CN117567779A - 一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片及其制备方法。所述导热绝缘片包括：聚酰亚胺膜和设置在所述聚酰亚胺膜两侧的导热胶层；所述聚酰亚胺膜的厚度为0.03‑0.05mm；所述导热胶层包括硅胶基体和均匀分散在所述硅胶基体中的导热粉体组合物；其中，所述导热粉体组合物包括至少四种粒径的导热粉体。通过采用厚度为0.03‑0.05mm的聚酰亚胺膜，可以有效提升所述导热绝缘片绝缘强度，通过填充多级复配的导热粉体，在所述导热胶层中形成更多的导热通道，可以有效提升所述导热绝缘片的导热性能。
Description
技术领域
本申请涉及导热绝缘片技术领域，特别是一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片及其制备方法。
背景技术
随着电子设备的智能化和轻薄化，设备在运行时产生的热量越来越大，对导热材料的导热性能和绝缘强度提出了更高的要求。
目前市场上存在一些导热绝缘片，其中大部分在0.15mm厚度下的热阻约为0.5℃·in2/W，绝缘强度约为30Kv/mm，部分行业领先产品如汉高旗下的贝格斯SP K10在0.15mm厚度下的热阻达到0.41℃·in2/W，绝缘强度达到40Kv/mm。
然而，现有导热绝缘片的导热性能和绝缘强度仍然较低，无法满足不断更新换代的电子设备对散热和耐瞬时高电压的要求。
发明内容
鉴于上述提到的问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片及其制备方法，包括：
一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片，包括：聚酰亚胺膜和设置在所述聚酰亚胺膜两侧的导热胶层；
所述聚酰亚胺膜的厚度为0.03-0.05mm；
所述导热胶层包括硅胶基体和均匀分散在所述硅胶基体中的导热粉体组合物；其中，所述导热粉体组合物包括至少四种粒径的导热粉体。
优选的，所述导热粉体组合物包括粒径为20μm的第一粉体、粒径为5μm的第二粉体、粒径为2μm的第三粉体和粒径为0.5μm的第四粉体；其中，所述第一粉体、所述第二粉体、所述第三粉体和所述第四粉体的质量比为5:3:1:1。
优选的，所述导热胶层的原料按质量份计包括：硅橡胶10-20份、导热粉体组合物60-95份、交联剂1-5份、抑制剂0.01-0.5份和催化剂0.01-0.5份。
优选的，所述导热胶层的原料按质量份计还包括：分散剂1-5份。
优选的，所述硅橡胶的邵氏硬度为20-50A，拉伸强度为6-15MPa，撕裂强度为20-50KN/m。
优选的，所述导热粉体包括氧化铝、氧化锌、氮化硼和改性氮化铝中的至少一种。
优选的，所述改性氮化铝由氮化铝经烷氧基偶联剂进行表面处理得到。
一种如上述任一项所述的导热绝缘片的制备方法，包括：
将硅橡胶与有机溶剂混合，得到硅橡胶溶液；
将导热粉体组合物、交联剂、分散剂、抑制剂和催化剂与所述硅橡胶溶液混合，得到初级导热浆料；
对所述初级导热浆料进行研磨，使所述导热粉体组合物均匀分散在所述初级导热浆料中，得到次级导热浆料；
将所述次级导热浆料涂覆在聚酰亚胺膜的两侧，并进行固化处理，得到所述导热绝缘片。
优选的，所述将导热粉体组合物、交联剂、分散剂、抑制剂和催化剂与所述硅橡胶溶液混合的步骤，包括：
通过行星搅拌机对所述导热粉体组合物、所述交联剂、所述分散剂、所述抑制剂、所述催化剂和所述硅橡胶溶液进行搅拌；搅拌速度为20-50r/min，搅拌时长为2-5h。
优选的，所述对所述初级导热浆料进行研磨的步骤，包括：
通过二辊研磨机对所述初级导热浆料进行研磨；研磨时长为10-30min。
本申请具有以下优点：
在本申请的实施例中，相对于现有导热绝缘片的导热和绝缘性能较为一般的问题，本申请提供了采用加厚聚酰亚胺膜和复配导热粉体的解决方案，具体为：“一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片，包括：聚酰亚胺膜和设置在所述聚酰亚胺膜两侧的导热胶层；所述聚酰亚胺膜的厚度为0.03-0.05mm；所述导热胶层包括硅胶基体和均匀分散在所述硅胶基体中的导热粉体组合物；其中，所述导热粉体组合物包括至少四种粒径的导热粉体”。传统导热绝缘片中聚酰亚胺膜的厚度为0.025mm，本实施例通过采用厚度为0.03-0.05mm的所述聚酰亚胺膜，可以有效提升所述导热绝缘片绝缘强度，但增大聚酰亚胺膜厚度的同时会带来更大的热阻，本实施例通过填充多级复配的所述导热粉体组合物，并确保所述导热粉体组合物在所述导热胶层中均匀分散开来，可以在所述导热胶层中形成更多的导热通道，从而有效降低热阻，提升所述导热绝缘片的导热性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的导热绝缘片的结构示意图；
图2是本申请一实施例提供的导热绝缘片的制备方法的步骤流程图。
说明书附图中的附图标记如下：
1、聚酰亚胺膜；2、导热胶层。
具体实施方式
为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
参照图1，示出了本申请一实施例提供的一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片，包括：聚酰亚胺膜1和设置在所述聚酰亚胺膜1两侧的导热胶层2；
所述聚酰亚胺膜1的厚度为0.03-0.05mm；
所述导热胶层2包括硅胶基体和均匀分散在所述硅胶基体中的导热粉体组合物；其中，所述导热粉体组合物包括至少四种粒径的导热粉体。
在本申请的实施例中，相对于现有导热绝缘片的导热和绝缘性能较为一般的问题，本申请提供了采用加厚聚酰亚胺膜和复配导热粉体的解决方案，具体为：“一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片，包括：聚酰亚胺膜1和设置在所述聚酰亚胺膜1两侧的导热胶层2；所述聚酰亚胺膜1的厚度为0.03-0.05mm；所述导热胶层2包括硅胶基体和均匀分散在所述硅胶基体中的导热粉体组合物；其中，所述导热粉体组合物包括至少四种粒径的导热粉体”。传统导热绝缘片中聚酰亚胺膜的厚度为0.025mm，本实施例通过采用厚度为0.03-0.05mm的所述聚酰亚胺膜1，可以有效提升所述导热绝缘片绝缘强度，但增大聚酰亚胺膜厚度的同时会带来更大的热阻，本实施例通过填充多级复配的所述导热粉体组合物，并确保所述导热粉体组合物在所述导热胶层2中均匀分散开来，可以在所述导热胶层2中形成更多的导热通道，从而有效降低热阻，提升所述导热绝缘片的导热性能。
下面，将对本示例性实施例中一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片做进一步地说明。
本实施例中，所述导热粉体组合物包括粒径为20μm的第一粉体、粒径为5μm的第二粉体、粒径为2μm的第三粉体和粒径为0.5μm的第四粉体；其中，所述第一粉体、所述第二粉体、所述第三粉体和所述第四粉体的质量比为5:3:1:1。通过对所述导热粉体的粒径和配比进行优化设计，形成粒径为20μm、5μm、2μm和0.5μm，质量比为5:3:1:1的四级复配导热粉体，可以充分填充所述导热胶层2中的微小孔隙，形成更多的导热通道，从而提升所述导热绝缘片的导热性能。
本实施例中，所述导热胶层2的原料按质量份计包括：硅橡胶10-20份、导热粉体组合物60-95份、交联剂1-5份、抑制剂0.01-0.5份和催化剂0.01-0.5份；其中，所述硅橡胶分散在有机溶剂中，形成硅橡胶溶液，所述有机溶剂包括汽油、煤油、二甲苯和乙酸乙酯中的至少一种，所述硅橡胶溶液的固含控制在20-40％。
本实施例中，所述导热胶层2的原料按质量份计还包括：分散剂1-5份。所述分散剂可以提高所述导热胶层2中所述导热粉体的填充量，同时起到更好的分散效果。
本实施例中，所述硅橡胶的邵氏硬度为20-50A，拉伸强度为6-15MPa，撕裂强度为20-50KN/m。所述硅橡胶强度较高，可以提供较好的机械强度和包裹粉体的强度。
本实施例中，所述导热粉体包括氧化铝、氧化锌、氮化硼和改性氮化铝中的至少一种。氧化铝、氧化锌、氮化硼和改性氮化铝具有较高的热导率，可以有效降低体系的热阻，提升所述导热绝缘片的导热性能。
本实施例中，所述改性氮化铝由氮化铝经烷氧基偶联剂进行表面处理得到。通过所述烷氧基偶联剂对所述氮化铝进行表面处理，可以防止所述氮化铝水解，从而提升所述导热粉体的稳定性。
参照图2，在本申请一实施例中，还提供一种如上述任一实施例所述的导热绝缘片的制备方法，包括：
S110、将硅橡胶与有机溶剂混合，得到硅橡胶溶液；
S120、将导热粉体组合物、交联剂、分散剂、抑制剂和催化剂与所述硅橡胶溶液混合，得到初级导热浆料；
S130、对所述初级导热浆料进行研磨，使所述导热粉体组合物均匀分散在所述初级导热浆料中，得到次级导热浆料；
S140、将所述次级导热浆料涂覆在聚酰亚胺膜1的两侧，并进行固化处理，得到所述导热绝缘片。
下面，将对本示例性实施例中一种如上述任一实施例所述的导热绝缘片的制备方法做进一步地说明。
如步骤S110所述，将硅橡胶与有机溶剂混合，得到硅橡胶溶液。
选择一种高强度的硅橡胶，将其分散在有机溶剂中，形成硅橡胶溶液，所述有机溶剂包括汽油、煤油、二甲苯和乙酸乙酯中的至少一种，所述硅橡胶溶液的固含量控制在20-40％。
如步骤S120所述，将导热粉体组合物、交联剂、分散剂、抑制剂和催化剂与所述硅橡胶溶液混合，得到初级导热浆料。
将多级复配的导热粉体组合物、交联剂、分散剂、抑制剂和催化剂均匀分散在所述硅橡胶溶液中，分散工艺可以是通过行星搅拌机搅拌，搅拌速度为20-50r/min，搅拌时长为2-5h，搅拌过程中通过添加有机溶剂来调整体系的粘度，形成粘度为20000-30000CPS的浆料。
如步骤S130所述，对所述初级导热浆料进行研磨，使所述导热粉体组合物均匀分散在所述初级导热浆料中，得到次级导热浆料。
通过二辊研磨机对所述初级导热浆料进行研磨，研磨时长为10-30min，使所述导热粉体组合物均匀分散在所述初级导热浆料中，得到次级导热浆料。这一步可以将所述初级导热浆料中可能存在的微小团聚粉体研磨分散开来。
如步骤S140所述，将所述次级导热浆料涂覆在聚酰亚胺膜1的两侧，并进行固化处理，得到所述导热绝缘片。
将厚度为0.03-0.05mm的聚酰亚胺膜1放置在立式涂布机的挂涂线上，将所述次级导热浆料涂覆在所述聚酰亚胺膜1的两侧，并进行固化处理和收卷，得到所述导热绝缘片。采用挂涂工艺将浆料涂覆在所述聚酰亚胺膜1的两侧，具备较高的生产效率。
以下是本申请的具体实施例：
实施例1
一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片，包括：聚酰亚胺膜1和设置在所述聚酰亚胺膜1两侧的导热胶层2；所述聚酰亚胺膜1的厚度为0.04mm；所述导热胶层2的原料按质量份计包括：硅橡胶15份、导热粉体组合物80份、交联剂3份、抑制剂0.2份、催化剂0.2份和分散剂3份；所述导热粉体组合物包括粒径为20μm的第一粉体、粒径为5μm的第二粉体、粒径为2μm的第三粉体和粒径为0.5μm的第四粉体；其中，所述第一粉体、所述第二粉体、所述第三粉体和所述第四粉体的质量比为5:3:1:1。
一种如上述所述的导热绝缘片的制备方法，包括：将硅橡胶分散在乙酸乙酯中，形成硅橡胶溶液；通过行星搅拌机对导热粉体组合物、交联剂、分散剂、抑制剂、催化剂和所述硅橡胶溶液进行搅拌，搅拌速度为35r/min，搅拌时长为3.5h，得到初级导热浆料；通过二辊研磨机对所述初级导热浆料进行研磨，研磨时长为20min，研磨间隙控制在25μm，得到次级导热浆料；将聚酰亚胺膜1放置在立式涂布机的挂涂线上，将所述次级导热浆料涂覆在所述聚酰亚胺膜1的两侧，并进行固化处理和收卷，得到所述导热绝缘片。
实施例2
一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片，包括：聚酰亚胺膜1和设置在所述聚酰亚胺膜1两侧的导热胶层2；所述聚酰亚胺膜1的厚度为0.05mm；所述导热胶层2的原料按质量份计包括：硅橡胶10份、导热粉体组合物60份、交联剂2份、抑制剂0.1份、催化剂0.1份和分散剂1份；所述导热粉体组合物包括粒径为20μm的第一粉体、粒径为5μm的第二粉体、粒径为2μm的第三粉体和粒径为0.5μm的第四粉体；其中，所述第一粉体、所述第二粉体、所述第三粉体和所述第四粉体的质量比为5:3:1:1。
制备过程与实施例1相同。
实施例3
一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片，包括：聚酰亚胺膜1和设置在所述聚酰亚胺膜1两侧的导热胶层2；所述聚酰亚胺膜1的厚度为0.03mm；所述导热胶层2的原料按质量份计包括：硅橡胶20份、导热粉体组合物95份、交联剂5份、抑制剂0.3份、催化剂0.3份和分散剂5份；所述导热粉体组合物包括粒径为20μm的第一粉体、粒径为5μm的第二粉体、粒径为2μm的第三粉体和粒径为0.5μm的第四粉体；其中，所述第一粉体、所述第二粉体、所述第三粉体和所述第四粉体的质量比为5:3:1:1。
制备过程与实施例1相同。
对比例1
“一种聚酰亚胺基复合导热绝缘片及其制备方法”(公开号：CN111186187A)中的实施例1。
对比例2
“一种聚酰亚胺基复合导热绝缘片及其制备方法”(公开号：CN111186187A)中的实施例2。
对比例3
“一种聚酰亚胺基复合导热绝缘片及其制备方法”(公开号：CN111186187A)中的实施例3。
对比例4
贝格斯SPK10。
以下是本申请的性能测试结果：
对实施例1-3和对比例1-3中导热绝缘片的热阻和绝缘强度分别进行测试，结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-4的热阻和绝缘强度
从表1可以看出，实施例1-3的导热和绝缘性能相较于对比例1-4具有明显提升。
综上所述，本申请通过采用厚度为0.03-0.05mm的所述聚酰亚胺膜1，可以有效提升所述导热绝缘片绝缘强度，通过填充多级复配的所述导热粉体组合物，并确保所述导热粉体组合物在所述导热胶层2中均匀分散开来，可以在所述导热胶层2中形成更多的导热通道，从而有效降低热阻，提升所述导热绝缘片的导热性能。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片及其制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片，其特征在于，包括：聚酰亚胺膜和设置在所述聚酰亚胺膜两侧的导热胶层；
所述聚酰亚胺膜的厚度为0.03-0.05mm；
所述导热胶层包括硅胶基体和均匀分散在所述硅胶基体中的导热粉体组合物；其中，所述导热粉体组合物包括至少四种粒径的导热粉体。
2.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述导热粉体组合物包括粒径为20μm的第一粉体、粒径为5μm的第二粉体、粒径为2μm的第三粉体和粒径为0.5μm的第四粉体；其中，所述第一粉体、所述第二粉体、所述第三粉体和所述第四粉体的质量比为5:3:1:1。
3.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述导热胶层的原料按质量份计包括：硅橡胶10-20份、导热粉体组合物60-95份、交联剂1-5份、抑制剂0.01-0.5份和催化剂0.01-0.5份。
4.根据权利要求3所述的导热绝缘片，其特征在于，所述导热胶层的原料按质量份计还包括：分散剂1-5份。
5.根据权利要求3所述的导热绝缘片，其特征在于，所述硅橡胶的邵氏硬度为20-50A，拉伸强度为6-15MPa，撕裂强度为20-50KN/m。
6.根据权利要求1所述的导热绝缘片，其特征在于，所述导热粉体包括氧化铝、氧化锌、氮化硼和改性氮化铝中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的导热绝缘片，其特征在于，所述改性氮化铝由氮化铝经烷氧基偶联剂进行表面处理得到。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的导热绝缘片的制备方法，其特征在于，包括：
将硅橡胶与有机溶剂混合，得到硅橡胶溶液；
将导热粉体组合物、交联剂、分散剂、抑制剂和催化剂与所述硅橡胶溶液混合，得到初级导热浆料；
对所述初级导热浆料进行研磨，使所述导热粉体组合物均匀分散在所述初级导热浆料中，得到次级导热浆料；
将所述次级导热浆料涂覆在聚酰亚胺膜的两侧，并进行固化处理，得到所述导热绝缘片。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述将导热粉体组合物、交联剂、分散剂、抑制剂和催化剂与所述硅橡胶溶液混合的步骤，包括：
通过行星搅拌机对所述导热粉体组合物、所述交联剂、所述分散剂、所述抑制剂、所述催化剂和所述硅橡胶溶液进行搅拌；搅拌速度为20-50r/min，搅拌时长为2-5h。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述对所述初级导热浆料进行研磨的步骤，包括：
通过二辊研磨机对所述初级导热浆料进行研磨；研磨时长为10-30min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311552775.5A CN117567779A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202311552775.5A CN117567779A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种聚酰亚胺膜复合导热绝缘片及其制备方法 |
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| CN117567779A true CN117567779A (zh) | 2024-02-20 |
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Family Applications (1)
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-
2023
- 2023-11-20 CN CN202311552775.5A patent/CN117567779A/zh active Pending
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