【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料，特别是涉及一种导热复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着科技的发展，电子元器件的应用逐渐趋于小型化、轻量化、集成化以及智能化，在此趋势发展中，元器件最大的挑战和障碍之一来自于热。根据“10c理论”，电子元器件每升高10℃，其寿命则相对减少一半。因此，解决元器件的散热问题是提高电子产品稳定性、系统可靠性和使用寿命至关重要的一环。对于热问题的解决，本质上是依靠散热材料性能的提升，因而，发展新型导热材料迫在眉睫。
2、聚合物基导热复合材料是以聚合物材料作为基体，并添加一些具有高导热系数的填料经复合后制备出的一类功能化复合材料。相较于传统的金属和陶瓷导热材料，聚合物基导热复合材料具有柔韧性好、密度低、绝缘性好、耐腐蚀、易加工等优点，被广泛用于电子产品的散热元器件中。在聚合物基导热复合材料中，导热弹性体材料具有一定的柔性，能够实现热源与散热元件表面的紧密贴合，提高器件间传热效率，因而被广泛应用于元器件的热热界面材料。目前，硅橡胶因其具有良好的热稳定性、电绝缘性、耐高/低温性、高弹性以及易加工等优点已成为热热界面材料的主流基体材料。然而，硅橡胶体系的导热材料存在明火点燃后持续阴燃问题，需通过大量添加阻燃填料改善体系的阻燃性能，这会使得材料的力学性能出现大幅下降，这无疑限制了硅橡胶体系的导热材料的应用。
3、因此，亟需提供一种兼具优异导热性、阻燃性和力学性能的导热复合材料。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专
2、本专利技术在第一方面提供了一种导热复合材料，所述导热复合材料的制备原料包括聚膦腈弹性体、碳基导热填料、陶瓷基导热填料、硅烷偶联剂、活化剂和硫化剂。
3、优选地，所述导热复合材料的制备原料包括以重量份数计的聚膦腈弹性体100份、碳基导热填料10～80份，优选为20～60份、陶瓷基导热填料10～80份，优选为20～60份、硅烷偶联剂0.5～7份，优选为0.5～3份、活化剂2～6份，优选为3～5份和硫化剂0.1～4份，优选为0.5～2份。
4、优选地，所述聚膦腈弹性体中磷原子上连接有至少两种不同的有机侧链基团。
5、优选地，所述有机侧链基团为包含有芳香环的基团、包含有芳香杂环的基团、包含有卤素原子的基团中的至少两种，优选为芳氧基、芳氨基、萘基、氟代烷氧基中的至少两种。
6、优选地，所述碳基导热填料选自石墨、石墨烯、碳纳米管和碳纤维中的一种或多种的组合；
7、所述陶瓷基导热填料选自氮化硼、氮化铝、氧化铝、碳化硅中的一种或多种的组合；
8、所述硅烷偶联剂选自n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷和乙基三甲氧基硅烷中的一种或多种的组合；
9、所述活化剂选自氧化锌、氧化镁、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或多种的组合；和/或
10、所述硫化剂选自过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化苯甲酰)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二叔丁基、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷的一种或多种的组合。
11、优选地，所述导热复合材料的导热系数大于4w/(m·k)；
12、所述导热复合材料的ul-94阻燃等级可达v-0级，极限氧指数大于35％；和/或
13、所述导热复合材料的拉伸强度大于5.5mpa，断裂伸长率不小于130％。
14、本专利技术在第二方面提供了一种第一方面所述的导热复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
15、s1.将碳基导热填料与硅烷偶联剂混合，进行第一表面处理，得到改性碳基导热填料；
16、s2.将陶瓷基导热填料与硅烷偶联剂混合，进行第二表面处理，得到改性陶瓷基导热填料；
17、s3.将聚膦腈弹性体、活化剂、所述改性碳基导热填料和所述改性陶瓷基导热填料进行混炼均匀，得到混合物料；
18、s4.向所述混合物料中加入硫化剂，混炼均匀后，进行薄通处理、硫化成型，得到所述导热复合材料。
19、优选地，在步骤s1中，所述硅烷偶联剂的用量为所述碳基导热填料质量的1～5％，优选为1～3％；和/或
20、在步骤s2中，所述硅烷偶联剂的用量为所述陶瓷基导热填料质量的1～5％，优选为1～3％。
21、优选地，所述硫化成型的温度为100℃～180℃。
22、本专利技术在第三方面提供了一种第一方面所述的导热复合材料在电子产品散热元器件中的应用。
23、本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
24、本专利技术的聚磷腈弹性体是由磷、氮原子以单双键交替的形式组成的无机骨架主链，磷原子上连接相同或不同有机侧链基团的聚合物，主链中高含量的磷、氮元素使得聚磷腈弹性体材料具有良好的磷、氮协同阻燃性和热氧化稳定性。与硅橡胶相比，聚膦腈弹性体具有一定的阻燃优势，不依赖于阻燃填料的添加，因而降低了材料体系的填料占比，有效克服了硅橡胶体系的导热材料存在明火点燃后持续阴燃，需通过大量添加阻燃填料改善体系的阻燃性能，使得材料的力学性能出现大幅下降的问题。此外，聚膦腈弹性体具有良好的柔韧性和热稳定性，也可作为使用需求更严苛的热界面基体材料。
25、本专利技术采用聚磷腈弹性体为基体，通过加入碳基导热填料和陶瓷基导热填料弥补了聚膦腈弹性体本身导热性不足的问题，同时提升了材料的力学性能；通过加入活化剂，提高聚膦腈弹性体在硫化体系下的交联效率，进而提升复合材料的强度，最终制得的导热复合材料同时兼具优异的导热性、阻燃性、力学性能和柔性，能够实现热源与散热元件表面的紧密贴合，提高器件间传热效率，可满足电子产品散热元器件对于热界面材料的要求。
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1.一种导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料的制备原料包括聚膦腈弹性体、碳基导热填料、陶瓷基导热填料、硅烷偶联剂、活化剂和硫化剂。
2.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料的制备原料包括以重量份数计的聚膦腈弹性体100份、碳基导热填料10～80份，优选为20～60份、陶瓷基导热填料10～80份，优选为20～60份、硅烷偶联剂0.5～7份，优选为0.5～3份、活化剂2～6份，优选为3～5份和硫化剂0.1～4份，优选为0.5～2份。
3.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述聚膦腈弹性体中磷原子上连接有至少两种不同的有机侧链基团。
4.根据权利要求3所述的导热复合材料，其特征在于，所述有机侧链基团为包含有芳香环的基团、包含有芳香杂环的基团、包含有卤素原子的基团中的至少两种，优选为芳氧基、芳氨基、萘基、氟代烷氧基中的至少两种。
5.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述碳基导热填料选自石墨、石墨烯、碳纳米管和碳纤维中的一种或多种的组合；
6.根据权利要求1所述的导热复合材
7.一种权利要求1-6任一项所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述硅烷偶联剂的用量为所述碳基导热填料质量的1～5％，优选为1～3％；和/或
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述硫化成型的温度为100℃～180℃。
10.一种权利要求1-6任一项所述的导热复合材料在电子产品散热元器件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料的制备原料包括聚膦腈弹性体、碳基导热填料、陶瓷基导热填料、硅烷偶联剂、活化剂和硫化剂。
2.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料的制备原料包括以重量份数计的聚膦腈弹性体100份、碳基导热填料10～80份，优选为20～60份、陶瓷基导热填料10～80份，优选为20～60份、硅烷偶联剂0.5～7份，优选为0.5～3份、活化剂2～6份，优选为3～5份和硫化剂0.1～4份，优选为0.5～2份。
3.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述聚膦腈弹性体中磷原子上连接有至少两种不同的有机侧链基团。
4.根据权利要求3所述的导热复合材料，其特征在于，所述有机侧链基团为包含有芳香环的基团、包含有芳香杂环的基团、包含有卤素原子的基团中的至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑，李鹏鹏，刘鹏程，郝乃蓉，杨小健，霍鹏飞，金鑫，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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