一种聚氨酯-硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料、制备方法及其用途技术

本发明专利技术一种聚氨酯

【技术实现步骤摘要】
interfaces[J].Science Advances,2021,7(17):eabf8197.)。该工作提出在通过粘接力来调控界面接触热导时，不能忽略界面声子匹配的影响。为此本专利技术提出一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚和/或其衍生的热界面材料，在拥有高界面声子匹配的情况下，同时具有高粘接性能和高断裂能，进一步得到高界面接触热导，对于行业发展具有十分重大的现实意义。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于设计提供一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料、制备方法及其用途。本专利技术从分子设计的角度出发，在所合成的聚氨酯
‑
硫辛酸共聚和/或其衍生的热界面材料中，引入多重氢键、动态双硫键和大量的分子链缠结网络，从而实现其兼具高粘接性能、高断裂能和界面接触热导。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料包含以下原料组分：
[0008]已二酸二酰肼1～20质量份；
[0009]异氰酸酯基聚合物1～20质量份；
[0010]二甲基乙酰氨1
‑
100质量份；
[0011]双端含烯烃或羟基或羧基或环氧或氨基的甲酸酯类聚合物1～20质量份；
[0012]硫辛酸1～1000质量份；
[0013]催化剂0.01～0.5质量份。
[0014]所述的一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料，所述异氰酸酯基聚合物包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯。
[0015]所述的一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料，所述双端含烯烃或羟基或羧基或环氧或氨基的甲酸酯类聚合物包括乙二醇单烯丙基醚、丙烯酰胺、丙烯酸、环氧丁烯。
[0016]所述的一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料，其特征在于，所述催化剂包括聚氨酯金属类催化剂，优选聚氨酯金属类催化剂包括二月桂酸二丁基锡、异辛酸亚锡、异辛酸锌。
[0017]第二方面，本专利技术提供了所述的聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018](1)在空气气氛下，称取已二酸二酰肼、催化剂、二甲基乙酰氨和异氰酸酯基聚合物，依次加入混合，进行反应，获得二酸二酰肼
‑
异氰酸酯基共聚物(AD
‑
NCO)；
[0019](2)加入双端含烯烃或羟基或羧基或环氧和氨基的甲酸酯类聚合物，混合，进行反应，获得甲酸酯类聚合物
‑
二酸二酰肼
‑
异氰酸酯基共聚物(AD
‑
NCO
‑
AG)；
[0020](3)称取硫辛酸，加热，至硫辛酸完全溶解时，加入甲酸酯类聚合物
‑
二酸二酰肼
‑
异氰酸酯基共聚物，进行反应，得到聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物(PU
‑
TA)。
[0021](4)将聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物旋涂在金属铝上，得到聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物/铝，进行粘接力、界面接触热导和断裂能的测量。
[0022]所述的制备方法，步骤(1)中所述已二酸二酰肼、催化剂、二甲基乙酰氨和异氰酸
酯基聚合物的质量与体积比为1g:0.001
‑
0.003g:30
‑
60mL:10
‑
1000g；所述反应的条件为：温度50
‑
100℃，时间1
‑
3h。
[0023]所述的制备方法，步骤(2)中所述双端含烯烃或羟基或羧基或环氧和氨基的甲酸酯类聚合物与二酸二酰肼
‑
异氰酸酯基共聚物的质量与体积比为5g:10
‑
100mL；所述反应的条件为：温度60
‑
80℃，时间1
‑
3h。
[0024]所述的制备方法，步骤(3)中所述硫辛酸与甲酸酯类聚合物
‑
二酸二酰肼
‑
异氰酸酯基共聚物的摩尔比为5
‑
1000:1；所述加热的条件为：温度150
‑
170℃，时间10
‑
30min；所述反应的条件为：温度150
‑
170℃，时间10
‑
30min。
[0025]第三方面，本专利技术提供了所述的聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料在作为兼具高粘接性能、高断裂能、高界面接触热导性的热界面材料中的应用。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术从分子设计的角度出发，在所合成的聚氨酯
‑
硫辛酸共聚和/或其衍生的热界面材料中，引入多重氢键、动态双硫键和大量的分子链缠结网络，利用多重氢键提高界面粘接力(0.05
‑
5MPa)。利用物理缠结可通过外力随着分子链滑动的特点，实现其超高断裂能(5～250mJ/m2)，进而得到高粘接功(600
‑
2500J/m2)。利用动态双硫键提高与金属基体间声子匹配程度，最终实现聚氨酯
‑
硫辛酸共聚和/或其衍生的热界面材料的高界面接触热导(50
‑
250MW/(m2·
K))。
附图说明
[0028]图1为本专利技术热界面材料结构图；
[0029]图2为本专利技术热界面材料工艺流程图。
具体实施方式
[0030]以下将结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0031]实施例1：
[0032](1)已二酸二酰肼
‑
异佛尔酮二异氰酸酯(AD
‑
NCO)合成：在空气气氛下，将4.355g己二酸二酰肼、0.0774g二月桂酸二丁基锡、30ml二甲基乙酰氨和11.114g异佛尔酮二异氰酸酯依次加入混合，在70℃下反应2h，得到已二酸二酰肼
‑
异佛尔酮二异氰酸酯(AD
‑
NCO)，反应式Ⅰ如下：
[0033][0034](2)已二酸二酰肼
‑
异佛尔酮二异氰酸酯
‑
乙二醇单烯丙基醚(AD
‑
NCO
‑
AG)合成：将(1)中AD
‑
NCO与5.107g乙二醇单烯丙基醚、10ml二甲基乙酰氨混合，在70℃下反应2h，得到已二酸二酰肼
‑
异佛尔酮二异氰酸酯
‑
乙二醇单烯丙基醚(AD
‑
NCO
‑
AG)，反应式Ⅱ如下：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料，其特征在于，包含以下原料组分：已二酸二酰肼1～20质量份；异氰酸酯基聚合物1～20质量份；二甲基乙酰氨1
‑
100质量份；双端含烯烃或羟基或羧基或环氧或氨基的甲酸酯类聚合物1～20质量份；硫辛酸1～1000质量份；催化剂0.01～0.5质量份。2.如权利要求1所述的一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料，其特征在于，所述异氰酸酯基聚合物包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯。3.如权利要求1所述的一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料，其特征在于，所述双端含烯烃或羟基或羧基或环氧或氨基的甲酸酯类聚合物包括乙二醇单烯丙基醚、丙烯酰胺、丙烯酸、环氧丁烯。4.如权利要求1所述的一种聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料，其特征在于，所述催化剂包括聚氨酯金属类催化剂，优选聚氨酯金属类催化剂包括二月桂酸二丁基锡、异辛酸亚锡、异辛酸锌。5.如权利要求1所述的聚氨酯
‑
硫辛酸共聚物和/或其衍生物热界面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在空气气氛下，称取已二酸二酰肼、催化剂、二甲基乙酰氨和异氰酸酯基聚合物，依次加入混合，进行反应，获得二酸二酰肼
‑
异氰酸酯基共聚物；(2)加入双端含烯烃或羟基或羧基或环氧和氨基的甲酸酯类聚合物，混合，进行反应，获得甲酸酯类聚合物
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二酸二酰肼
‑
异氰酸酯基共聚物；(3)称取硫辛酸，加热，至硫辛酸完全溶解时，加入甲酸酯类聚合物

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑婷，曾小亮，孙蓉，江政宏，程霞霞，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：