纵向高导热垫片、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供制备纵向高导热垫片的方法，包括：将物料混合均匀，得到混合物料，所述物料包括粘结剂、各向异性导热填料和可选的各项同性导热填料；将所述混合物料涂布至基体材料表面，在所述基体材料表面得到涂层；将所得涂层处理至半硫化状态，得到半硫化状态的涂层；将所得半硫化状态的涂层上再次涂布所述混合物料；多次重复半流化和涂布步骤，涂层硫化成型，沿着垂直于涂布的方向切片，得到纵向高导热垫片。本发明专利技术还提供纵向高导热垫片及应用。本发明专利技术实现了各项异性导热填料在基体粘结剂中的定向排列，制备工艺简单易行，易实现大规模连续化生产，有效地排除气泡，进一步提升材料的导热性能。导热性能。导热性能。

【技术实现步骤摘要】
纵向高导热垫片、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于导热散热
，涉及一种纵向高导热垫片、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]现有的纵向高导热垫片，主要的方法包括：挤出法、磁场定向法、静电植绒法。挤出法的原理是，在挤出机将物料挤出的过程中，各项异性导热填料(如碳纤维)沿着流体流动的方向进行定向排列；将挤出的物料进行堆叠、热压、硫化、切片后，得到纵向高导热垫片。该方法中，物料挤出时需要通过狭缝，其厚度一般不超过5mm，因此需要将挤出成型的物料进行堆叠，压制成型。其工艺步骤较为复杂，且在堆叠时存在较大的缝隙，易造成压制后的材料存在空洞；同时由于缝隙处的融合，以及压制时的溢流等原因，容易造成物料中导热填料取向的改变。此外，由于堆叠后需要进行模压成型，该方法难以制备较大面积的高导热垫片。
[0003]磁场定向法的原理是，通过超强磁场(如>10T)将各向异性导热填料(如碳纤维)沿着磁场方向进行定向，从而获得纵向高导热垫片。由于导热填料在基体胶中具有很高的填充量(如>80wt.％)，造成物料的粘度很大(如>106mPa s)，要求超大型超导磁体形成稳态磁场，设备设计异常复杂，要求异常苛刻且造价非常昂贵，不利于连续化生产。此外，稳态超强磁场设备的内腔尺寸一般较小(小于300mm)，该方法难以制备较大面积的高导热垫片。
[0004]静电植绒法的原理是，通过超强电场，在底胶上将各项异性导热填料(如碳纤维)进行定向植绒，再经过液相浸渍将各项异性导热调料浸没，最终得到纵向高导热垫片。超强电场要求多次的涂敷
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植绒
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浸渍
‑
硫化循环，其工艺过程较为复杂，且植绒时各向异性填料的定向性难以把控，浸渍所用溶液须具有流动性，会导致填充量大幅下降，并且，浸渍过程中部分气泡可能得不到有效的排除，这些不利因素最终影响了产品的导热效果。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在问题中的一个或多个，根据本专利技术的一个方面提供一种制备纵向高导热垫片的方法，包括：
[0006]步骤1)将物料混合均匀，得到混合物料，所述物料包括粘结剂和各向异性导热填料；
[0007]步骤2)将所述混合物料涂布至基体材料表面，在所述基体材料表面得到涂层；
[0008]步骤3)将步骤2)所得涂层处理至半硫化状态，得到半硫化状态的涂层；步骤4)在步骤3)所得半硫化状态的涂层上再次涂布所述混合物料；
[0009]步骤5)多次重复所述步骤3)和步骤4)，涂层硫化成型，沿着垂直于涂布的方向切片，得到纵向高导热垫片。
[0010]在一个实施例中，所述步骤1)中，所述粘结剂采用环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、有机硅胶中的一种或几种的混合物；
[0011]优选地，所述粘结剂采用有机硅胶；
[0012]进一步优选地，所述粘结剂采用聚二甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、α,ω
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二羟基聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、α,ω
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二羟基聚甲基(3,3,3
‑
三氟丙基)硅氧烷、氰基硅氧基硅烷、α,ω
‑
二乙基聚二甲基硅氧烷中的一种或几种的混合物。
[0013]在一个实施例中，所述步骤1)中，所述各项异性导热填料包括碳纤维、石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、碳微米纤维和氮化硼中至少一种；
[0014]优选地，所述各向异性导热填料是经过表面处理的；所述表面处理为化学处理或物理处理；所述化学处理包括酸化、氧化、碱基化、硝化、磺化、环氧化、氢化和金属化中至少一种；所述物理处理包括包覆和包裹中至少一种；
[0015]进一步优选地，所述各项异性导热填料在所述混合物料中的含量为20wt.％
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60wt.％；更优为30wt.％
‑
40wt.％；
[0016]进一步优选地，所述碳纤维的导热系数≥300W/(m K)；碳纤维的长度为50
‑
500μm；更优为100
‑
300μm；碳纤维的直径为5
‑
30μm；更优为7
‑
15μm；
[0017]进一步优选地，所述石墨烯导热系数≥300W/(m K)；所述石墨烯的片径为1
‑
500μm；更优为5
‑
200μm；
[0018]进一步优选地，所述石墨片的导热系数≥300W/(m K)；片径为30
‑
500μm；更优为50
‑
300μm；
[0019]进一步优选地，所述氮化硼的导热系数≥100W/(m K)；片径为5
‑
500μm，更优为10
‑
200μm。
[0020]在一个实施例中，所述物料还包括各项同性导热填料；
[0021]优选地，所述各项同性导热填料包括氧化铝、氮化铝、碳化硅中至少一种；
[0022]优选地，各向同性导热填料的粒径为0.1
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150μm，进一步优选地，为5
‑
50μm；
[0023]优选地，所述各项同性导热填料在混合物料中的含量为20wt.％
‑
60wt.％，进一步优选地，为30wt.％
‑
40wt.％。
[0024]在一个实施例中，所述各项异性导热填料与各项同向填料的总含量作为填料总含量；所述填料总含量在所述纵向高导热垫片中的含量为40wt.％
‑
80wt.％，优选为50wt.％
‑
70wt.％。
[0025]在一个实施例中，所述步骤2)中，涂布方式优选为刮刀涂布；
[0026]涂布速度为0.1
‑
2m/min；优选为0.5
‑
1.5m/min；
[0027]每次涂布的厚度为0.1
‑
2mm；优选为0.5
‑
1.5mm；宽度无特殊限制，优选为100
‑
200mm。
[0028]在一个实施例中，所述步骤3)中，所述涂层的处理的方法为加热；
[0029]所述加热方法中，温度为50
‑
80℃，优选为60℃；时间为1
‑
10min，优选为3
‑
5min；
[0030]所述步骤4)中，涂布的条件与所述步骤2)相同；
[0031]所述步骤5)中，温度为100
‑
200℃，优选为150℃；时间为30
‑
90min。
[0032]本专利技术还提供上述制备方法制备得到的纵向高导热垫片。
[0033]在一个实施例中，纵向高导热垫片包括基体材料和涂布在基体材料上的硫化成型的涂层，所述涂层的物料包括粘结剂和各项异性导热填料。
[0034]粘结剂的种类没有特殊限制，在一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备纵向高导热垫片的方法，其特征在于：包括：1)将物料混合均匀，得到混合物料，所述物料包括粘结剂和各向异性导热填料；2)将所述混合物料涂布至基体材料表面，在所述基体材料表面得到涂层；3)将步骤2)所得涂层处理至半硫化状态，得到半硫化状态的涂层；4)在步骤3)所得半硫化状态的涂层上再次涂布所述混合物料；5)多次重复所述步骤3)和步骤4)，涂层硫化成型，沿着垂直于涂布的方向切片，得到纵向高导热垫片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述粘结剂采用环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、有机硅胶中的一种或几种的混合物；优选地，所述粘结剂采用有机硅胶；进一步优选地，所述粘结剂采用聚二甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、α,ω
‑
二羟基聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、α,ω
‑
二羟基聚甲基(3,3,3
‑
三氟丙基)硅氧烷、氰基硅氧基硅烷、α,ω
‑
二乙基聚二甲基硅氧烷中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述各项异性导热填料包括碳纤维、石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、碳微米纤维和氮化硼中至少一种；优选地，所述各向异性导热填料经过表面处理；所述表面处理为化学处理或物理处理；所述化学处理包括酸化、氧化、碱基化、硝化、磺化、环氧化、氢化和金属化中至少一种；所述物理处理包括包覆和包裹中至少一种；进一步优选地，所述各项异性导热填料在所述混合物料中的含量为20wt.％
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60wt.％；更优为30wt.％
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40wt.％；进一步优选地，所述碳纤维的导热系数≥300W/(m K)；碳纤维的长度为50
‑
500μm；更优为100
‑
300μm；碳纤维的直径为5
‑
30μm；更优为7
‑
15μm；进一步优选地，所述石墨烯导热系数≥300W/(m K)；所述石墨烯的片径为1
‑
500μm；更优为5
‑
200μm；进一步优选地，所述石墨片的导热系数≥300W/(m K)；片径为30
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500μm；更优为50
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300μm；进一步优选地，所述氮化硼的导热系数≥100W/(m K)；片径为5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛翔，李峰，周步存，
申请(专利权)人：常州富烯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：