一种导热填隙材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种导热填隙材料，所述导热填隙材料包括以质量百分比为1～30％的基体，与质量百分比为1～50％的石墨烯/碳纳米管复合材料和质量百分比为45～95％的导热陶瓷粉体组合的混合物。石墨烯/碳纳米管复合材料既具有石墨烯的面内高导热性，又具有碳纳米管的轴向(面间)高导热性，是一种优异的三维高导热材料，将其用作导热填料，可获得与取向的各向异性导热填料相当的高导热性能。将其作为导热填料添加到基体中，可获得优异的导热性能。并且将其与陶瓷导热粉体搭配可获得更优异的导热性能。在此基础上，本发明专利技术还提供一种该导热填隙材料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种导热填隙材料及其制备方法
本专利技术涉及导热
，尤其涉及一种导热填隙材料及其制备方法。
技术介绍
随着电子工业的飞速发展，集成电路的规模越来越大，电子元件被广泛的应用集成到电子系统中，应用方面包括数据处理，信号传输，供电系统等等。为了这些集成块能够正确稳定的运行，各个电子元件所产生的热量必须有效和可靠的从元件上转移出去。但事实上，传热的元器件的的表面是不规则的，有着大量微小的凹陷和孔隙，它们可以容纳空气，而空气的导热系数非常低，导致产生的热量无法有效地传导到散热器，影响元器件的正常高效地运行。此时，如果使用导热填隙材料来填补这些不规则的孔隙和凹陷，能大大降低热阻，使传热更有效。为了解决导热不良问题，一些高导热性能的填料开发应运而生，而石墨材料正是由于其高导热性而大量应用到导热填料中。石墨作为导热填料时种类有多种，如天然石墨、人工石墨、石墨纤维、碳纤维、石墨烯和碳纳米管，导热系数最高达3000W/m*K，尤其是石墨烯，其具有优异的面内高导热性能，但是石墨烯层间导热性能有限，而碳纳米管具有优异的轴向高导热性能，但径向导热性能有限，这两种材料在应用到导热填料时，由于其取向的不易控性，往往达不到预期的高导热性能。有鉴于此，亟待针对这种情况专利技术一种新型导热填隙材料，以提高面内导热性能和轴向(面间)导热性能，以解决导热性能差的问题。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术解决的技术问题在于，提供一种导热填隙材料，以解决现在技术所存在的导热填隙材料导热性能差又不易取向的问题。本专利技术提供了一种导热填隙材料，所述导热填隙材料包括质量百分比组份：1～30％的基体、1～50％的石墨烯/碳纳米管复合材料和45～95％的陶瓷粉体。优选地，所述基体为热固性树脂、热塑性树脂或橡胶。优选地，所述石墨烯/碳纳米管复合材料的粒径为10～1000nm。优选地，所述陶瓷粉体的粒径为0.1～100μm。优选地，所述陶瓷粉体包括氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硅、氮化硼和氮化铝中的一种或多种的组合。优选地，还包括偶联剂，所述偶联剂的质量百分比为0.1～5％。优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种的组合。优选地，还包括一种能溶解或分散所述基体的溶剂，所述溶剂的质量百分比不超过所述基体的质量百分比。优选地，所述溶剂包括甲苯、二甲苯、丙酮、环已酮、正己烷、正庚烷、丁醇、异丁醇和异链烷烃中的一种或多种的组合。本专利技术还提供一种导热填隙材料的制备方法，首先将权利要求1～9中任一项所述导热填隙材料的组份加入搅拌器搅拌10～120min，其次压延处理，最后在高温90～150℃烘烤1～60min。由上述方案可知，本专利技术提供了一种导热填隙材料，所述导热填隙材料包括质量百分比组份：1～30％的基体、1～50％的石墨烯/碳纳米管复合材料和45～95％的陶瓷粉体。将石墨烯和碳纳米管两者复合制备的石墨烯/碳纳米管复合材料，让其既具有石墨烯的面内高导热性，又具有碳纳米管的轴向(面间)高导热性，是一种优异的三维高导热材料，将其用作导热填料，克服了取向对导热通路的影响，可用其制备出优异的高导热填隙材料，将所述石墨烯/碳纳米管复合材料作为导热填料添加到基体中，由此可获得高填充量从而使得所述导热填隙材料导热效果更好。所述陶瓷粉体的加入可以让所述导热填隙材料的导热性能更好。在本专利技术的优选方案中，所述混合物还包括偶联剂，所述偶联剂的质量百分比为0.1～5％。使用此质量百分比范围的偶联剂可以保障所述基体、石墨烯/碳纳米管复合材料和陶瓷粉体所组成的混合物的相容性更好，材料的结构也更稳定。本专利技术还提供了一种导热填隙材料的制备方法，通过上述制备方法制得的导热填隙材料具导热性能好，相容性好，操作粘度低良等优点。具体实施方式下面将对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本实施例提供了一种导热填隙材料，导热填隙材料包括质量百分比组份：1～30％的基体、1～50％的石墨烯/碳纳米管复合材料和45～95％的陶瓷粉体。其中，基体是热固性树脂、热塑性树脂或橡胶，石墨烯/碳纳米管复合材料的粒径为10～1000nm，陶瓷粉体的粒径为0.1～100μm。如此，将石墨烯和碳纳米管两者复合制备的石墨烯/碳纳米管复合材料，使其既具有石墨烯的面内高导热性，又具有碳纳米管的轴向(面间)高导热性，是一种优异的三维高导热材料，将石墨烯/碳纳米管复合材料用作导热填料，克服了取向对导热通路的影响，可用其制备出优异的高导热填隙材料。陶瓷粉体的加入可以让所述导热填隙材料的导热性能更好。需要说明的是，陶瓷粉体包括氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硅、氮化硼和氮化铝中的一种或多种的组合，以便适用不同导热需求的导热填隙材料，根据陶瓷粉体的不同的配比，不仅能够提高导热填隙材料的导热性能，而且还可以让其具有不同硬度和密度，来适用于不同工况。另外，组成的导热填隙材料混合物中还包括偶联剂。偶联剂的质量百分比可以为0.1～5％，它在导热填隙材料的加工过程中可以保障基体、石墨烯/碳纳米管复合材料和陶瓷粉体所组成的混合物的相容性更好，材料的结构更坚固，也可改善混合物的分散度以提高加工性能，进而使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能。偶联剂可以选用硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种的组合。进一步的，导热填隙材料混合物中还可以包括一种能溶解或分散所述基体的溶剂。溶剂具有挥发性，可以让导热填隙材料的粘度更低，使用粘度低的导热填隙材料在生产工艺中操作更加便利，改善了工艺操作性。其质量百分比以不超过所述基体的质量百分比为最佳。溶剂包括甲苯、二甲苯、丙酮、环已酮、正己烷、正庚烷、丁醇、异丁醇和异链烷烃类中的一种或多种的组合。从安全和加工性等方面考虑，优选异链烷烃类的溶剂，特别优选沸点为50～250℃的异链烷烃类溶剂。应当理解，溶剂也可以选用其它具备调节导热填隙材料粘度的制剂来替代，只要能起到上述溶剂效果均在本申请请求保护的范围内。除此之外，本实施方式还提供了该导热填隙材料的制备方法：首先将权利要求1～9中任一项所述导热填隙材料的组份加入搅拌器搅拌10～120min，其次压延处理，最后在高温90～150℃烘烤1～60min。制备方法中为了使得搅拌混合的更加均匀，可以使用行星搅拌、高速搅拌、超声、捏合中的一种或几种组合的方式。下面参照几个不同的实施例详细描述本专利技术，值得理解的是，下列实施例只是示例性说明，而不是对本专利技术的具体限制。实施例1首先，依次取质量百分比为1％、分子量为5,000的热固性树脂为基体，质量百分比为1％、粒径为10nm的石墨烯/碳纳米管复合材料，质量百分比为95％、粒径为0.1μm的三氧化二铝，质量百分比为2％硅烷偶联剂和质量百分比为1％异链烷烃类溶剂；其次，采用行星搅拌的方式将其搅拌10min，再次对搅拌后的混合物进行压延处理，最后在高温90℃烘烤1min制备导热填隙材料。随机取得导热填隙材料样本，对样本进行导热系数(w/m·K)测试，测试结果如表1。实施例2首先，依次取质量百分比为20％、分子量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热填隙材料，其特征在于：所述导热填隙材料包括质量百分比组份：1～30％的基体；1～50％的石墨烯/碳纳米管复合材料；45～95％的陶瓷粉体。

【技术特征摘要】
1.一种导热填隙材料，其特征在于：所述导热填隙材料包括质量百分比组份：1～30％的基体；1～50％的石墨烯/碳纳米管复合材料；45～95％的陶瓷粉体。2.根据权利要求1所述的导热填隙材料，其特征在于：所述基体为热固性树脂、热塑性树脂或橡胶。3.根据权利要求1所述的导热填隙材料，其特征在于：所述石墨烯/碳纳米管复合材料的粒径为10～1000nm。4.根据权利要求1所述的导热填隙材料，其特征在于：所述陶瓷粉体的粒径为0.1～100μm。5.根据权利要求1所述的导热填隙材料，其特征在于：所述陶瓷粉体包括氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化硅、氮化硼和氮化铝中的一种或多种的组合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的导热填隙材料，其特征在于：还包括偶联剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘羽中，杨建，曲媛媛，
申请(专利权)人：北京中石伟业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11