一种高导热超软垫片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高导热超软垫片及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)碳纤维改性：通过等离子体技术对碳纤维进行改性以提高表面极性基团数量，再以环氧活性稀释剂和单端羟基硅油对碳纤维进行表面有机化改性，得到改性碳纤维；(2)导热垫片制备：通过挤出设备和超声震动对碳纤维进行取向，并搭配不同粒径导热填料制备得到高导热超软垫片。本发明专利技术通过对碳纤维表面改性引入了大量硅氧链段，改善了碳纤维与高分子基体的相容性差、填充量低的问题，其次通过提高碳纤维的取向程度，大幅提高了材料的导热系数，使得本发明专利技术所制备的高导热超软垫片具有高导热、低比重的优点。低比重的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热超软垫片及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子复合材料
，具体涉及一种高导热超软垫片的制备方法。

技术介绍

[0002]随着5G时代的到来，电子电器设备正向集成化、高功率化的方向发展，对系统热管理及散热技术提出更高要求。为了满足工业应用的要求，热界面材料被大量应用于电子器件的散热，其不仅要具备优良的导热性能，同时还要具备低硬度、高绝缘性以及良好的加工性等条件。传统的热界面材料主要是填充性导热材料，即在高分子聚合物基体中添加导热填料如氧化铝、氧化锌、氢氧化铝等。但传统的无机非金属填料导热低，比重高，难以满足当代电子设备对轻质量，便携化的要求。
[0003]如今，热界面材料行业为了得到更高导热性能的材料，开始引入碳纤维、碳纳米管及石墨烯这样的超高导热性能材料作为导热填料。但由于碳纤维，其次碳纳米管、碳纤维这类物质结构细长，导热效率存在各向异性，即在指定方向上具有较高的导热性，而在其他方向上导热性能很差，必须采用特定的工艺技术使碳纤维等材料沿热量传导方向进行取向。例如，专利号CN 210679636 U公开了一种可用于碳纤维取向的挤出头及挤出装置，但该方法对于流动性差的胶体取向程度有限，这一问题是由于碳纤维在硅油中的相容性较差，使得填充量较低，胶体较为触变导致，因此，取向的同时碳纤维与树脂、碳纤维与其他无机材料相互之间的相容性也是要考虑并解决的问题。为了改善上述技术问题，本专利技术通过对碳纤维表面处理引入硅氧链段增强了与基体树脂的结合力，有效改善碳纤维与高分子基体的相容性差、填充量低、难以加工且导热较低的问题，并搭配不同粒径的球形氧化铝复配作为导热填料构建高效的导热通路；其次，通过对具有一定的长径比的碳纤维在外力作用下沿着轴向在特定方向上实现取向，增强该方向热量的快速传导，以此所制备的高导热超软垫片具有高导热、低比重的优点，在电子元件散热方面具有较好的应用前景。

技术实现思路

[0004]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种高导热超软垫片及其制备方法，具体制备步骤如下：(1)改性碳纤维的制备：
①
对碳纤维进行等离子体处理，引入羧基(
‑
COOH)、羰基(＞C＝O)、羟基(
‑
OH)、过氧基(
‑
COO
‑
R)等极性基团；
②
在步骤
①
得到的碳纤维中加入一定量质量分数0.1
‑
1％环氧活性稀释剂酒精溶液及催化剂，在100
‑
130℃反应15
‑
30min后，抽滤，至于70℃下烘干，得到富含酯基(
‑
COOR)及羟基(
‑
OH)的一次改性碳纤维；
③
在上述的步骤
②
得到的一次改性碳纤维中加入一定量的单端羟基硅油在高速混合机中搅拌混合均匀，制得含有硅氧链的改性碳纤维；
(2)将步骤(1)制备的改性碳纤维与氧化铝、乙烯基硅油、含氢硅油、铂金催化剂、抑制剂按照一定质量份比例加入到真空分散机中搅拌均匀，制得混合导热基料；(3)将(2)制备的混合导热基料装入挤出管中，放入超声设备进行超声处理，再通过挤出设备沿一定方向进行挤出，最后进行压延、固化、裁切，即得到高导热超软垫片；所述步骤(2)中质量份包括以下组分：乙烯基硅油100份、改性碳纤维40
‑
80份、1
‑
120μm氧化铝750
‑
2000份、含氢硅油2.5～5份、铂金催化剂0.3
‑
0.5份、抑制剂0.3
‑
1.0份。
[0006]本专利技术改性碳纤维的制备机理如下：(1)环氧活性稀释剂起到偶联作用以连接碳纤维和单端羟基硅油，环氧基的一端与碳纤维表面的羧基发生开环酯化反应生成酯基醇，使得环氧活性稀释剂牢固地偶联在碳纤维表面。(2)单端羟基硅油中的
‑
OH活泼氢能与碳纤维表面的含氧官能团
‑
C＝O、
‑
OH、
‑
COOH、
‑
COO
‑
R等的氧生成RO
‑‑‑‑
H
‑
OR氢键，使得单端羟基硅油接在碳纤维表面；单端羟基硅油对高分子树脂具有选择相容性好的特点，大大提高碳纤维与树脂的结合力，使碳纤维能与树脂基体的界面性能得到明显地改善。
[0007]所述步骤(1)中，等离子气体为空气或氧气中的一种，气压为1
‑
5Pa，电流为1
‑
5A，处理时间为5
‑
10min。
[0008]所述步骤(1)中，碳纤维长度为50
‑
250μm。
[0009]所述步骤(1)中，催化剂可为酸性催化剂、碱性催化剂、乙酰丙酮金属络合物、苄胺、季铵盐中的一种或几种。
[0010]所述步骤(1)中，环氧活性稀释剂酒精溶液、催化剂与碳纤维的质量比为3.0
‑
5.0：0.01
‑
0.05:1，单端羟基硅油与一次改性碳纤维的质量比为0.002
‑
0.012：1。
[0011]所述步骤(1)中，环氧活性稀释剂为单环氧基的丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚中的一种或几种。
[0012]所述步骤(1)中，高速混合机的搅拌速度1000
‑
1200r/min，搅拌时间2
‑
5min。
[0013]所述步骤(2)中，真空分散机的搅拌速度为600
‑
1200r/min，搅拌时间为1
‑
5min。
[0014]所述步骤(2)中，乙烯基硅油为100
‑
500cP乙烯基硅油，含氢硅油为侧含氢硅油，抑制剂为炔环己醇。
[0015]所述步骤(3)中，超声设备的功率240W，超声时间为1
‑
2h。
[0016]所述步骤(3)中，挤出设备的压力为10
‑
90Psi。
[0017]所述步骤(3)中，固化的温度为120
‑
150℃，固化的时间为15
‑
30min。
[0018]本专利技术技术的有益效果：(1)本专利技术改性后的碳纤维大幅度改善了其在硅油中的相容性，改善了胶体的流动性，结合挤出和超声步骤提高碳纤维的取向程度，从而使制得的有机硅垫片具有超高的导热性能。(2)相比于同等导热的氧化铝制备的有机硅垫片，碳纤维的添加及取向可大幅度降低氧化铝的用量，从而降低了导热垫片的比重。
具体实施方式
[0019]为了更好地了解该专利技术，下面结合实施实例进一步阐明本专利技术专利的内容，但是
本专利技术专利的内容并不局限于下面的实施实例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热超软垫片及其制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：(1)改性碳纤维的制备：
①
对碳纤维进行等离子体处理，引入羧基(
‑
COOH)、羰基(＞C＝O)、羟基(
‑
OH)、过氧基(
‑
COO
‑
R)等极性基团；
②
在步骤
①
得到的碳纤维中加入一定量质量分数0.1
‑
1％环氧活性稀释剂酒精溶液及催化剂，在100
‑
130℃反应15
‑
30min后，抽滤，至于70℃下烘干，得到富含酯基(
‑
COOR)及羟基(
‑
OH)的一次改性碳纤维；
③
在上述的步骤
②
得到的一次改性碳纤维中加入一定量的单端羟基硅油在高速混合机中搅拌混合均匀，制得含有硅氧链的改性碳纤维；(2)将步骤(1)制备的改性碳纤维与氧化铝、乙烯基硅油、含氢硅油、铂金催化剂、抑制剂按照一定质量份比例加入到真空分散机中搅拌均匀，制得混合导热基料；(3)将(2)制备的混合导热基料装入挤出管中，放入超声设备进行超声处理，再通过挤出设备沿一定方向进行挤出，最后进行压延、固化、裁切，即得到高导热超软垫片；所述步骤(2)中质量份包括以下组分：乙烯基硅油100份、改性碳纤维40
‑
80份、1
‑
120μm氧化铝750
‑
2000份、含氢硅油2.5～5份、铂金催化剂0.3
‑
0.5份、抑制剂0.3
‑
1.0份。2.根据权利要求1所述的一种高导热超软垫片的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，等离子气体为空气或氧气中的一种，气压为1
‑
5Pa，电流为1
‑
5A，处理时间为5
‑
10min。3.根据权利要求1所述的一种高导热超软垫片的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈土春，罗玉英，罗惠明，袁羚耀，
申请(专利权)人：广东金戈新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：