一种导热蓄热相变板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及散热技术领域，提供一种导热蓄热相变板及其制备方法，导热蓄热相变板包括相变板壳体和相变复合材料，所述相变板壳体围出一封闭的容腔，所述相变复合材料填充于所述容腔中，所述相变板壳体是导热材质，所述相变复合材料包括以下重量份数的各原料组分：相变材料300‑600份，导热填料100‑250份，基体材料0‑80份，偶联剂0‑15份，热稳定剂0‑3份。本发明专利技术的导热蓄热相变板，其相变潜热高、导热系数大、耐久性能好、对电子元器件无毒无腐蚀、使之更易清理返修、界面相容性好，制造成本低且配方简易，使用方便。

A heat conducting and heat storing phase change plate and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种导热蓄热相变板及其制备方法
本专利技术属于散热
，尤其涉及一种导热蓄热相变板及其制备方法。
技术介绍
随着电子集成技术的快速发展，电子设备向小型化和轻薄化方向发展，系统的集成度越来越高。另一方面，电子设备中高功率元器件的应用，热功耗急剧增大，由此产生的热量没有充足的空间散发，从而直接影响产品的工作性能以及使用寿命，统计显示，约40％以上的电子产品可靠性(寿命)故障是由温升问题引起的。随着5G时代的来临，电子产品的散热任务变的尤为严峻，如何有效解决散热问题已成为电子技术进一步发展的瓶颈。相变化材料，是一类兼顾了相变蓄热和高导热的材料。当温度达到其相变软化点时，相变材料由固体状态变软或者具备一定的流动性状态，在相变的过程中伴随一个较大能量的吸收和释放，这部分能量称为相变潜热，且该过程为一个等温或近似等温的过程。因此相变化材料应用于电子产品中的热功耗器件时，可以有效抵抗其瞬时的热冲击，即通过相变蓄热为电子元器件提供超温保护，降低其温升超标的概率。相变导热材料的另一重要特点就是具备导热功能，在相变材料的配方中，通过添加导热填料，可大大提高其导热系数，从而有效将热功耗器件产生的热量快速传导出去。相变材料的相变潜热大，导热系数高，具有良好的传热和流动性，但在应用端仍存在一些不足：(1)相变材料的耐久性问题，即在相变循环过程中物理、化学性质容易发生退化，从而影响其蓄热和导热性能。市场上常见的一些导热相变材料在中长期的使用过程中容易出现干化开裂的情况；(2)相变材料对电子元器件的污染问题，由于相变后的材料具有一定的流淌性，易从基体中泄露，浸入器件缝隙，对器件造成污染；(3)使用相变材料后的电子元器件返修相对困难，相变材料充分填充浸润器件的表面和缝隙，在返修的过程中难以清除，且容易损坏电子元件，大大增加了返修的成本；(4)相变材料与电子元器件的界面相容性问题，相变材料配方中涉及多种组分的材料，其与器件膨胀系数的差异容易造成内应力的产生，同时各种组分的材料还存在与器件表面发生化学反应的风险，极大影响电子元器件的性能。
技术实现思路
基于此，本专利技术实施例提供一种导热蓄热相变板，其相变潜热高、导热系数大、耐久性能好、对电子元器件无毒无腐蚀、使之更易清理返修、界面相容性好，制造成本低且配方简易，使用方便。第一方面，本专利技术实施例提供一种导热蓄热相变板，包括相变板壳体和相变复合材料，所述相变板壳体围出一封闭的容腔，所述相变复合材料填充于所述容腔中，所述相变板壳体是导热材质，所述相变复合材料包括以下重量份数的各原料组分：进一步地，所述的导热蓄热相变板，还包括至少一个胶粘层，所述胶粘层设置于所述相变板壳体的外表面上。胶粘层的设置可以使导热蓄热相变板方便安装使用，可直接贴附于电子产品中的热功耗器件上，利用导热蓄热相变板的导热和蓄热功能，可以有效抵抗瞬时的热冲击，为电子元器件提供超温保护，降低其温升超标的概率；在返修时，直接将导热蓄热相变板取走即可，无需考虑传统相变材料在返修的过程中难以清除的问题，大大降低了返修成本。作为一种优选实施方式，所述相变板壳体的一个表面上设置有胶粘层，所述相变板壳体的另一个表面上设置有辐射散热层。进一步地，所述相变板壳体选自铜材、铝材、钛材或不锈钢中的一种，但不限于此。优选地，所述相变材料为石蜡、硬脂酸、硬脂酸丁酯、三羟甲基乙烷、聚乙二醇或结晶水合盐中的至少一种。优选地，所述导热填料为石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、铜粉、铝粉、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅、氧化镁或氧化硅中的至少一种。优选地，所述基体材料为热塑性塑料或热塑性橡胶中的至少一种，例如可选但不限于硅橡胶、环氧树脂、硅树脂、天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶或丁腈橡胶中的至少一种；所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯、铝酸酯偶联剂中的至少一种；所述热稳定剂选自硬脂酸铅、硬脂酸钙、二月桂酸二正丁基锡、马来酸单酯二丁基锡或十二硫醇二烷基锡中的至少一种。第二方面，本专利技术实施例还提供一种导热蓄热相变板的制备方法，包括以下步骤：S1：制备相变板壳体，使相变板壳体围出一容腔，在所述相变板壳体上预留一开放口；S2：向导热填料中加入偶联剂，混合均匀；S3：按重量份数比将基体材料和相变材料一起置入捏合机内，混合均匀后加入热稳定剂以及偶联剂处理过的导热填料继续混合，最后抽真空脱去气泡，得到熔融状流体；S4：将熔融状流体通过预留的开放口加入到相变板壳体中，填充所述容腔的80～100％，然后对未充满的容腔抽真空；封闭开放口，得到导热蓄热相变板。优选地，S3中基体材料和相变材料在捏合机内在60-250℃温度下加热捏合10-90min，加入热稳定剂以及偶联剂处理过的导热填料后继续混合10-90min。进一步地，所述S4封闭开放口后，还包括以下步骤：对相变板壳体的外表面进行单面或双面背胶形成至少一个胶粘层；当将相变板壳体的表面进行单面背胶时，另一表面施加辐射散热涂料形成辐射散热层。传统相变材料的配方中，由于需要添加相当重量份数的基体材料以作为相变复合材料的载体，同时为提高其综合性能，需要添加热稳定剂、分散剂、阻燃剂、抗氧化剂、补强剂、增塑剂、偶联剂、抗老化剂、消泡剂、固化剂等多种必要的改性助剂，从而会导致相变材料的重量份数占相变复合材料的比值大幅降低，使相变焓值下降，同时也造成配方成本增加，工艺难度提高，生产流程变长。本专利技术实施例的技术方案，由于相变复合材料被密封在相变板壳体中，具有以下有益效果：(1)无需考虑相变复合材料达到相变软化点后泄露损失的问题，因此其他助剂少，相变材料的含量可以设计到更高的比例，从而获得更大的相变潜热，提升蓄热性能，同时通过添加导热填料，构建三维导热网络结构，有效提高其导热系数，加强了传热性能；(2)在反复的相变循环过程中，相变板壳体内的相变复合材料始终处于一个相对稳定的环境，不会与外界发生物质交换，不会有小分子析出，因而避免了常规导热相变材料在中长期使用过程中容易出现干化开裂的情况，有效的解决了相变复合材料耐久性差的问题；同时该方案也解决了相变材料软化后易从基体中泄露，浸入器件缝隙，对器件造成污染的问题；(3)由于相变复合材料与电子元器件不直接接触，使电子元器件更易清理返修、彻底避免了二者的界面相容性问题；(4)可以极大简化相变复合材料的配方设计，无需加入如补强剂、增韧剂、抗老化剂、阻燃剂或抗氧化剂等助剂，可以大大增加相变材料组分的重量百分比，使其相变焓保持率(相变复合材料的相变焓与纯相变材料的相变焓的比值)达到90％以上，尤其在只添加相变材料和导热填料的优选配方中，其相变焓保持率达到98％以上，获得远超常规相变复合材料的相变潜热，同时也可降低配方成本，简化生产流程；(5)经测试表明，本专利技术实施例的导热蓄热相变板在吸热放热循环5000次后，仍保持稳定了导热和蓄热功能，性能值衰减率极低，因此可以反复多次使用，使综合成本更低；(6)本专利技术实施例的导热蓄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热蓄热相变板，其特征在于：包括相变板壳体和相变复合材料，所述相变板壳体围出一封闭的容腔，所述相变复合材料填充于所述容腔中，所述相变板壳体是导热材质，所述相变复合材料包括以下重量份数的各原料组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种导热蓄热相变板，其特征在于：包括相变板壳体和相变复合材料，所述相变板壳体围出一封闭的容腔，所述相变复合材料填充于所述容腔中，所述相变板壳体是导热材质，所述相变复合材料包括以下重量份数的各原料组分：





2.根据权利要求1所述的导热蓄热相变板，其特征在于：还包括至少一个胶粘层，所述胶粘层设置于所述相变板壳体的外表面上。


3.根据权利要求2所述的导热蓄热相变板，其特征在于：所述相变板壳体的一个表面上设置有胶粘层，所述相变板壳体的另一个表面上设置有辐射散热层。


4.根据权利要求1所述的导热蓄热相变板，其特征在于：所述相变板壳体选自铜材、铝材、钛材或不锈钢中的一种。


5.根据权利要求1所述的导热蓄热相变板，其特征在于：所述相变材料为石蜡、硬脂酸、硬脂酸丁酯、三羟甲基乙烷、聚乙二醇或结晶水合盐中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的导热蓄热相变板，其特征在于：所述导热填料为石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、铜粉、铝粉、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅、氧化镁或氧化硅中的至少一种。


7.根据权利要求1所述的导热蓄热相变板，其特征在于：所述基体材料为热塑性塑料或热塑性橡胶中的至少一种；所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：万虎，冯先强，
申请(专利权)人：广州视源电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44