一种可压缩高柔性高热容相变导热界面材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可压缩高柔性高热容相变导热界面材料，属于复合材料技术领域。具体操作如下：（1）将相变材料、烯烃嵌段共聚物与增塑剂在高温反应釜中共熔至混合均匀；（2）加入烷烃类材料，继续搅拌共熔至混合均匀；（3）加入碳材料，搅拌混合均匀；（4）使高温反应釜降温，抽真空，再升温，继续搅拌，得到产物；（5）将产物放入模具中，热压成型，得到可压缩高柔性高热容相变导热界面材料；所得材料的热导率在1W/(m

【技术实现步骤摘要】
一种可压缩高柔性高热容相变导热界面材料的制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种导热界面材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，科技的快速发展带动各种设备向着智能化、小型化、高性能发展，但这些设备的快速发展都面临着自身的热管理问题。例如电脑、手机、车载智能设备内部都集成了大量高性能、小尺寸但易发热的电子元器件，要保证设备高效稳定的运行，就必须使电子元器件不超过运行限定温度。为满足设备的运行温度要求，各种类型的导热界面材料得到的研发，例如导热硅胶、石墨泡棉、高分子基相变导热界面材料等。导热硅胶是一种良好的热源界面与散热界面的导热填充材料，但不适合用于环境恶劣的情况；石墨泡棉是一款具有高回弹性的导热衬垫，但其回弹力较弱，对界面的填隙作用较弱，导致界面热阻较大；相对于导热硅胶和石墨泡棉，高分子基相变导热界面材料具有形状稳定、能减缓热冲击、体积变化小、界面接触热阻较小等优点。
[0003]目前，导热硅胶、导热凝胶等高分子导热界面材料热容较小，在材料使用区间内无潜热，热容在1J/(g
·
K)左右，难以抵抗存在瞬时热冲击的情况，易对仪器设备的造成损害，高分子基相变导热界面材料在常温下柔性较弱，脆性较大，压缩力大，难以进行弥合公差要求，装配困难。为了更好的填补热源界面与散热界面的空隙和满足公差要求，降低界面接触热阻，更快的带走热源表面的热量，开发高热容柔性导热界面材料具有一定的研究意义。

技术实现思路

[0004]为了实现电子设备与导热界面材料安装时满足配合公差要求，使导热界面材料同时具备高柔性、高导热，本专利技术提供一种可压缩高柔性高热容相变导热界面材料的制备方法。
[0005]一种可压缩高柔性高热容相变导热界面材料的制备操作步骤如下：（1）将30
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50质量份相变材料、15
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30质量份烯烃嵌段共聚物（OBC）与10
‑
20质量份增塑剂共同放入高温反应釜中，温度160
‑
190℃、搅拌共熔至混合均匀，得到高柔性高热容相变复合材料；（2）将10
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25质量份烷烃类材料加入到高柔性高热容相变复合材料中，在高温反应釜中，继续搅拌共熔10
‑
15分钟，得到可压缩高柔性高热容复合材料；（3）将4
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10质量份碳材料加入到可压缩高柔性高热容复合材料中，在高温反应釜中，搅拌混合均匀，温度160
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190℃，得到可压缩高柔性高热容相变导热材料；（4）使高温反应釜降温，当温度降至90
‑
110℃，抽真空，再将温度升至180℃，继续搅拌至混合均匀，停止搅拌，得到产物；（5）将产物放入模具中，在90
‑
120℃下热压成型，热压压力在2000N以上，热压时间大于5分钟，得到可压缩高柔性高热容相变界面导热材料；所述可压缩高柔性高热容相变界面导热材料的热导率在1W/(m
·
K)以上；
所述可压缩高柔性高热容相变界面导热材料在常温至相变温度以上20摄氏度内的等效热容大于2.6J/(g
·
K)。
[0006]进一步地技术方案如下：步骤（1）中，相变材料包括烷烃类相变材料或醇类材料。
[0007]所述烷烃类相变材料为石蜡或二十二烷，所述石蜡的相变温度为40℃～70℃。
[0008]所述醇类材料为聚乙二醇或十八醇。
[0009]所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯中的一种。
[0010]步骤（2）中，所述烷烃类材料为十四烷、十五烷、十六烷中的一种。
[0011]步骤（3）中，所述碳材料为膨胀石墨、多层氧化石墨烯、石墨烯粉末中的一种。
[0012]本专利技术的有益技术效果体现在以下方面：1.本专利技术旨在解决传统高分子导热界面材料在常温下柔性较低、难以压缩，热导率与柔性难以兼得、热容较小难以抵抗热冲击的问题，更好地降低热源界面与散热界面间的接触热阻，提高电子设备的热管理效果，采用熔融共混法制备了一种高热容柔性导热复合材料。烯烃嵌段共聚物（OBC）在较宽的温度范围内性能保持稳定，压缩永久形变量小，其分子链间形成的多孔结构能很好的包裹相变材料，是一种很好的支撑材料；增塑剂能插入到聚合物大分子之间，削弱分子间的作用力，使分子的活动性增大，从而增加了界面材料的柔韧性和可压缩性，能更好地填补热源界面与散热界面间的间隙；碳材料的加入在高分子基导热界面材料内部形成了高导热通路，提升了相变材料的导热性能；L
‑
PA相变材料的加入防止OBC软段的分子链段被“冻结”，用于提升高分子基导热界面材料常温下弹性，H
‑
PA相变材料的加入主要是提升了高分子基导热界面材料的热容，缓解器件的热冲击，保护器件正常工作。
[0013]2.本专利技术可压缩高柔性高热容相变界面导热材料的制备方法简单、可压缩性能好、表面硬度低，具有高柔性，能很好的填补界面间隙和适应界面形状，降低接触热阻，并具有一定的潜热，在使用温度范围内（常温至相变温度以上20摄氏度内）的热容大于70J/(g
·
K)，能很好的缓解热冲击对设备带来的影响。由附图1可知与常规相变界面导热材料相比，本材料可实现大幅度弯卷，而不出现断裂及裂缝，在常温下具有高柔性，后续可以用在中小型电子设备的热管理应用中。
附图说明
[0014]图1为实施案例1与常规相变材料的弯曲形态对比图。
[0015]图2为实施案例1的压缩回弹图。
[0016]图3为实施案例1的DSC图。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0018]本专利技术中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0019]在下列实施例中，高温搅拌釜提前预热至180℃；试验所涉及的容器均提前清洁和
干燥；模具和平板硫化机在复合材料搅拌完成前30分钟进行预热，预热至100℃，此处所用模具大小为10cm
×
10cm
×
5mm和15cm
×
20cm
×
1mm；所用膨胀石墨由可膨胀石墨在800℃高温下膨胀30秒得到。
[0020]实施例1一种可压缩高柔性高热容相变导热界面材料的制备操作步骤如下：（1）将30g54号石蜡（相变温度为54℃）、20g烯烃嵌段共聚物（OBC）与20g邻苯二甲酸二辛酯共同放入180℃的高温反应釜中进行熔融共混，设置搅拌桨转速为30转/分钟，搅拌共混50分钟后混合均匀，得到高柔性高热容相变复合材料；（2）加入25g十四烷（相变温度为8℃），继续熔融共混10分钟后混合均匀，得到可压缩高柔性高热容复合材料；（3）加入5g膨胀石墨（EG），混合，搅拌桨以同样的转速搅拌1小时将其充分混合均匀，得到可压缩高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可压缩高柔性高热容相变导热界面材料的制备方法，其特征在于：（1）将30
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50质量份相变材料、15
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30质量份烯烃嵌段共聚物与10
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20质量份增塑剂共同放入高温反应釜中，温度160
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190℃、搅拌共熔至混合均匀，得到高柔性高热容相变复合材料；（2）将10
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25质量份烷烃类材料加入到高柔性高热容相变复合材料中，在高温反应釜中，继续搅拌共熔10
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15分钟，得到可压缩高柔性高热容复合材料；（3）将4
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10质量份碳材料加入到可压缩高柔性高热容复合材料中，在高温反应釜中，搅拌混合均匀，温度160
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190℃，得到可压缩高柔性高热容相变导热材料；（4）使高温反应釜降温，当温度降至90
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110℃，抽真空，再将温度升至180℃，继续搅拌至混合均匀，停止搅拌，得到产物；（5）将产物放入模具中，在90
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120℃下热压成型，热压压力在2000N以上，热压时间大于5分钟，得到可压缩高柔性高热容相变界面导热材料；所述可压缩高柔性高热容...

【专利技术属性】
技术研发人员：程文龙，刘群，赵锐，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
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