【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及导热材料，更具体地涉及基于非有机硅聚合物的热界面材料，所述热界面材料是液体可分配的并且可原位固化成相对低密度的导热涂层。
技术介绍
1、导热材料广泛用作例如发热电子部件与散热器之间的界面，以允许将过多的热能从电子部件传递至热耦合的散热器。已经实施了用于此类热界面的许多设计和材料，其中当基本上避免热界面与相应热传递表面之间的间隙以促进从电子部件到散热器的传导性热传递时，实现了最高性能。因此，热界面材料优选机械适形于相应部件的稍微不平整的热传递表面。因此，高性能热界面材料的重要物理特性是柔韧性和低硬度。在可分配材料的情况下，另外重要的是，热界面能够润湿热传递表面，并且其提供合适的粘合和内聚强度以避免分层并且在预期的工作寿命内保持界面的形式和功能。因此，可分配热界面材料可以设计为具有屈服应力以避免分配之后的显著扩散，或者没有屈服应力以最大限度地流动和渗入表面。还可以调整材料的固化行为，以避免颗粒沉降并且为返工(re-work)和处理提供足够的预固化时间。
2、电动车辆(ev)依赖其车载电池系统来运行。为了满足消费者需求，安装在电动车辆中的电池系统产生高功率，并且可在短时间段内重新充电。这些特性需要通过电池系统的大电流消耗，从而造成显著的热产生。因此，在充电和放电循环期间从电池系统散热已经成为电池系统设计的关键方面。热界面材料已经用于耗散过多的热，以保持安全的电池工作温度。
3、提高电池性能已经推动对热界面材料的更高热导率要求。常规地，可以通过增加的导热填料负载来实现热导率。然而，高填料材料(
4、硅油和有机硅树脂由于其低分配粘度和高热稳定性而被广泛用于热界面材料。然而，硅油由于低表面张力而倾向于从预期施加位置“渗出”，并且因此会在基材上扩散并影响邻近表面。实例是通过从其预期位置不期望地扩散而抑制表面的可涂漆性的有机硅热材料。此外，大多数有机硅树脂包含挥发性环状有机硅低聚物，所述低聚物会影响其他部件(如光学传感器)的功能。
5、一些非有机硅材料已经被提出，并且在热界面应用中实施。然而，设计表现出温度稳定性、固化前粘度和固化后硬度的合适组合的非有机硅体系一直是具有挑战性的。甲硅烷基改性的聚合物的开发对于其期望的机械性质(如低硬度、高使用温度和多功能性)是有前景的。这些和其他非有机硅聚合物在热界面应用中的使用已经常规地采用公知的导热粒状填料(如氮化铝、碳化硅、铝、三水合氧化铝和氮化硼)。这些填料材料中的每种都具有缺点(包括高成本、高磨损性和差的水解稳定性)，这限制了其在某些应用中的使用。
6、因此，本专利技术的任务是提供导热材料，所述导热材料表现出在重量敏感性应用中有用的性质(包括低密度)。
7、本专利技术的另一任务是提供低密度导热材料，所述低密度导热材料是由可通过常规分配设备递送的单部分或两部分组合物而形成的。
技术实现思路
1、通过本专利技术，可以由组合物形成低密度、高热导率的材料，所述组合物表现出适合于通过常规液体分配设备作为可固化液体涂料分配的粘度。该组合物在非有机硅配制物中实现这样的特性以及降低的磨损性。该组合物通常包含三种主要组分：非有机硅聚合物树脂、与所述非有机硅聚合物树脂相容的稀释剂、以及共混的导热粒状填料。固化前的(pre-cured)材料表现出液体可分配的粘度，并且可固化形成具有高热导率的软固体。包含石墨颗粒的导热填料的特定共混物允许材料表现出小于2.4g/cm3的密度。
2、在一个实施方案中，导热组合物包含在25℃下粘度小于500cp的液体稀释剂、可溶于所述稀释剂的甲硅烷基改性的非有机硅聚合物树脂、以及粒状填料，所述粒状填料包含30-70重量％的平均粒径在15μm与150μm之间的石墨颗粒和余量重量％的平均粒径小于石墨平均粒径的33％的非石墨颗粒。导热组合物表现出小于2.4g/cm3的密度和至少1.5w/m*k的热导率。
3、甲硅烷基改性的非有机硅聚合物树脂可以是可缩合固化的，并且组合物可以包含对于加速甲硅烷基改性的非有机硅聚合物树脂的缩合固化有效的催化剂。甲硅烷基改性的非有机硅聚合物树脂可以包含烷氧基硅烷端基。
4、组合物可以在环境温度下或者在高于环境温度下从在1s-1和25℃下小于1000pa*s的粘度固化到在20肖氏00与80肖氏a之间的固化后硬度。
5、石墨颗粒可以涂覆有热解沥青碳(pyrolized pitch carbon)。非石墨颗粒可以选自氮化硼、氮化铝、氧化铝、三水合氧化铝、铝、碳化硅、硅、二氧化硅、硅酸盐、氧化镁、氢氧化镁、氧化锌、及其混合物。非石墨颗粒中的至少一些可以用具有3-12个碳原子的烷基化合物进行表面处理。
6、非石墨颗粒可以具有小于10μm的平均粒径，其中粒径可以以多峰分布来分布，所述多峰分布具有在0.1-1μm之间的第一峰值和在1-10μm之间的第二峰值。
7、热界面的树脂组合物可以由两部分组合物形成，所述两部分组合物包含：第一部分，所述第一部分包含在25℃下粘度小于500cp的稀释剂和可溶于所述稀释剂的非有机硅聚合物树脂；以及第二部分，所述第二部分包含水和对于加速所述非有机硅聚合物树脂的缩合固化反应有效的催化剂。第一部分和第二部分中的至少一者包含平均粒径在15μm与150μm之间的石墨颗粒和平均粒径小于10μm的非石墨颗粒。当将第一部分和第二部分在环境温度下或者在高于环境温度下混合时，两部分组合物可固化成硬度在20肖氏00与80肖氏a之间、热导率为至少1.5w/m*k且密度小于2.4g/cm3的热界面。
8、非有机硅聚合物树脂可以包含烷氧基硅烷端基，并且可以占组合物的10-35重量％。
9、石墨颗粒和非石墨颗粒一起限定粒状填料组合物，其中石墨颗粒占30-70重量％。
10、催化剂可以包括有机金属化合物，并且湿气清除剂可以包含在组合物的第一部分中。
11、电池系统包含电池和热耦合至所述电池的导热组合物。该导热组合物包含在25℃下粘度小于500cp的液体稀释剂、可溶于所述稀释剂的甲硅烷基改性的非有机硅聚合物树脂、以及粒状填料，所述粒状填料包含30-70重量％的平均粒径在15μm与150μm之间的石墨颗粒和余量重量％的平均粒径小于石墨平均粒径的33％的非石墨颗粒。该导热组合物表现出小于2.4g/cm3的密度和至少1.5w/m*k的热导率。
12、导热组合物可以固化至在20肖氏00与80肖氏a之间的硬度，并且可以表现出小于2.2g/cm3的密度。
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1.导热组合物，所述导热组合物包含：
2.如权利要求1所述的导热组合物，其中所述甲硅烷基改性的非有机硅聚合物是可缩合固化的，并且任选地包含对于加速所述甲硅烷基改性的非有机硅聚合物的缩合固化有效的催化剂。
3.如权利要求1或2所述的导热组合物，其中：
4.如权利要求1-3中任一项所述的导热组合物，其中所述组合物可在25℃下从在1s-1和25℃下小于1000Pa*s的粘度固化到在20肖氏00与80肖氏A之间的固化后硬度。
5.如权利要求1-4中任一项所述的导热组合物，其中所述石墨颗粒涂覆有热解沥青碳。
6.如权利要求1-5中任一项所述的导热组合物，其中所述非石墨颗粒选自氮化硼、氮化铝、氧化铝、三水合氧化铝、铝、碳化硅、硅、二氧化硅、硅酸盐、氧化镁、氢氧化镁、氧化锌、及其混合物。
7.如权利要求1-6中任一项所述的导热组合物，其中所述非石墨颗粒中的至少一些是经具有3-12个碳原子的烷基化合物表面处理的。
8.如权利要求1-7中任一项所述的导热组合物，其中所述非石墨颗粒的平均粒径小于10μm。
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