一种各向异性绝缘导热性片材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种各向异性绝缘导热性片材，包括导热片材，制备该各向异性绝缘导热性片材的原料至少包含柔性高分子材料、碳纤维、球形微粉和阻燃剂，所述碳纤维在导热性片材的厚度方向取向。本发明专利技术还公开了所述各向异性绝缘导热性片材的制备方法。发明专利技术所述的各向异性绝缘导热性片材至少包括了柔性高分子材料,碳纤维，球形微粉和阻燃剂，使得无规则导热填料混合在热固性柔性高分子材料中，利用剪切力作用使得纤维状导热填料在流动方向上取向，是一种导热性能和绝缘性能优异的导热性片材。

An anisotropic insulating thermal conductive sheet and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种各向异性绝缘导热性片材及其制备方法
本专利技术涉及导热界面材料及制备
，具体涉及一种绝缘导热性材料及其制备方法。
技术介绍
随着数据网络的快速发展，电子电器产品向智能化和高速化、复杂化发展，集成电路密集化将逼近物理极限，这将导致产品设备在运行过程中产生的热量也越来越大，热量无法快递转移散开，影响着电子产品的使用稳定性和使用寿命，因此热问题成为电子产品发展首要解决的问题。为了高效率散热，半导体芯片与散热器、散热风扇之间填充导热界面材料，市场上常规的导热材料则需要陶瓷粉体的高填充量来获得较好的导热性能，则失去了材料的柔和性和贴合性，并且高填充量会导致材料稳定性和寿命下降。利用导热填料在导热性能的各向异性的特性，在填充量不大的情况下也能获得较好的导热效果。具有各向异性特性的导热填料有石墨、氮化硼、氧化铝晶须、氧化锌晶须，碳纤维等。碳纤维在纤维方向上的导热系数可以达到1500w/m.K.如果填充少量碳纤维并且使得碳纤维沿着产品厚度方向取向，不仅使产品保留很好的柔性，也将获得优异的导热性能。目前市场上有一些利用碳纤维取向而获得超高导热系数的导热性片材，但是由于碳纤维本身具有良好的导电性，导致产品不绝缘，在应用过程中会伴随相关电路板被电压击穿的风险。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于通过碳纤维与高分柔性高分子材料混合并取向，获得一种柔性好、导热系数高且绝缘的各向异性导热性片材。为实现上述目的，本专利技术采用如下方案：各向异性绝缘导热性片材，包括导热片材，制备该各向异性绝缘导热性片材的原料至少包含柔性高分子材料、碳纤维、球形微粉和阻燃剂，所述碳纤维在导热性片材的厚度方向取向。作为进一步的方案，本专利技术所述的原料至少包含以重量份计的150-300份柔性高分子材料、500-800份碳纤维、1200-1800份球形微粉和150-200份阻燃剂。作为进一步的方案，本专利技术所述的柔性高分子材料为液体丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂中的一种或两种以上混合。作为进一步的方案，本专利技术所述的原料还包含100-150重量份乙烯基硅油，该乙烯基硅油的粘度为500-100000mpa.s。作为进一步的方案，本专利技术所述的原料还包含80-120重量份二甲基硅油、0.05-0.2重量份的延迟抑制剂，3-6重量份含H硅油、1-3重量份铂金水催化剂。作为进一步的方案，本专利技术所述的球形微粉为包含氧化铝和硅酸盐粉的复配粉末，所述球形微粉粉末的平均粒径为0.1-5μm。作为优选的，所述球形微粉还包含少量氮化硼、氮化铝、碳化硅中一种或者两种以上混合。作为进一步的方案，本专利技术所述的碳纤维为表面绝缘包覆的聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维中的一种，所述碳纤维的平均直径为2-30μm，长度为50-300μm。作为进一步的方案，本专利技术所述的导热片材表面通过涂覆高分子涂料形成高分子涂层，所述高分子涂料按重量份计算包括80-120份乙烯基硅油、40-65份二甲基硅油、0.05-0.2重量份的延迟抑制剂，2-5份含H硅油、1-3份铂金水催化剂、150-200份长链烷基硅氧烷。优选的，本专利技术所述的高分子涂层的厚度≤50μm。在本专利技术中，导热片材上的高分子涂层具有粘性，便于导热垫片与其他部件之间的装配。本专利技术还提供了一种各向异性绝缘导热性片材的制备方法，利用剪切力作用，使得纤维状导热填料在流动方向上取向，获得一种性能优异的各向异性绝缘导热性片材。一种各向异性绝缘导热性片材的制备方法，包括制备导热性预备料的步骤：将碳纤维、球形微粉和阻燃剂均匀混合在柔性高分子材料中，制备导热性预备料；流速剪切取向步骤：上述导热性预备料通过挤出机挤出将碳纤维在流速方向上取向，且在可合模的移动模具槽中加热固化，形成成型体；超声波切割步骤：将上述成型体用超声波切割方式，沿流速垂直相交方向切割获得碳纤维沿着厚度方向取向的导热性片材。进一步的方案，本专利技术所述的制备方法还包括导热性片材表面处理步骤，导热性片材表面处理通过在导热片材表面涂覆高分子涂料形成高分子涂层或者是通过打磨方式将导热片材表面打磨光滑。作为进一步的方案，本专利技术所述的制备方法中在制备导热性预备料步骤后，流速剪切取向步骤前，还包括将混合均匀的导热性预备料放置真空箱中抽真空的步骤，真空箱的真空度为≤-0.09Mpa，抽真空时间≥8min。作为进一步的方案，本专利技术所述的模具装置的四周贴有离型膜。优选的，所述离型膜可以选择但不限于PET膜、PI膜、油性纸、淋漓膜、天那纸、防粘膜、打滑膜中的一种。作为进一步的方案，本专利技术所述的挤出机为螺杆式挤出机，挤出机的挤出嘴为蜂窝挤出嘴；所述蜂窝挤出嘴中单个孔隙的截面积≤81mm2，壁厚≤0.1mm，蜂窝挤出嘴长度≥5cm。进一步的，所述蜂窝挤出嘴的蜂窝流道截面尺寸至少为30mm×30mm，单个孔隙的形状不限制，可为圆形，椭圆形，长方形，正方形、其他多边形等，其中较为优选的以等边对称多边形或圆形、或椭圆形。作为进一步的方案，本专利技术所述的挤出机的挤出流道为锥形流道，所述锥形流道与蜂窝挤出嘴相接处至少安装一个分流装置，所述蜂窝挤出嘴末端与所述可合模的移动模具槽连接，所述移动模具槽的端部安装有控制模具槽后移距离的限位器。具体的，可移动模具槽一端套嵌蜂窝挤出嘴末端。在该方案中，采用蜂窝挤出嘴，可以增加碳纤维在流道中的取向可能性，可移动模具槽一端连接在蜂窝挤出嘴末端，使得预备料挤出速度与后移速度一致，减少了空气在模腔内的干扰，在可移动模具槽中合模加热固化成型。作为进一步的方案，本专利技术所述的流速剪切取向步骤中，加热固化采用鼓风式烤箱，烤箱的温度设置为80-120℃，烘烤时间为4-8H。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术所述的各向异性绝缘导热性片材至少包括了柔性高分子材料,碳纤维，球形微粉和阻燃剂，使得无规则导热填料混合在热固性柔性高分子材料中，纤维状导热填料在流动方向上取向，是一种导热性能和绝缘性能优异的导热性片材；2.本专利技术所述的制备方法利用剪切力作用，使得纤维状导热填料在流动方向上取向，使导热预备材料加热固化后在流速方向取得很好的导热性能，通过切片得到一种碳纤维在厚度方向取向的绝缘导热性片材。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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。各向异性绝缘导热性片材，包括导热片材，制备该各向异性绝缘导热性片材的原料至少包含柔性高分子材料、碳纤维、球形微粉和阻燃剂，所述碳纤维在导热性片材的厚度方向取向。作为进一步的方案，本专利技术所述的原料至少包含以重量份计的150-300份柔性高分子材料、500-800份碳纤维、1200-1800份球形微粉和150-200份阻燃剂。作为进一步的方案，本专利技术所述的柔性高分子材料可以选择但并不限于液体丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂中的一种或两种以上混合。优选的，选用有机硅树脂。所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸阻燃剂、三氧化二锑中一种或两种以上混合，在本专利技术中优选氢氧化铝，氢氧化铝的平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.各向异性绝缘导热性片材，包括导热片材，其特征在于，制备该各向异性绝缘导热性片材的原料至少包含柔性高分子材料、碳纤维、球形微粉和阻燃剂，所述碳纤维在导热性片材的厚度方向取向。

【技术特征摘要】
1.各向异性绝缘导热性片材，包括导热片材，其特征在于，制备该各向异性绝缘导热性片材的原料至少包含柔性高分子材料、碳纤维、球形微粉和阻燃剂，所述碳纤维在导热性片材的厚度方向取向。2.根据权利要求1所述的各向异性绝缘导热性片材，其特征在于，所述原料至少包含以重量份计的150-300份柔性高分子材料、500-800份碳纤维、1200-1800份球形微粉和150-200份阻燃剂。3.根据权利要求1所述的各向异性绝缘导热性片材，其特征在于，所述柔性高分子材料为液体丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂中的一种或两种以上混合。4.根据权利要求2所述的各向异性绝缘导热性片材，其特征在于，所述原料还包含100-150重量份乙烯基硅油，该乙烯基硅油的粘度为500-100000mpa.s。5.根据权利要求3所述的各向异性绝缘导热性片材，其特征在于，所述原料还包含80-120重量份二甲基硅油、0.05-0.2重量份的延迟抑制剂，3-6重量份含H硅油、1-3重量份铂金水催化剂。6.根据权利要求2-5任一项所述的各向异性绝缘导热性片材，其特征在于，所述球形微粉为包含氧化铝和硅酸盐粉的复配粉末，所述球形微粉粉末的平均粒径为0.1-5μm。7.根据权利要求1-5任一项所述的各向异性绝缘导热性片材，其特征在于，所述碳纤维为表面绝缘包覆的聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维中的一种，所述碳纤维的平均直径为2-30μm，长度为50-300μm。8.根据权利要求1-5任一项所述的各向异性绝缘导热性片材，其特征在于，所述导热片材表面通过涂覆高分子涂料形成高分子涂层，所述高分子涂料按重量份计算包括80-120份乙烯基硅油、40-65份二甲基硅油、0.05-0.2重量份的延迟抑制剂，2-5份含H硅油、1-3份铂金水催化剂、150-20...

【专利技术属性】
技术研发人员：羊尚强，陈印，谢佑南，曹勇，
申请(专利权)人：深圳市鸿富诚屏蔽材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44