的其中一者或两者的混合物，所述中空部件包括金属、塑料或氧化物；

所述中空部件的开口处设置有密封涂料层，所述密封涂料层具有防火功能，且密封涂料层包括胶粘材料并配合天然纤维和有机纤维；

所述中空部件为薄板的形式呈现将可透过弯折挠曲更好的贴合发热体；

所述快速均温材料可配合散热鳍片、风冷系统或水冷系统进行对外热交换以达到散热目的。

其中，所述固-液相变材料由液态相变材料和固态相变材料根据使用温度范围复配而成，质量比为1:0.5-1.5。

其中，所述固-液相变材料采用纳米复合固液相变蓄能材料，所述纳米复合固液相变蓄能材料由水合无机盐、纳米材料和浓度比调和剂组成，所述纳米复合固液相变蓄能材料的质量配比为：75～105份的水合无机盐，0.5～5.5份的纳米材料，0.3～3.5份的浓度比调和剂。

其中，所述的水合无机盐包括水合氯化钙、水合硫酸钠、水合醋酸钠、水合碳酸钠、水合硅酸钠、水合磷酸钠、水合磷酸氢钠、焦磷酸钠、硼砂、水合硫酸铝铵、水合氯化镁以及水合硝酸镁。

其中，所述纳米材料包括纳米氮化铝、纳米氮化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米硼化硅、纳米硼化锆中的一种。

其中，所述的浓度比调和剂包括纤维素磺酸钠、硬脂酸钠、聚丙烯酰胺、失水山梨醇脂肪酸酯以及聚2-羟基丙多元醇和烯酸钠盐。

其中，所述金属为铝、铜、铁或不锈钢中的一种，所述塑料为PC、PP、PVC、ABS、硅胶或者橡胶中的一种；所述氧化物为陶瓷或者金属氧化物。

其中，所述胶粘材料包括甲基硅油、氢氧化铝、正硅酸乙酯、有机锡、苯丙乳液、环氧树脂、高氧化聚乙烯树脂、甲基丙烯酰基硅烷偶联剂、膨润土、硅酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、微米级碳酸钙和凹凸棒土的两种或者两种以上的混合物，其中天然纤维包括棉花或者麻；有机纤维包括尼龙、人造丝、芳香族聚酰胺或者PBI(聚苯并咪唑)。

其中，包括一种快速均温材料的制备方法，包括如下步骤：

S1，将中空部件的内壁表面磨平并保持干燥；

S2，在磨平后的中空部件的内壁涂抹密封涂料层，并将均温材料层填充于涂有密封涂料层的中空部件内。

本发明的技术效果和优点：

1.本发明提供的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，包括固-液相变材料和快速导热材料的其中一者或两者的混合物，平时为固态，遇到应用的产品发热时融化吸热，以此稳定发热物温度，并且可透过内部的流动以及快速导热材料获此复合材料的本体将热导至其他相变化材料一起分担；

2.本发明，选择一种为薄板的形式呈现将可透过弯折挠曲更好的贴合发热体，将内部设置为空心结构，通过密封涂料层将均温材料层有效的填充于中空部件内，具备可弯折可挠曲的特性以利于适应更多的贴合表面形状以及不同的空间限制；

3.本发明，设定密封涂料层具有防火功能，且密封涂料层包括胶粘材料并配合天然纤维和有机纤维，使得本申请的材料除了可作为均温材料，其快速大量吸热加上均温特性，甚至可以让意外短路或起火导致异常发热被抑制而避免危害扩大。

附图说明

图1为本发明的快速均温材料作为可弯折薄板状态的爆炸结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，包括中空部件以及用于填充中空部件的均温材料层，所述均温材料层包括固-液相变材料和快速导热材料的其中一者或两者的混合物，所述中空部件包括金属、塑料或氧化物；

所述中空部件的开口处设置有密封涂料层，所述密封涂料层具有防火功能，且密封涂料层包括胶粘材料并配合天然纤维和有机纤维；由于天然纤维和有机纤维存在潜在的缝线、接缝冷点处，因此在上述位置设置了额外的填充区，并同时在接缝不联接的位置同样设置了填充区，避免了在该位置的外力压缩，影响保温效果。在每个填充区既包括填充物又包括多层保温填充的快速均温材料，所述多层保温填充的快速均温材料可以有助于稳定填充物的定位，进一步防止填充物产生位移，因此多层保温填充的快速均温材料可以提供更加有效的保温效果。

所述中空部件为薄板的形式呈现将可透过弯折挠曲更好的贴合发热体，见附图1。

所述固-液相变材料由液态相变材料和固态相变材料根据使用温度范围复配而成，质量比为1:0.5-1.5。

所述固-液相变材料采用纳米复合固液相变蓄能材料，所述纳米复合固液相变蓄能材料由水合无机盐、纳米材料和浓度比调和剂组成，所述纳米复合固液相变蓄能材料的质量配比为：75～105份的水合无机盐，0.5～5.5份的纳米材料，0.3～3.5份的浓度比调和剂；所述的水合无机盐包括水合氯化钙、水合硫酸钠、水合醋酸钠、水合碳酸钠、水合硅酸钠、水合磷酸钠、水合磷酸氢钠、焦磷酸钠、硼砂、水合硫酸铝铵、水合氯化镁以及水合硝酸镁；所述纳米材料包括纳米氮化铝、纳米氮化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米硼化硅、纳米硼化锆中的一种。

具体的，所述的浓度比调和剂包括纤维素磺酸钠、硬脂酸钠、聚丙烯酰胺、失水山梨醇脂肪酸酯以及聚2-羟基丙多元醇和烯酸钠盐。

具体的，所述金属为铝、铜、铁或不锈钢中的一种，所述塑料为PC、PP、PVC、ABS、硅胶或者橡胶中的一种；所述氧化物为陶瓷或者金属氧化物。

具体的，所述胶粘材料包括甲基硅油、氢氧化铝、正硅酸乙酯、有机锡、苯丙乳液、环氧树脂、高氧化聚乙烯树脂、甲基丙烯酰基硅烷偶联剂、膨润土、硅酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、微米级碳酸钙和凹凸棒土的两种或者两种以上的混合物，其中天然纤维包括棉花或者麻；有机纤维包括尼龙、人造丝、芳香族聚酰胺或者PBI(聚苯并咪唑)，采用上述材料或者的成品附着力强，低温下不固化同时对高低温承受力较强，不会在高温条件下变形或出现流动状，而且耐火极限高，具有良好的可塑性，可以任意进行封堵。本材料适用于金属、塑料以及或氧化物的密封封堵处理。

需要说明的是，本发明所采用的密封涂料层为防火型密封堵料，密度低，密封性能好，是经国家权威检测部门检测，各项性能指标符合国际标准。

本发明的材料平时为固态，遇到应用的产品发热时融化吸热，以此稳定发热物温度，并且可透过内部的流动以及快速导热材料获此复合材料的本体将热导至其他相变化材料一起分担，此发明除了可作为均温材料，其快速大量吸热加上均温特性，还可让意外短路或起火导致异常发热被抑制而避免危害扩大。

另外关于本发明的应用领域，可如现有技术应用范围所述快速均温材料可配合散热鳍片、风冷系统或水冷系统进行对外热交换以达到散热目的，材料可以被用在几乎任何电子元件中，用于许多不同的应用，包括那些期望提供密封剂保护、腐蚀防护、一个或多个元件间的粘着、和/或热量耗散的应用。特别是，所述材料用于为电子器件中的接合处和元件提供保护，并有助于热量从此器件中发热元件处的耗散。另外，所述材料在如喷墨打印机之类的应用中是有用的，其中电子元件需要保护，避免因暴露于刺激性材料如墨水和具有各种pH范围的水而引起的腐蚀。所述材料还可被用作粘合膏，以将电子元件粘接到基板上，例如，将功率二极管粘接到印制电路板上或将印制电路板粘接到金属散热片上。

有别于现有技术的范围的，当作为热界面材料时所述材料经常形成介于发热元件与冷却散热片之间的层，并将要被耗散的热传递到该冷却散热片。

材料还包括导热微型粒子，这些微型粒子是不导电的，导热微型粒子具有光滑的几何表面和高纵横比，具有1.2以上的长宽纵横比，用于提供相比于球形或者具有粗糙几何边缘的微型粒子而言增强的热导率，所述微型粒子的纵横比在约1.2到2.4范围内；具有1.2以上纵横比的微型粒子提供比球形或其它形状微型粒子高约28％范围内的热导率。

本发明提供的一种快速均温材料的制备方法，包括如下步骤：

S1，将中空部件的内壁表面磨平并保持干燥；

S2，在磨平后的中空部件的内壁涂抹密封涂料层，并将均温材料层填充于涂有密封涂料层的中空部件内。

综上所述：中空部件内部的快速均温材料可以为固态的相变化材料，也可以添加快速导热材料作为混合物；所述中空部件可以为管状、板状、块状、或具备口琴管特征的板状多管结构，基于本发明的复合材料，可以应用于会发热的系统的温度管理，包含电源供应单元或系统，电源转换单元或系统运算单元或系统，电池单元或系统；也可配合散热鳍片，风冷系统，或水冷系统进行对外进行热交换以达到散热目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (9)

1.一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，其特征在于：包括中空部件以及用于填充中空部件的均温材料层，所述均温材料层包括固-液相变材料和快速导热材料的其中一者或两者的混合物，所述中空部件包括金属、塑料或氧化物；

所述中空部件的开口处设置有密封涂料层，所述密封涂料层具有防火功能，且密封涂料层包括胶粘材料并配合天然纤维和有机纤维；

所述中空部件为薄板的形式呈现将可透过弯折挠曲更好的贴合发热体；

所述快速均温材料可配合散热鳍片、风冷系统或水冷系统进行对外热交换以达到散热目的。

2.根据权利要求1所述的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，其特征在于：所述固-液相变材料由液态相变材料和固态相变材料根据使用温度范围复配而成，质量比为1:0.5-1.5。

3.根据权利要求1所述的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，其特征在于：所述固-液相变材料采用纳米复合固液相变蓄能材料，所述纳米复合固液相变蓄能材料由水合无机盐、纳米材料和浓度比调和剂组成，所述纳米复合固液相变蓄能材料的质量配比为：75～105份的水合无机盐，0.5～5.5份的纳米材料，0.3～3.5份的浓度比调和剂。

4.根据权利要求3所述的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，其特征在于：所述的水合无机盐包括水合氯化钙、水合硫酸钠、水合醋酸钠、水合碳酸钠、水合硅酸钠、水合磷酸钠、水合磷酸氢钠、焦磷酸钠、硼砂、水合硫酸铝铵、水合氯化镁以及水合硝酸镁。

5.根据权利要求3所述的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，其特征在于：所述纳米材料包括纳米氮化铝、纳米氮化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米硼化硅、纳米硼化锆中的一种。

6.根据权利要求3所述的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，其特征在于：所述的浓度比调和剂包括纤维素磺酸钠、硬脂酸钠、聚丙烯酰胺、失水山梨醇脂肪酸酯以及聚2-羟基丙多元醇和烯酸钠盐。

7.根据权利要求1所述的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，其特征在于：所述金属为铝、铜、铁或不锈钢中的一种，所述塑料为PC、PP、PVC、ABS、硅胶或者橡胶中的一种；所述氧化物为陶瓷或者金属氧化物。

8.根据权利要求1所述的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，其特征在于：所述胶粘材料包括甲基硅油、氢氧化铝、正硅酸乙酯、有机锡、苯丙乳液、环氧树脂、高氧化聚乙烯树脂、甲基丙烯酰基硅烷偶联剂、膨润土、硅酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、微米级碳酸钙和凹凸棒土的两种或者两种以上的混合物，其中天然纤维包括棉花或者麻；有机纤维包括尼龙、人造丝、芳香族聚酰胺或者PBI(聚苯并咪唑)。

9.根据权利要求1所述的一种发热的系统的温度管理的快速均温材料，其特征在于：包括一种快速均温材料的制备方法，包括如下步骤：

S1，将中空部件的内壁表面磨平并保持干燥；

S2，在磨平后的中空部件的内壁涂抹密封涂料层，并将均温材料层填充于涂有密封涂料层的中空部件内。

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