聚合物基热界面材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚合物基热界面材料及其制备方法。聚合物基热界面材料包括聚合物基体和在所述聚合物基材中定向排布的磁性导热粒子；所述磁性导热粒子包括磁性粒子、负载于所述磁性粒子之上的聚多巴胺层以及负载于所述聚多巴胺层之上的石墨烯；所述磁性粒子包括核体以及包覆所述核体的壳体，所述核体为羟基氧化铁，所述壳体为氧化铁。本发明专利技术在磁性导热粒子填充量较低的情况下就可以形成多条连续的导热通路，从而使聚合物基热界面材料在获得高热导率的同时，也避免对其绝缘性造成不良影响。响。响。

【技术实现步骤摘要】
聚合物基热界面材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及热界面材料的
，特别是涉及一种聚合物基热界面材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子设备逐渐向小型化、集成化和功能化的方向发展，其功率密度和热流密度不断增大，由此产生的散热问题日渐突出。为避免高温对电子器件的稳定性、可靠性和寿命产生的不利影响，必须在加装散热片或风扇等散热器件的基础上，在散热器件和发热器件之间的界面处填充具有高贴合性和高导热性的热界面材料(Thermal Interface Material,TIM)。
[0003]以聚酰亚胺为代表的聚合物材料具有重量轻、柔韧性好、易于加工、成形性佳、贴合性好、成本低等优点，在TIM领域受到广泛关注。聚合物材料的固有热导率很低，因此需要在聚合物材料中添加导热填料来提高其热导率，但传统技术在实现高热导率的同时，通常会对聚合物基热界面材料的绝缘性造成不良影响。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种聚合物基热界面材料及其制备方法，以解决传统技术在实现高热导率的同时，通常会对聚合物基热界面材料的绝缘性造成不良影响的问题。
[0005]本专利技术的上述目的是通过如下技术方案进行实现的：
[0006]本专利技术第一方面，提供一种聚合物基热界面材料，包括聚合物基体和在所述聚合物基材中定向排布的磁性导热粒子；
[0007]所述磁性导热粒子包括磁性粒子、负载于所述磁性粒子之上的聚多巴胺层以及负载于所述聚多巴胺层之上的石墨烯；所述磁性粒子包括核体以及包覆所述核体的壳体，所述核体为羟基氧化铁，所述壳体为氧化铁。
[0008]在其中一个实施例中，所述石墨烯、所述聚多巴胺层与所述磁性粒子的质量比为1：(0.5～3)：(3～20)。
[0009]在其中一个实施例中，所述石墨烯在所述聚合物基热界面材料中的含量为1wt.％～10wt.％。
[0010]在其中一个实施例中，所述氧化铁与所述羟基氧化铁的质量比为1：(0.25～4)。
[0011]在其中一个实施例中，所述磁性粒子满足以下条件中的一个或多个：
[0012]1)所述羟基氧化铁包括α
‑
FeOOH、β
‑
FeOOH和γ
‑
FeOOH中的一种或多种；
[0013]2)所述氧化铁包括α
‑
Fe2O3、β
‑
Fe2O3和γ
‑
Fe2O3中的一种或多种；
[0014]3)所述磁性粒子的结构为棒状结构、针状结构或纺锤状结构中的一种或多种；
[0015]4)所述磁性粒子具有轴线，所述磁性粒子垂直于所述轴线方向的截面直径为10nm～100nm，所述磁性粒子沿所述轴线方向的长度为1μm～5μm。
[0016]在其中一个实施例中，所述聚合物基材满足以下条件中的一个或多个：
[0017]1)所述聚合物基体包括聚酰亚胺基体、聚氨酯基体、丙烯酸树脂基体和环氧树脂基体中的一种或多种；
[0018]2)所述聚合物基体的厚度为50μm～200μm。
[0019]本专利技术第二方面，提供一种上述所述的聚合物基热界面材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0020]混合石墨烯分散液、碱性溶液和盐酸多巴胺，使石墨烯与多巴胺单体结合形成复合预聚体，得分散有复合预聚体的混合液；
[0021]在所述混合液中加入磁性粒子，使所述复合预聚体于所述磁性粒子表面自聚合，得聚多巴胺层负载于所述磁性粒子之上、所述石墨烯负载于所述聚多巴胺层之上的磁性导热粒子；
[0022]将所述磁性导热粒子分散于聚合物预聚体溶液中，利用磁场诱导所述磁性导热粒子定向排布，使所述聚合物预聚体固化形成聚合物基材，得所述聚合物基热界面材料；
[0023]其中，所述磁性粒子包括核体以及包覆所述核体的壳体，所述核体为羟基氧化铁，所述壳体为氧化铁。
[0024]在其中一个实施例中，所述磁性粒子的制备方法包括以下步骤：使羟基氧化铁前驱体于200℃～300℃下煅烧0.5h～1h，得所述磁性粒子。
[0025]在其中一个实施例中，所述羟基氧化铁前驱体的制备方法为液相沉积
‑
空气氧化法。
[0026]在其中一个实施例中，满足以下条件中的一个或多个：
[0027]1)使所述石墨烯与所述多巴胺单体结合形成所述复合预聚体包括以下步骤：混合所述石墨烯分散液、所述碱性溶液和所述盐酸多巴胺后，于50℃～100℃下水浴加热2h；
[0028]2)使所述复合预聚体于所述磁性粒子表面自聚合包括以下步骤：在所述混合液中加入所述磁性粒子后，于50℃～100℃下水浴加热12h；
[0029]3)利用磁场诱导所述磁性导热粒子定向排布包括以下步骤：使分散有所述磁性导热粒子的聚合物预聚体溶液形成液膜，并将所述液膜置于磁场中，以使所述磁性导热粒子在所述液膜中定向排布，得取向化液膜。
[0030]本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术以磁性导热粒子为导热填料，利用其高导磁性和高热导率的特点，诱导其在聚合物基体中进行定向排布，从而在磁性导热粒子填充量较低的情况下就可以形成连续的导热通路，从而使聚合物基热界面材料在获得高热导率的同时，也避免对其绝缘性造成不良影响。
[0032]磁性导热粒子是以磁性粒子为内层、以聚多巴胺层为中间层、以石墨烯为外层的三层结构。磁性粒子是以羟基氧化铁(FeOOH)为核体、以氧化铁(Fe2O3)为壳体的核壳结构，具有结构缺陷少、分散性好、导磁性能优良等优点，能够利用磁场调控磁性导热粒子的取向分布，并且有利于增强材料的机械强度。中间层的聚多巴胺层可通过儿茶酚基团的配位及螯合作用牢固地粘附于磁性粒子表面，再通过极强的粘附性来连接石墨烯片层，使磁性导热粒子形成高导热外壳，并避免了石墨烯聚集成簇、杂乱分布而形成渗透导电网络，从而使聚合物基热界面材料保持优异的绝缘性。
附图说明
[0033]图1为一实施例中的磁性导热粒子经过磁场诱导作用前的分布示意图；
[0034]图2为一实施例中的磁性导热粒子经过磁场诱导作用后的分布示意图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0036]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0037]在聚合物材料中，聚酰亚胺(Polyimide,PI)因耐化学腐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物基热界面材料，其特征在于，包括聚合物基体和在所述聚合物基材中定向排布的磁性导热粒子；所述磁性导热粒子包括磁性粒子、负载于所述磁性粒子之上的聚多巴胺层以及负载于所述聚多巴胺层之上的石墨烯；所述磁性粒子包括核体以及包覆所述核体的壳体，所述核体为羟基氧化铁，所述壳体为氧化铁。2.如权利要求1所述的聚合物基热界面材料，其特征在于，所述石墨烯、所述聚多巴胺层与所述磁性粒子的质量比为1：(0.5～3)：(3～20)。3.如权利要求2所述的聚合物基热界面材料，其特征在于，所述石墨烯在所述聚合物基热界面材料中的含量为1wt.％～10wt.％。4.如权利要求1所述的聚合物基热界面材料，其特征在于，所述氧化铁与所述羟基氧化铁的质量比为1：(0.25～4)。5.如权利要求1～4任一项所述的聚合物基热界面材料，其特征在于，所述磁性粒子满足以下条件中的一个或多个：1)所述羟基氧化铁包括α
‑
FeOOH、β
‑
FeOOH和γ
‑
FeOOH中的一种或多种；2)所述氧化铁包括α
‑
Fe2O3、β
‑
Fe2O3和γ
‑
Fe2O3中的一种或多种；3)所述磁性粒子的结构为棒状结构、针状结构或纺锤状结构中的一种或多种；4)所述磁性粒子具有轴线，所述磁性粒子垂直于所述轴线方向的截面直径为10nm～100nm，所述磁性粒子沿所述轴线方向的长度为1μm～5μm。6.如权利要求1～4任一项所述的聚合物基热界面材料，其特征在于，所述聚合物基材满足以下条件中的一个或多个：1)所述聚合物基体包括聚酰亚胺基体、聚氨酯基体、丙烯酸树脂基体和环氧树脂基体中的一种或多种；2)所述聚合物基体的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓梅，潘卓成，潘智军，周明，
申请(专利权)人：安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：