高导热且易贴合的氧化铝填充组合物及其制造方法技术

一种高导热且易贴合的组合物（１）由充以氧化铝的凝胶制成。使用其中至少１０ｗｔ．％的α－氧化铝颗粒具有的粒度至少为７４μｍ的α－氧化铝便能使以下结果成为可能，即为获得高热导率而需使用大量的填料，但不会引起通常与大用量填料的使用有关的伸长率和柔度的下降。再者，如果α－氧化铝和凝胶（或其前体）在至少为１０Ｊｏｕｌｅ／ｇ的输入比能下进行搅拌，则能观察到一些改进。输入上述比能会起到使以上所形成组合物的贴合性比其它别类组合物的贴合性要好的效果。该组合物可以在其内部用诸如开孔泡沫塑料（２）或织物（３）的柔性基体作载体。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
在电气或电子装置中，将热导离微型组件、机壳、电路板、集成电路片、和其它部件，并传向金属板或其它散热元件，以便有效地耗散装置在工作过程中产生的热量，这可能是重要的。充以导热填料的润滑剂和糊剂已被用作上述目的。可是，在过了一段时间后，它们往往会渗移到邻近空间，尤其是在温升情况下，从而污染了装置的其它地方并导致所需的热导率下降。它们还难以处理，特别是当为了修理或更换而需将它们重新注入装置时，因为难以将它们从其所在表面上清洗掉。可以替代润滑脂和糊剂的有导热凝胶或压敏剂，例如公开于以下专利中的迪特默等人的US 4,852,646(1989)；默塞尔等人的Wo 96/23007(1996)；和基奥蒂斯等人的Wo 96/05602(1996)。因为它们是高伸长率、低模量(柔软)材料，凝胶是易贴合的，从而使它们能和凹凸不平的表面形成良好的热接触。凝胶具有易于重入性的优点通常它们具有的内聚能大于它们对其上已涂有它们的表面的粘结能，从而使它们能脱粘得很干净。许多种凝胶是由交联聚合物系统制成，因此，与润滑脂和糊剂不同，它们将不会渗移。(还知道凝胶可由热塑性基本聚合物制成；假如工作温度能保持低于该基本聚合物的解链温度，则这类凝胶也将不会渗移)。导热的凝胶基组合物用导热填料填充凝胶的方法制成，这类导热填料有诸如颗粒状氮化硅、氮化铝、氮化硼、或矾土(氧化铝)。氮化物，尤其是氮化铝，是所希望的，因为它们的高比热导率能使它们的用量相对地少，而仍能在形成的组合物中达到所需的高热导率。但是，铝和硼的氮化物要比氧化铝贵约二个数量级，因而限制了它们的商业应用。并且，我们已发现，氮化铝是水解不稳定的，它们会与外界潮气起反应。氮化铝水解会导致复合物的性能下降。此外，氮化铝水解时产生的氨会加速腐蚀和导致与其接触的材料的性能下降，并会干扰经氢化硅烷化化学作用交联的诸如有机聚硅氧烷之类的凝胶系统的交联。氧化铝较低的比热导率(与氮化物相比)意味着为了在填充凝胶中达到同样的最终的热导率必须使用更大量的氧化铝。尽管如此，氧化铝的成本和贮藏稳定性的优点使它仍有作为导热填料的吸引力。在对最终的凝胶所要求的热导率相对低的地方，对需要使用更大量的氧化铝没有严格的限制。但是，在对最终的凝胶必须具有高导热性的地方(对这项技术要求来说，意味着热导率至少为1.3watt/m-℃)，为了兼顾它的贴合性，要求大量的氧化铝(通常超过60wt.％)会对最终产品的伸长率和柔软性有不利的影响。专利技术概述于是，本专利技术所提出的和所要解决的问题是如何制造出一种能保持高度贴合性的高导热的氧化铝填充凝胶。首先，我们已发现，通过使用如下的α-氧化铝就能达到这样的一种结果，在这种α-氧化铝中，至少10wt.％的α-氧化铝的粒度超过最小规定的尺度。(截然不同的是现有技术还使我们认识到在决定颗粒填充系统的热导率时，关键参数是颗粒的形状和取向，不是粒度。请参阅诸如汉森等人的著作聚合物工程与科学，第15卷，第5期，353～356页(1975年5月)。其次，我们已发现，如果α-氧化铝和凝胶材料(或前体或其前体组分)的混合物在输入最小规定的机械能量于该混合物的条件下进行搅拌，则能更有效地在保持高度贴合性的同时达到高热导率的结果。因此，在第一实施方案中提供了一种制造导热且易贴合的组合物的方法，该方法包含以下步骤(a)准备好100重量份的凝胶；(b)使凝胶与150～400重量份的α-氧化铝相混合，其中至少10wt.％的α-氧化铝具有的粒度至少为74μm，从而形成凝胶和α-氧化铝的混合物；和(c)搅拌上述混合物以便制成导热且易贴合的组合物。在第二实施方案中提供了一种制造导热且易贴合的组合物的方法，该方法包含以下步骤(a)准备好100重量份可固化成凝胶的前体材料；(b)使该前体材料与150～400重量份的α-氧化铝相混合，其中至少10wt.％的α-氧化铝具有的粒度至少为74μm，从而形成前体材料和α-氧化铝的混合物；和(c)使前体材料固化成凝胶以形成导热且易贴合的组合物。在第三实施方案中提供了一种制造导热且易贴合的组合物的方法，该方法包含以下步骤(a)分别地准备好两种当将它们混合在一起固化时便会形成凝胶的总量为100wt.％的第一和第二前体组分；(b)使α-氧化铝分别地与第一和第二前体组分的每一种相混合，以形成相应的包含α-氧化铝和第一或第二前体组分的第一和第二混合物，其中至少10wt.％的α-氧化铝具有的粒度至少为74μm，而α-氧化铝的总量为150～400重量份；和(c)搅拌第一和第二混合物，并固化以形成导热且易贴合的组合物。最好是在α-氧化铝已和凝胶、前体材料、或第一和第二组分(视情况而定)相混合后，在输入比能至少为10Joule/g的条件下搅拌该混合物。在第四实施方案中提供了一种易贴合的且导热的组合物，它包含(a)100重量份凝胶和(b)150～400重量份的α-氧化铝，其中至少10wt.％的α-氧化铝具有的粒度至少为74μm。在第五实施方案中提供了一种产品，它包含(I)一种易贴合的且导热的组合物，它包括(a)100重量份的凝胶和(b)150～400重量份的α-氧化铝，其中至少10wt.％的α-氧化铝具有的粒度至少为74μm；和(II)一种柔性基体，它是作为组合物的固有载体的。附图简述附图说明图1a和图1b表明了分别以开孔泡沫塑料基体和织物基体作载体的本专利技术的组合物。专利技术详述本专利技术的组合物既具有高的热导率又保持有高度的贴合性-亦即它们保持着柔性和弹性。优选地，它们具有的热导率至少为1.3watt/m-℃，硬度小于1000g，和在拉断时的伸长率至少为50％。它们包含凝胶和作为颗粒填料以赋予热导率的α-氧化铝。凝胶可以看作基本上是稀的、流体扩展类聚合物系统，它显示出非稳态流动。正如在铜镍合金一书(J.威利和桑兹，纽约，1980年)第三版本第529页“聚合物的粘弹特性”中所论述的，聚合物凝胶是一种利用化学键、微晶、或其它某种接合方法交联的溶液。缺乏稳定流动是类固体特性的关键定义，同时相当大的稀释度是使凝胶具有相对低的模量所必需的。通常通过聚合物链交联在材料中形成连续的网络结构来获得固体性能。这种交联可以是物理的或是化学的，只要这些交联位点在凝胶的使用状态下仍能保持住。因而，适于本专利技术使用的凝胶可以分为化学交联凝胶类和热塑性凝胶类，在前者中前体材料固化形成凝胶材料，在后者中交联则是物理的。适合的化学交联凝胶材料包括基于聚氨脂、聚脲、硅氧烷(也称为聚硅氧烷或有机聚硅氧烷)，包含聚合物的酐，等系统。典型的公开内容包括杜布罗等人的US 4,595,635(1986)；德勃奥脱的US 4,600,261(1986)；杜布罗等人的US 4,777,063(1988)；杜布罗等人的US 5,079,300(1992)；林德等人的US 5,104,930(1992)；基奥蒂斯等人的Wo 96/10608(1996)；和默瑟等人的Wo 96/23007(1996)；这些公开内容在此均被引入供参考。优选地，该凝胶为一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅氧烷凝胶，其制备方法是利用乙烯基官能化的PDMS和氢化物官能化的PDMS之间的铂催化反应。这类凝胶能用多种方法形成。一种方法是在非活性增充剂流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造导热且易贴合的组合物的方法，该方法包含以下步骤： （ａ）准备好１００重量份的凝胶； （ｂ）使该凝胶与１５０～４００重量份的α－氧化铝相混合，其中至少１０ｗｔ．％的α－氧化铝具有的粒度至少为７４μｍ，从而形成凝胶材料和α－氧化铝的混合物；和 （ｃ）搅拌上述混合物以便制成导热且易贴合的组合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：FW默瑟，DP钦，Z齐霍茨基，RH雷米，
申请(专利权)人：雷伊化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]