单组分导热界面材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种单组分导热界面材料及其制备方法和应用，涉及界面材料技术领域。该导热界面材料主要由导热粉体、低模量热塑性聚氨酯、多元醇预聚体、丙烯酸酯预聚体、硅烷偶联剂、催化剂、异氰酸酯类交联剂和抗氧化剂制成；其中，所述催化剂包括吗啉二乙基醚、2,2

【技术实现步骤摘要】
单组分导热界面材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及界面材料
，尤其是涉及一种单组分导热界面材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在电子、电器和电池以及电池组封装等多个领域中，提供具备粘结强度的导热界面材料是目前的一些典型需求之一。这类导热界面材料主要通过点胶或喷胶的方式被涂覆在需要连接的A界面和B界面之间，通过初期固化和深度固化，从而达到减少界面热阻的目的。
[0003]现有技术方案中，有专利公开了一种建筑密封胶，尤其是单组份低模量聚氨酯建筑密封胶及其制备方法。单组份低模量聚氨酯建筑密封胶，包括聚氨酯预聚物A和聚氨酯预聚物B共30
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60％，聚氨酯预聚物A与聚氨酯预聚物B的重量份比值为3～1，硅烷偶联剂0.25
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2.5％，辛酸铝交联剂0.25
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2.5％，潜伏型固化剂0.301
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0.35％，增塑剂10
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40％，填料10
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60％，紫外线吸收剂和稳定剂0.1
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3％，上述各个组份含量以质量百分含量计；聚氨酯预聚物A是二苯基甲烷二异氰酸酯与多元醇反应生成，聚氨酯预聚物B是1
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己二异氰酸酯和多元醇在二丁基锡二月桂酸酯下反应生成。上述建筑密封胶具有伸长率好、耐黄变、环保，对陶瓷、玻璃有优异的粘接性能的特点。但是，其中所含的有机锡类催化剂不符合环保要求，对环境有不良影响。同时，现有技术中，界面材料间的弹性模量不够，固化后的导热界面材料弹性不足，特别是两界面有拉伸或者收缩的情况下，很容易拉断。
[0004]因此，研究开发出一种不包含有机锡催化剂的导热界面材料，该导热界面材料在具有较高环保性的同时，还能够大大降低整个体系的弹性模量，进而适用于两种界面在有拉伸或者收缩的情况下的导热，变得十分必要和迫切。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种导热界面材料，所述导热界面材料不使用有机锡材料作为催化剂，能够充分满足环保要求，具有环保性强的特点；同时上述导热界面材料能大大降低整个体系的弹性模量，从而使固化后的导热界面材料具备较好的弹性。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种导热界面材料的制备方法。
[0008]本专利技术的第三目的在于提供一种导热界面材料在制备电子设备中的应用。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供的一种导热界面材料，所述导热界面材料主要由导热粉体、低模量热塑性聚氨酯、多元醇预聚体、丙烯酸酯预聚体、硅烷偶联剂、催化剂、异氰酸酯类交联剂和抗氧化剂制成；
[0011]其中，所述催化剂包括吗啉二乙基醚、2,2
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双吗啉二乙基醚和有机铋类催化剂中的至少一种，优选为2,2
‑
双吗啉二乙基醚。
[0012]进一步的，所述多元醇预聚体包括聚醚型多元醇预聚体和/或聚酯型多元醇预聚体；
[0013]聚酯型多元醇，是由二元羧酸与二元醇等通过缩聚反应得到的聚酯多元醇。
[0014]聚醚多元醇是主链含有醚键(—R—O—R—)，端基或侧基含有大于2个羟基的低聚物。
[0015]更优选地，所述多元醇预聚体包括分子量2000的多元醇预聚体、分子量3000的多元醇预聚体、分子量4000的多元醇预聚体、分子量8000的多元醇预聚体中的至少一种。
[0016]优选地，所述多元醇预聚体包括分子量2000和分子量8000的聚醚型多元醇预聚体和分子量2000聚酯型多元醇预聚体。
[0017]进一步的，所述导热粉体包括氧化铝和氮化硼；
[0018]优选地，所述氧化铝为球型氧化铝，氧化铝的导热系数为1～8W/m.k，氧化铝的粒径为0.5～50μm；
[0019]更优选地，所述氧化铝为市售1W、2W、3W、5W、7W或8W的氧化铝。
[0020]优选地，所述氮化硼包括片状氮化硼和/或纤维状氮化硼，氮化硼的导热系数为60
‑
2000W/m.k，氮化硼的直径为1～10μm，片长或管长为20～100μm。
[0021]进一步的，所述低模量热塑性聚氨酯包括端羟基低模量热塑性聚氨酯；所述低模量热塑性聚氨酯原材料优选的是伸长率800％时抗张强度小于1MPa。其中，低模量热塑性聚氨酯，是对比市售的30MPa以上的弹性模量，本文所说的低模量是指小于30MPa弹性模量。
[0022]优选地，端羟基低模量热塑性聚氨酯为分子量8000～50000的双官能团的端羟基低模量聚氨酯；
[0023]优选地，所述丙烯酸酯预聚体包括软化点为80℃的丙烯酸酯预聚体、软化点为100℃的丙烯酸酯预聚体、软化点为122℃的丙烯酸酯预聚体、软化点为150℃的丙烯酸酯预聚体和软化点为170℃的丙烯酸酯预聚体中的至少一种；
[0024]优选地，所述硅烷偶联剂包括γ
‑
(2,3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、异氰酸酯基官能团硅烷、乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；
[0025]优选地，所述异氰酸酯交联剂包括封闭型异氰酸酯交联剂和/或非封闭型异氰酸酯交联剂，优选为TDI(甲苯二异氰酸酯)，MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)和IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)的至少一种；
[0026]优选地，所述抗氧化剂包括季戊四醇酯类抗氧化剂，丙酸十八醇酯类抗氧化剂中的至少一种。
[0027]进一步的，所述导热界面材料的原料还包括颜料；
[0028]优选地，所述黑色碳粉，目前使用的是一般市售型号卡博特的4350，昭玉高色素碳黑，德固赛N330色素碳黑。所述白色钛白粉，一般市售型号美礼联的TIONA
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595，科幕的R
‑
902型号，镇江钛白粉股份有限公司的Zr
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948。所述红色色粉，一般选择无机环保类，比如镉红等。所述黄色色粉，一般选择无机环保类，比如铋黄或者钛黄等。所述蓝色色粉，一般选择无机环保类，比如钴蓝。
[0029]进一步的，按质量百分数计，所述导热界面材料主要由以下原料制成：
[0030]导热粉体50～80wt％、低模量热塑性聚氨酯1～15wt％、多元醇预聚体10～
40wt％、丙烯酸酯预聚体5～15wt％、硅烷偶联剂1～10wt％、催化剂0.1～10wt％、异氰酸酯类交联剂0.01～10wt％、抗氧化剂0.01～1wt％和颜料0.01～1wt％；所述导热界面材料中各原料的质量百分数之和为100％；
[0031]优选地，按质量百分数计，所述导热界面材料主要由以下原料制成：
[0032]导热粉体50～80wt％、低模量热塑性聚氨酯1～15wt％、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单组份导热界面材料，其特征在于，所述导热界面材料主要由导热粉体、低模量热塑性聚氨酯、多元醇预聚体、丙烯酸酯预聚体、硅烷偶联剂、催化剂、异氰酸酯类交联剂和抗氧化剂制成；其中，所述催化剂包括吗啉二乙基醚、2,2
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双吗啉二乙基醚和有机铋类催化剂中的至少一种，优选为2,2
‑
双吗啉二乙基醚。2.根据权利要求1所述的单组份导热界面材料，其特征在于，所述多元醇预聚体包括聚醚型多元醇预聚体和/或聚酯型多元醇预聚体；聚酯型多元醇，是由二元羧酸与二元醇通过缩聚反应得到的聚酯多元醇；聚醚多元醇是主链含有醚键，端基或侧基含有大于2个羟基的低聚物；更优选地，所述多元醇预聚体包括平均相对分子量2000的多元醇预聚体、分子量3000的多元醇预聚体、分子量4000的多元醇预聚体、分子量8000的多元醇预聚体中的至少一种。3.根据权利要求1所述的单组份导热界面材料，其特征在于，所述导热粉体包括氧化铝和氮化硼；优选地，所述氧化铝为球型氧化铝，氧化铝的导热系数为1～8W/m.k，氧化铝的粒径为0.5～50μm；优选地，所述氮化硼包括片状氮化硼和/或纤维状氮化硼，氮化硼的导热系数为60
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2000W/m.k，氮化硼的直径为1～10μm，长度为20～100μm。4.根据权利要求1所述的单组份导热界面材料，其特征在于，所述低模量热塑性聚氨酯包括端羟基低模量热塑性聚氨酯；优选地，端羟基低模量热塑性聚氨酯为平均相对分子量8000～50000的双官能团的端羟基低模量聚氨酯；优选地，所述丙烯酸酯预聚体包括软化点为80℃的丙烯酸酯预聚体、软化点为100℃的丙烯酸酯预聚体、软化点为122℃的丙烯酸酯预聚体、软化点为150℃的丙烯酸酯预聚体和软化点为170℃的丙烯酸酯预聚体中的至少一种；优选地，所述硅烷偶联剂包括γ
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(2,3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、异氰酸酯基官能团硅烷、乙烯基三(2
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甲氧基乙氧基)硅烷、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；优选地，所述异氰酸酯类交联剂包括封闭型异氰酸酯交联剂和/或非封闭型异氰酸酯交联剂，优选为甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种；优选地，所述抗氧化剂包括季戊四醇酯类抗氧化剂，丙酸十八醇酯类抗氧化剂中的至少一种。5.根据权利要求1所述的单组份导热界面材料，其特征在于，所述导热界面材料的原料还包括颜料；所述颜料包括黑色碳粉，白色钛白粉，红色色粉，黄色色粉和蓝色色粉，以及互相复配的颜色。6.根据权利要求1所述的单组份导热界面材料，其特征在于，按质量百分数计，所述导热界面材料主要由以下原料制成：导热粉体50～80wt％、低模量热塑性聚氨酯1～15wt％、多元醇预聚体10～40wt％、丙
烯酸酯预聚体5～15wt％、硅烷偶联剂1～10wt％、催化剂0.1～10wt％、异氰酸酯类交联剂0.01～10wt％、抗氧化剂0.01～1wt％和颜料0.01～1wt％；所述导热界面材料中各原料的质量百分数之和为100％；优选地，按质量百分数计，所述导热界面材...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆兰硕，林学好，周顺，
申请(专利权)人：深圳市美信电子有限公司，
类型：发明
国别省市：