一种导热相变材料及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种导热相变组合物，其包含作为基础聚合物的多官能团改性的聚硅氧烷和导热填料，其中所述多官能团改性的聚硅氧烷是通过聚醚官能团和具有抗氧性能的官能团进行改性的聚硅氧烷。本发明专利技术还涉及由所述组合物获得的导热相变产品。

【技术实现步骤摘要】
一种导热相变材料及其应用
本专利技术属于高分子材料的领域，并且尤其涉及导热相变材料及其应用。
技术介绍
随着科技的发展，电子元器件集成度越来越高，单位体积发热量越来越大，散热问题早已成为设计的瓶颈。散热问题解决不好，将直接缩短电子设备的寿命，甚至影响其正常使用。为了解决发热电子元器件的散热问题，通常会设计散热片。然而，电子元器件与散热片的表面不可能绝对平整，接触面存在90％以上的空气间隙，从而大大增加了热阻。为了降低界面热阻，现有技术提出了多种解决方案，例如采用金属焊接、导热粘接剂、导热垫片、导热硅脂、导热相变材料等，其中采用导热相变材料的解决方案因其具有热阻低、拆装容易、不易变干等优点而受到关注。导热相变材料是一类具有相变能力的导热材料，在特定的温度区间会发生相变行为。通常在电子元器件的工作温度下(一般为30℃以上)变为液态，降低热阻；在非工作温度下保持固态，有效防止渗出。CN102634212B公开了一种导热硅脂组合物，主要由碳纳米管、石墨烯、相变胶囊颗粒物以及硅油组成。该导热硅脂组合物具有高导热率和低热阻值，大大提高了导热硅脂的散热效率和使用寿命，具有较强的实用价值。但是，该专利技术只是将具有相变能力的胶囊与硅油机械混合，其相容性差，局部易团聚，并且组合物整体不具有相变行为，在冷热交替之后硅油容易渗出。CN109844030A涉及一种导热性有机硅组合物，其包含(A)有机聚硅氧烷作为基础聚合物并且包含(B)导热性填充材料，其中导热性填充材料在导热性有机硅组合物中为60-85体积％，导热性填充材料中40-60体积％为平均粒径50μm以上的氮化铝。但是，现在技术的导热相变材料尤其存在以下的一个或多个问题：(i)组分之间相容性差，易导致分散不均，局部热阻增加；(ii)相变材料在高温下容易被氧化，导致容易变硬或者变干，甚至失去相变功能；(iii)在多次冷热冲击之后容易发生相分离，存在组分渗出的风险，导致热阻增加；(iv)易燃，不易储存；(v)不适合使用丝网印刷的施工方式。丝网印刷对于所涂覆的材料有严格的要求：1)所涂覆的材料在施工时必须保证良好的流动性；2)所涂覆的材料含有的填料粒径必须远小于丝网孔径；3)丝网印刷的过程中不能由于发生化学反应而产生交联或者某些组分出现结晶。因此，目前可使用丝网印刷技术进行涂覆的导热相变材料在市面少见。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种综合性能优异的导热相变材料。特别地，根据本专利技术的导热相变材料具有良好的组分相容性。根据本专利技术的导热相变材料还具有良好的抗氧性能。根据本专利技术的导热相变材料在经历老化实验和/或长期冷热冲击之后能够保持良好的导热性能和相变行为；并且在经过长期冷热冲击之后无组分析出。根据本专利技术的导热相变材料不易燃，易于储存。根据本专利技术的导热相变材料尤其适合于丝网印刷方式施工。因此，根据本专利技术的一个方面，提供一种导热相变组合物，其包含作为基础聚合物的多官能团改性的聚硅氧烷和导热填料。优选地，所述导热相变组合物由包含作为基础聚合物的多官能团改性的聚硅氧烷和导热填料组成。根据一种实施方案，作为基础聚合物的多官能团改性的聚硅氧烷是双官能团改性的聚硅氧烷，优选是通过聚醚官能团和具有抗氧性能的官能团进行改性的聚硅氧烷。对于所述聚硅氧烷来说，通常其主链部分基本上由有机硅氧烷重复单元构成。作为该有机聚硅氧烷中与硅原子结合的有机基团，例如可以提及甲基、乙基、丙基、3,3,3-三氟丙基、二甲苯基、甲苯基和苯基。根据一种优选的实施方案，该聚硅氧烷为线性聚二有机硅氧烷，特别优选线性聚二甲基硅氧烷。根据另一种优选的实施方案，该聚硅氧烷为聚甲基氢基硅氧烷，优选线性聚甲基氢基硅氧烷。根据一种实施方案，所述聚醚官能团选自聚环氧烷官能团，优选聚环氧乙烷官能团、聚环氧丙烷官能团以及其组合，所述官能团是任选被取代的，例如被烷基如甲基、乙基、丙基、丁基或者烯基如乙烯基、烯丙基取代。根据一种特别优选的实施方案，所述聚醚官能团是烯丙基聚氧乙烯醚官能团。根据一种实施方案，所述具有抗氧性能的官能团选自受阻酚官能团、受阻胺官能团或其组合。本专利技术所述的受阻酚可选自β-(3,5-二叔丁基羟基苯基)丙酸甲酯、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、N,N’-1,6-亚己基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、N,N’-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙酸十八酯、2,6-二叔丁基-4-甲酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基酚)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和4,4’-甲撑双(2,6-二叔丁基苯酚)及其组合。根据一种特别优选的实施方案，本专利技术的受阻酚是β-(3,5-二叔丁基羟基苯基)丙酸甲酯。本专利技术所述的受阻胺可选自二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉及其组合。所述具有抗氧性能的官能团可以位于基础聚合物的侧链和/或两端。根据一种特别优选的实施方案，所述多官能团改性的聚硅氧烷具有以下结构：其中，n1为10至100之间、优选12至60之间、更优选15至50之间且最优选18至42之间的任意整数；n2为6至120之间、优选6至100之间、更优选8至90之间并且最优选10至80之间的任意整数。所述基础聚合物的相变温度可通过改变n1来调节。n1数值越大，相变温度越高。例如，所述多官能团改性的聚硅氧烷具有0℃至80℃、优选20℃至50℃的相变温度。所述基础聚合物的粘度可通过改变n2来调节。n2数值越大，粘度越高。优选地，所述多官能团改性的聚硅氧烷具有10-2000mPa.s，优选200-1500mPa.s的粘度，根据国标GB/T10247-2008粘度测量方法标准测定，旋转粘度计，50℃测定。所述导热填料可选自氢氧化铝、氧化铝、氧化锌、氧化铈、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、石墨烯、碳纳米管、石英粉、铝粉、铜粉、银粉及其混合物。根据一种实施方案，所述导热填料的粒径(D50)为0.1至50μm，优选1至20μm，根据本领域中常用的激光粒径分析仪器测定(例如欧美克公司的PIP9.1型颗粒图像处理仪、山东耐克特分析仪器有限公司的NKT2010-L干法粒度分析仪等)。根据另一种实施方案，所述导热填料可粗细粒径搭配使用，其中较粗的部分的中值粒径(D50)可以为5至20μm，较细的部分的中值粒径(D50)可以为0.1至5μm，其中粗细部分搭配的比例范围例如可以为3:7至7:3，优选4:6至6:4。优选地，所述导热填料的外形特征为球形或者近似于球形。根据一种优选的实施方案，所述导热填料使用处理剂进行表面处理，其中所述处理剂优选选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、KH550、KH560、KH792、KH602、KH570、dynasylan@1146本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热相变组合物，其包含作为基础聚合物的多官能团改性的聚硅氧烷和导热填料，其中所述多官能团改性的聚硅氧烷是通过聚醚官能团和具有抗氧性能的官能团进行改性的聚硅氧烷。/n

【技术特征摘要】
1.一种导热相变组合物，其包含作为基础聚合物的多官能团改性的聚硅氧烷和导热填料，其中所述多官能团改性的聚硅氧烷是通过聚醚官能团和具有抗氧性能的官能团进行改性的聚硅氧烷。


2.根据权利要求1所述的导热相变组合物，其中所述聚醚官能团选自聚环氧烷官能团，优选聚环氧乙烷官能团、聚环氧丙烷官能团以及其组合，所述官能团是任选被取代的，例如被烷基如甲基、乙基、丙基、丁基或者烯基如乙烯基、烯丙基取代；更优选地，所述聚醚官能团是烯丙基聚氧乙烯醚官能团。


3.根据权利要求1-2任一项所述的导热相变组合物，其中所述具有抗氧性能的官能团选自受阻酚官能团、受阻胺官能团或其组合；其中所述受阻酚优选选自β-(3,5-二叔丁基羟基苯基)丙酸甲酯、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、N,N’-1,6-亚己基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、N,N’-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙酸十八酯、2,6-二叔丁基-4-甲酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基酚)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和4,4’-甲撑双(2,6-二叔丁基苯酚)及其组合并且最优选β-(3,5-二叔丁基羟基苯基)丙酸甲酯；和/或所述受阻胺优选选自二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉及其组合。


4.根据权利要求1-3任一项所述的导热相变组合物，其中所述聚硅氧烷为线性聚二有机硅氧烷，优选线性聚二甲基硅氧烷。


5.根据权利要求1-4任一项所述的导热相变组合物，其中所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭奎，吕玉霞，何丹丹，吴超波，
申请(专利权)人：江西蓝星星火有机硅有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36