一种铝基柔性热界面材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于导热材料领域，具体涉及一种铝基柔性热界面材料，其包括式1聚合物、三元乙丙橡胶和导热填料；所述的导热填料包括铝粉和金属氧化物。本发明专利技术还提供了所述的材料的制备和应用。本发明专利技术所述的铝基柔性热界面材料，其通过所述的式1聚合物、三元乙丙橡胶和导热填料的联合，可以实现协同，可以改善其导热性能和柔性，使其能够有效兼顾良好的导热和柔性。使其能够有效兼顾良好的导热和柔性。使其能够有效兼顾良好的导热和柔性。

【技术实现步骤摘要】
一种铝基柔性热界面材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于热界面材料制备
，具体涉及一种铝基柔性热界面材料。

技术介绍

[0002]近年来，随着5G与超大规模集成电路(VSLI)的快速发展，电子产品的功耗逐渐增加，热管理已被视为一个关键问题。热管理通常通过使用散热器去除过多的热量来实现，然而电子芯片与散热片之间难以形成完美接触，导致热阻较大，热扩散率降低。为了解决这个问题，一些柔软且可变形的热界面材料被用于填充电子芯片和散热器之间的空隙以改善热传递，使电子芯片保持在合适的温度区间内，提高电子芯片的性能和使用寿命。
[0003]由于聚合物具有优异的绝缘性与机械性能，通常被用作热界面材料的基体。然而聚合物的本征热导率非常低(<0.5W m
‑1K
‑1)，不能满足热界面材料实际应用的要求。因此广泛采用具有高热导率的无机填料与聚合物基体复合以提高其导热性能。
[0004]新兴技术的快速发展，为了适用于更高功率以及可穿戴电子器件，对热界面材料提出了更高的要求。在高导热系数同时，对其柔性提出了新的需求。因为，更高功率以及可穿戴电子器件使得散热器和芯片之间由于不同热膨胀系数与人体活动导致的翘曲更加明显，所以热界面材料需要合适的粘性与优异的导热性能及柔性，以使热界面材料能够适应散热器和芯片翘曲。然而目前的热界面材料大多数关注的导热性能、稳定性、可返修等方面。这是因为，热界面材料的导热性能和柔性是一对矛盾体。通过添加更多导热填料含量，可以提高热界面材料的导热系数，但是由于聚合物基体含量的渐少，往往造成热界面材料的柔性下降。

技术实现思路

[0005]针对现有界面材料存在导热性和柔性难于兼顾的问题，本专利技术第一目的在于，提供一种铝基柔性热界面材料，旨在使其兼顾良好的柔性和导热性。
[0006]本专利技术第二目的在于，提供所述的铝基柔性热界面材料的制备方法。
[0007]本专利技术第三目的在于，还提供了所述的铝基柔性热界面材料的应用。
[0008]一种铝基柔性热界面材料，包括式1聚合物、三元乙丙橡胶和导热填料；
[0009][0010]所述的式1中，总分子量为5000～8500；乙烯基含量为20
‑
25％；
[0011]所述的导热填料包括铝粉和金属氧化物。
[0012]本专利技术所述的铝基柔性热界面材料，其通过所述的式1聚合物、三元乙丙橡胶和导热填料的联合，可以实现协同，可以改善其导热性能和柔性，使其能够有效兼顾良好的导热和柔性。
[0013]本专利技术中，所述的式1聚合物、三元乙丙橡胶为基质，所述的导热填料均匀分散在所述的聚合物基质中。本专利技术研究表明，所述的式1聚合物和三元乙丙橡胶联合，可以实现协同，可以在高填料添加量下还能够实现固化，还能够同步改善导热性能以及柔性，使其兼顾优异的导热性和柔性。
[0014]本专利技术，所述的式1中，酯基的单接枝链的分子量为1000
‑
2500，乙烯基含量为20～35％。
[0015]本专利技术中，所述的式1聚合物通过式1
‑
A聚合物和式1
‑
B聚合物通过酯化接枝反应得到：
[0016][0017]作为优选：式1
‑
A聚合物的分子量为3000
‑
3500，乙烯基含量20
‑
35％；进一步优选地，所述的式1
‑
A聚合物的分子量为3050
‑
3150。
[0018]优选地，式1
‑
B聚合物的分子量为1000
‑
2500，乙烯基含量20
‑
35％；进一步优选，式1
‑
B聚合物的分子量为1450
‑
1550。
[0019]优选地，式1
‑
A：式1
‑
B的重量比为0.5
‑
1.5：0.5
‑
1.5；进一步优选为1～1.2:1。也即是，所述的式1
‑
A：式1
‑
B的摩尔比为1:1.5～2.5。所述的摩尔数为式1或式2的重量除各成分的总重量。
[0020]本专利技术中，所述的三元乙丙橡胶为T612、T612A、A1016中的至少一种，且稠化能力不小于(大于或等于)5.5mm
2 s
‑1。
[0021]作为优选，所述的三元乙丙橡胶为T612A和A1016。优选地，T612A和A1016的重量比为1～2:1。本专利技术研究发现，采用式1聚合物下，进一步配合所述组合的三元乙丙橡胶，能够意外地进一步实现协同，能够获得更优的兼顾导热以及柔性的界面材料。
[0022]本专利技术所述的导热填料中，所述的金属氧化物为氧化铝、氧化锌中的至少一种；
[0023]本专利技术中：所述的铝粉的粒径为10～20μm；所述的金属氧化物的粒径为10～500nm。本专利技术研究发现，在所述的聚合物体系下，进一步配合所述的导热颗粒以及粒径的
级配，能够进一步协同，有助于进一步改善界面材料的导热以及柔性。
[0024]本专利技术中，所述的导热填料可预先经亲水改性处理。
[0025]优选地，所述的铝粉和金属氧化物的质量比为80
‑
95:5
‑
20；优选为85
‑
90:10
‑
15；更进一步优选为4～7:1。
[0026]本专利技术中，所述的铝基柔性热界面材料，式1聚合物的含量为0.5～6％；三元乙丙橡胶的含量为2～8％；余量为导热填料。优选地，式1聚合物的含量为0.5～1％；三元乙丙橡胶的含量为4～6％；余量为导热填料。本专利技术中，得益于所述的式1聚合物网络以及三元乙丙橡胶的联合，可以在高导热填料掺量下，仍能够实现固化形成界面材料，能够同步改善柔性以及导热性。
[0027]本专利技术中，所述的铝基柔性热界面材料中，还允许添加有助剂，所述的助剂为抗氧化剂BHT264、1035、EDTA二钠中的一种；
[0028]优选地，所述的助剂的含量为小于或等于0.2％，优选为0.01～0.05％。
[0029]本专利技术还提供了一种所述的铝基柔性热界面材料的制备方法，将各成分混合得到。
[0030]例如，将所述的式1聚合物、三元乙丙橡胶和导热填料，以及选择添加的助剂混合得到。
[0031]本专利技术另一优选的制备方案：将式1
‑
A聚合物、式1
‑
B聚合物、导热填料、抗氧剂在高速混合机中梯度混合，随后再在负压下继续进行梯度混合，得到混合料；
[0032]将混合物均匀涂于离型膜中均匀压延，140～160℃下固化，得到铝基柔性热界面材料；
[0033]优选地，所述的梯度混合过程各段的转速分别为750～850rpm、950～1050rpm、1150～1250rpm、1450～1550rpm、1750～1850rp本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝基柔性热界面材料，其特征在于：包括式1聚合物、三元乙丙橡胶和导热填料；所述的式1中，总分子量为5000～8500；乙烯含量为20
‑
25％；所述的导热填料包括铝粉和金属氧化物。2.如权利要求1所述的铝基柔性热界面材料，其特征在于：所述的式1聚合物通过式1
‑
A聚合物和式1
‑
B聚合物通过酯化接枝反应得到：B聚合物通过酯化接枝反应得到：3.如权利要求2所述的铝基柔性热界面材料，其特征在于：式1
‑
A聚合物的分子量为3000
‑
3500，乙烯基含量20
‑
35％；优选地，式1
‑
B聚合物的分子量为1000
‑
2500，乙烯基含量20
‑
35％；优选地，式1
‑
A：式1
‑
B的重量比为0.5
‑
1.5：0.5
‑
1.5；进一步优选为1～1.2:1。4.如权利要求1所述的铝基柔性热界面材料，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶为T612、T612A、A1016中的至少一种，且稠化能力不小于5.5mm2s
‑1；优选地，所述的三元乙丙橡胶为T612A和A1016；进一步优选，T612A和A1016的重量比为1～2:1。5.如权利要求1所述的铝基柔性热界面材料，其特征在于：所述的导热填料中，所述的金属氧化物为氧化铝、氧化锌中的至少一种；优选地，所述的铝粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传常，王卫萱，曾小亮，刘春轩，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：