一种聚烯烃基石墨取向型热界面材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚烯烃基石墨取向型热界面材料及其制备方法，其包括聚烯烃基体、改性石墨类粉体、填充型导热填料；所述填充型导热填料为具有微米尺寸或纳米尺寸的颗粒类、晶须类、纤维类、纳米线类填料；改性石墨类粉体为偶联剂改性石墨类粉体，其制备方法包括以下步骤：将石墨类粉体进行等离子体刻蚀预处理；将预处理石墨类粉体进行羟基化处理；将偶联剂在溶剂中充分水解，并在充分水解后的偶联剂中加入羟基化的石墨类粉体。本发明专利技术聚烯烃基石墨取向型热界面材料性能稳定、兼具高取向度、高致密性、高热导率，同时保证其还有着良好的柔性和回弹性，从而保证电子器件热源和散热装置高覆盖率地填充，进而有效地实现电子器件地高效散热。散热。散热。

【技术实现步骤摘要】
一种聚烯烃基石墨取向型热界面材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于导热聚合物基复合材料
，具体涉及一种聚烯烃基石墨取向型热界面材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]5G通信、物联网、大数据和人工智能等新兴领域的兴起使得集成电路正朝着小型化、轻薄化和高度集成化的方向发展。然而，这一趋势会直接导致电子器件功率密度和工作温度的升高。如果电子器件的热量未能及时散出，不仅会显著降低其性能，而且严重时还会导致设备故障、报废，甚至安全隐患。因此，如何实现电子元器件的高效散热是当今电子产品设计与组装所面临的关键问题。尤其是对于有着很高集成度的便携式电子产品，散热甚至成为了整个产业的主要技术瓶颈。
[0003]为了使电子产品得到有效散热，热源与散热装置之间必须配合热界面材料(Thermal interfere materials)使用。热界面材料通常是一种以柔性高分子材料为基体结合导热填料的复合材料，它可以有效填补固固界面之间的空隙，增加有效接触面积，从而提高散热效率。常用的TIM材料有导热硅脂、导热凝胶和导热垫片等。相比于其他种类的热界面材料，导热垫片自身有着较高的热导率，并且有着操作简单、适用性强的特点。
[0004]目前，常见的热界面材料的导热填料主要以高导热陶瓷颗粒或者金属粉体为主。但是，这类填料通常只有在含量为60wt％以上时，热界面材料的热导率才会有较为明显改善，而且通常热导率都低于7W/mK。然而，电子行业的快速发展使得传统热界面材料愈发难以满足如今的散热需求。因此，亟需开发新型热界面材料用以解决电子行业所面临的热管理问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中所提出的问题，本专利技术的目的在于提供一种聚烯烃基石墨取向型热界面材料及其制备方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一方面，本专利技术提供了一种偶联剂改性石墨类粉体的方法，包括以下步骤：
[0007](1)将石墨类粉体进行等离子体刻蚀预处理，得到预处理石墨类粉体；
[0008](2)将预处理石墨类粉体进行羟基化处理，得到羟基化的石墨类粉体；
[0009](3)将偶联剂在溶剂中充分水解，并在充分水解后的偶联剂中加入羟基化的石墨类粉体进行石墨类粉体改性，得到改性石墨类粉体。
[0010]进一步地，步骤(1)中所述石墨类粉体包括鳞片石墨、石墨烯、石墨烯微片、人造石墨微片中的一种或多种；
[0011]优选地，所述石墨类粉体的粒径为10～2000微米，优选为100～1000微米。
[0012]进一步地，步骤(1)中所述等离子体处理的气氛为纯氧气、氩气和氧气的混合气或氮气和氧气的混合气；
[0013]优选地，所述氩气和氧气的混合气中氩气和氧气的体积比为1:2～1:1；
[0014]优选地，所述氮气和氧气的混合气中氮气和氧气的体积比为1:2～1:1；
[0015]优选地，所述等离子体腔体的气压为2～10Pa；
[0016]优选地，所述等离子体刻蚀预处理的时间为10～20分钟。
[0017]进一步地，步骤(2)中所述羟基化处理具体为将预处理石墨粉体浸泡在过氧化氢和氨水的混合溶液中进行羟基化处理；
[0018]优选地，所述过氧化氢和氨水的混合溶液中过氧化氢浓度为0.2～0.8mol/L，氨水浓度为0.1～0.4mol/L。
[0019]进一步地，步骤(3)中所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种；
[0020]优选地，所述硅烷偶联剂包括WD
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26、WD
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21、WD
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27、WD
‑
22、WD
‑
51、WD
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71、KH
‑
550、KH
‑
560、KH
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570、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种；
[0021]优选地，所述钛酸酯偶联剂包括TMC
‑
201、TMC
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102、TMC
‑
101、TMC
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105、TMC
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TTS、TMC
‑
114、TMC
‑
401中的一种或多种；
[0022]优选地，所述铝酸酯偶联剂包括DL
‑
411、DL
‑
411AF、DL
‑
411D、DL
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411DF中的一种或多种；
[0023]优选地，所述偶联剂的质量为石墨类粉体质量的1～15％，优选为3～10％；
[0024]优选地，所述溶剂为乙醇和水的混合液，乙醇和水的混合液中乙醇和水的质量比为2:1～4:1；
[0025]优选地，所述石墨类粉体改性的时间为10～30小时。
[0026]另一方面，本专利技术提供了一种改性石墨类粉体，由上述任一所述的偶联剂改性石墨类粉体的方法制备得到。
[0027]另一方面，本专利技术提供了一种聚烯烃基石墨取向型热界面材料，包括聚烯烃基体、上述所述改性石墨类粉体、填充型导热填料；
[0028]所述填充型导热填料为具有微米尺寸或纳米尺寸的颗粒类、晶须类、纤维类、纳米线类填料。
[0029]进一步地，所述聚烯烃基体含有至少一种有端羟基基团的聚烯烃材料和至少一种有马来酸酐基团接枝的聚烯烃材料；优选地，所述聚烯烃基体占聚烯烃基石墨取向型热界面材料的总体积百分比为7～90％，优选为25～60％；
[0030]优选地，所述改性石墨类粉体占聚烯烃基石墨取向型热界面材料的总体积百分比为10～85％，优选为40～70％；
[0031]优选地，所述填充型导热填料为金属材料或无机非金属材料；更优选地，所述金属材料包括铝、铜、银中的一种或多种；更优选地，所述无机非金属材料包括碳纤维、金刚石、氮化铝、氮化硅、氧化铝、氧化锌、氮化硼中的一种或多种；更优选地，所述填充型导热填料颗粒类填料的粒径为0.5～100微米，优选为5～15微米；更优选地，所述填充型导热填料纤维类填料的长度为20～150微米，优选为30～100微米，长径比为20～250，优选为50～200；更优选地，所述填充型导热填料晶须类填料的长度为2～50微米，优选为8～40微米，长径比为5～30，优选为10～20；更优选地，所述填充型导热填料占聚烯烃基石墨取向型热界面材料的总体积百分比为0～8％，优选为0～5％。
[0032]再一方面，本专利技术提供了一种上述所述的聚烯烃基石墨取向型热界面材料的制备方法，包括以下步骤：
[0033](1)将聚烯烃基体、权利要求7中所述改性石墨类粉体、填充型导热填料搅拌混合均匀，得到混合料；
[0034](2)将混合料进行取向处理，得到片层状混合料；
[0035](3)将片层状混合料进行冷冻处理，得到冻结片层状混合料；
[0036]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偶联剂改性石墨类粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将石墨类粉体进行等离子体刻蚀预处理，得到预处理石墨类粉体；(2)将预处理石墨类粉体进行羟基化处理，得到羟基化的石墨类粉体；(3)将偶联剂在溶剂中充分水解，并在充分水解后的偶联剂中加入羟基化的石墨类粉体进行石墨类粉体改性，得到改性石墨类粉体。2.根据权利要求1所述的偶联剂改性石墨类粉体的方法，其特征在于，步骤(1)中所述石墨类粉体包括鳞片石墨、石墨烯、石墨烯微片、人造石墨微片中的一种或多种；优选地，所述石墨类粉体的粒径为10～2000微米，优选为100～1000微米。3.根据权利要求1所述的偶联剂改性石墨类粉体的方法，其特征在于，步骤(1)中所述等离子体处理的气氛为纯氧气、氩气和氧气的混合气或氮气和氧气的混合气；优选地，所述氩气和氧气的混合气中氩气和氧气的体积比为1:2～1:1；优选地，所述氮气和氧气的混合气中氮气和氧气的体积比为1:2～1:1；优选地，所述等离子体腔体的气压为2～10Pa；优选地，所述等离子体刻蚀预处理的时间为10～20分钟。4.根据权利要求1所述的偶联剂改性石墨类粉体的方法，其特征在于，步骤(2)中所述羟基化处理具体为将预处理石墨粉体浸泡在过氧化氢和氨水的混合溶液中进行羟基化处理；优选地，所述过氧化氢和氨水的混合溶液中过氧化氢浓度为0.2～0.8mol/L，氨水浓度为0.1～0.4mol/L。5.根据权利要求1所述的偶联剂改性石墨类粉体的方法，其特征在于，步骤(3)中所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种；优选地，所述硅烷偶联剂包括WD
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26、WD
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21、WD
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27、WD
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22、WD
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51、WD
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71、KH
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550、KH
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560、KH
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570、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种；优选地，所述钛酸酯偶联剂包括TMC
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201、TMC
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102、TMC
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101、TMC
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105、TMC
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TTS、TMC
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114、TMC
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401中的一种或多种；优选地，所述铝酸酯偶联剂包括DL
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411、DL
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411AF、DL
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411D、DL
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411DF中的一种或多种；优选地，所述偶联剂的质量为石墨类粉体质量的1～15％，优选为3～10％；优选地，所述溶剂为乙醇和水的混合液，乙醇和水的混合液中乙醇和水的质量比为2:1～4:1；优选地，所述石墨类粉体改性的时间为10～30小时。6.一种改性石墨类粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小亮，张晨旭，叶振强，任琳琳，张月星，许建斌，孙蓉，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：