一种高导热泡棉类热界面材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热泡棉类热界面材料及其制备方法，属于石墨烯及电子工业技术领域；所述高导热泡棉类热界面材料包括泡棉和填充在泡棉孔隙内的石墨烯，其制备方法如下：首先将石墨烯分散在分散液中，再将石墨烯分散液均匀填充在泡棉的孔隙中，最后去除泡棉中的液态组分而成；本发明专利技术的高导热泡棉类热界面材料及其制备方法，利用泡棉为骨架和载体，创造性的将石墨烯填充进载体的孔隙中，克服了石墨烯发泡工艺中发泡过程控制难度大、生产成本高、成型难、石墨烯会影响内部泡孔结构而造成发泡率低、泡孔不均匀等缺点，整个制备工艺具有设备和操作简单、成本较低，容易实现产业化，且整个生产过程对环境友好，所得产品导热性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于石墨烯以及电子工业
。
技术介绍
热传导一直是电子工业中的一项重要工艺，元器件的工作温度常常是可靠性的重要依据。因此解决元器件的热传导问题将是工程师面临的重要技术问题，元器件的散热问题解决不好，产品的可靠性无从谈起，特别凭借电子技术以及材料科技的发展的今天，元器件得以快速地向小型化、高功能与高效率发展，高性能的元器件在高速度运行下会产生大量的热，这些热量必须立即去除以保证元器件能在正常工作温度下以最高效率运行，因此热传导相关技术随着电子工业的发展不断地受到挑战，这其中对于存在于热传导接口间问题的掌握，以及对各种热传导材料的选择便成为解决热传导问题的重要环节。而现在的热界面材料主要包括环氧化物、相变材料(PCM)、膏和凝胶、软性硅胶导热绝缘垫和导热石墨片等，但上述材料或多或少的存在成本较高、成型难且导热效率不高的缺点。石墨烯自2004年被发现以来就作为一种新型碳材料而备受关注。它是一种完全由SP2杂化的碳原子构成的厚度仅为单原子层或数个单原子层的准二维晶体材料，具有高透光性和导电性、导热性、高比表面积、高强度及柔韧性等优异的性能，有望在高性能纳电子器件、光电器件、气体传感器、复合材料、场发射材料及能量存储等领域获得广泛应用；由于石墨烯泡沫骨架本身具有优异的导热能力，其热导率高达5000 ff/ (m.K)，是铜的10倍，此外石墨稀还具有闻达2600 m2/g的超闻比表面积和100倍于钢的超闻强度,且具有很好的柔韧性和伸展性。因此，理论上石墨烯是一种理想的轻质、高效热管理材料。随着对石墨烯研究，出现了利用石墨烯混合发泡材料进行发泡而制成的高导热泡棉类热界面材料，但是在石墨烯和发泡材质直接混合状态下发泡会影响内部泡孔结构，具有控制难度大、生产成本高、成型难缺点，还容易造成发泡率低、泡孔不需均匀，从而影响其导热性能。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于:针对上述存在的问题，提供一种利用泡棉填充石墨烯工艺生产高导热泡棉类热界面材料，适用于高导热泡棉类热界面材料的高效、大量、低成本的制备，且制的产品具有导热率高的优点。本专利技术的一种高导热泡棉类热界面材料，包括泡棉和填充在泡棉孔隙内的石墨烯。进一步的，在所述热界面材料中石墨烯的质量分数为10%_90%。所述泡棉的材 质为聚醚类、聚氨酯、聚乙烯、橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、酚醛树月旨、泡沫金属中的一种。进一步的,所述泡棉的厚度为0.5mm-100mm。所述高导热泡棉类热界面材料的导热系数为6.0 ff/ (m.k)_12W/(m.k) 本专利技术的一种高导热泡棉类热界面材料的制备方法，包括如下步骤:首先将石墨烯粉末或浆料均匀的分散在分散液中制备石墨烯分散液；再将所得石墨烯分散液均匀填充在泡棉的孔隙中；最后去除泡棉中的液态组分制得高导热泡棉类热界面材料。进一步的，所述分散液为水、醇类、酮类、醛类、有机酸、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、氯苯或二氯苯、瓜尔胶及其衍生物的水分散液、聚乙烯吡咯烷酮的水分散液、聚丙烯酰胺的水分散液、聚乙烯醇的水分散液、聚乙二醇的水分散液、天然高分子糖类及其衍生物的水分散液中的一种或多种。所述瓜尔胶及其衍生物的水分散液、聚乙烯吡咯烷酮的水分散液、聚丙烯酰胺的水分散液、聚乙烯醇的水分散液、聚乙二醇的水分散液、天然高分子糖类及其衍生物的水分散液中，高分子的质量分数为0.01%-20%。本专利技术的一种高导热泡棉类热界面材料的制备方法，所述石墨烯分散液的制备步骤中还加入表面活性剂。进一步的,所述表面活性剂为十二烷基苯横酸纳、十二烷基硫酸纳、十TK烷基漠化铵、聚氧乙烯月桂醚类、吐温类、曲拉通类中的一种或多种。进一步的，所述表面活性剂在分散液中的质量分数为0.1%_5%。本专利技术的一种高导热泡棉类热界面材料的制备方法，所述石墨烯分散液中石墨烯的质量分数为0.1%-10%。本专利技术的一种高导热泡棉类热界面材料的制备方法，所述泡棉的材质为聚醚类、聚氨酯、聚乙烯、橡胶、乙烯-·醋酸乙烯共聚物、酚醛树脂、泡沫金属中的一种。进一步的,所述泡棉的厚度为0.5mm-100mm。采用本方法制的高导热泡棉类热界面材料，其导热系数为6.0 ff/(m.k)-12ff/(m.k) ο本专利技术的一种高导热泡棉类热界面材料的制备方法，是以石墨烯和泡棉为原料，首先将石墨烯粉末或者浆料均匀的分散在有机、无机、高分子溶剂中，为了提高分散效果，可适当的添加少量的表面活性剂，并且在超声或者机械搅拌下进行分散，以提高分散液的分散的均匀性和稳定性；其次，将分散好的石墨烯分散液均匀的填充在泡棉中，采用的填充方法可以为涂抹、挤压、注入等方式；再利用常规的干燥方式去除其中的分散剂和表面活性剂等液态成分，从而得到一种具有高导热性的泡棉类热界面材料，本专利技术的高导热泡棉的导热系数为6.0-12W/(m.k);本专利技术所述的填充在泡棉孔隙内的石墨烯，是指石墨烯附着在泡棉的孔隙内壁或/和填充在泡棉的孔隙内，所采用泡棉的孔隙率要求能满足石墨烯的填充量为宜。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是:利用泡棉为骨架和载体，采用填充石墨烯至泡棉孔隙中的工艺，制备了高导热的泡棉类热界面材料，由于泡棉本身具有的可伸缩的性质，使得电子器件与器件之间的无缝衔接，使得导热效率较高，解决了石墨片直接做热界面材料成型困难的问题；同时本专利技术克服了现有的石墨烯发泡工艺中发泡过程控制难度大、生产成本高、成型难、石墨烯会影响内部泡孔结构而造成发泡率低、泡孔不均匀等缺点；本专利技术的高导热泡棉类热界面材料的制备方法，采用泡棉为载体制作的热界面材料，整个生产工艺具有设备和操作简单、成本较低，容易实现产业化，且整个生产过程对环境友好，所得的热界面材料导热效率高。【附图说明】本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中: 图1是泡棉进行石墨烯填充前的电镜图； 图2是泡棉进行石墨烯填充后的电镜图。【具体实施方式】本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。首先对本专利技术的制备工艺流程进行解释和说明，一种高导热泡棉类热界面材料，包括泡棉和填充在泡棉孔隙内的石墨烯；所述热界面材料中石墨烯的质量分数为10%-90%，所述泡棉可以选择市售的任何材质的能作为载体的泡棉，优选的为聚醚类、聚氨酯、聚乙烯、橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、酚醛树脂、泡沫金属中的一种，上述材质与石墨烯结合的较好，且在进行石墨烯填充处理后其机械系性能仍较好，能满足使用需求。所采用的各种材质的泡棉均为现有市售，其孔隙率以石墨烯的填充量能达到工艺要求为宜，优选泡棉的厚度为0.5mm-10 0mm，使使得其填充量、填充效率和导热系数得到优化。本专利技术的一种高导热泡棉类热界面材料制备方法，首先将石墨烯粉末或浆料均匀的分散在分散液中制备石墨烯分散液；再将所得石墨烯分散液均匀填充在泡棉的孔隙中；最后去除泡棉中的液态组分制得高导热泡棉类热界面材料。本专利技术中可以采用机械搅拌或超声的方式是得石墨烯在分散液中均匀分散，为了使石墨烯分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导热泡棉类热界面材料，其特征在于：包括泡棉和填充在泡棉孔隙内的石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种高导热泡棉类热界面材料，其特征在于:包括泡棉和填充在泡棉孔隙内的石墨烯。2.如权利要求1所述的高导热泡棉类热界面材料，其特征在于:所述热界面材料中石墨烯的质量分数为10%-90%。3.如权利要求1或2所述的高导热泡棉类热界面材料，其特征在于:所述泡棉的材质为聚醚类、聚氨酯、聚乙烯、橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、酚醛树脂、泡沫金属中的一种。4.一种高导热泡棉类热界面材料的制备方法，其特征在于:包括如下步骤:首先将石墨烯粉末或浆料均匀的分散在分散液中制备石墨烯分散液；再将所得石墨烯分散液均匀填充在泡棉的孔隙中；最后去除泡棉中的液态组分制得高导热泡棉类热界面材料。5.如权利要求4所述的高导热泡棉类热界面材料的制备方法，其特征在于:所述分散液为水、醇类、酮类、醛类、有机酸、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、氯苯或二氯苯、瓜尔胶及其衍生物的水分散液、聚乙烯吡咯烷酮的水分...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚林，刘汉东，高华，曾明芝，
申请(专利权)人：四川金路集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：