一种导热沥青复合材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种导热沥青复合材料、其制备方法及应用。该制备方法包括先将质量份数为8份～16份的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物溶解于12份～24份有机溶剂中，得到粘稠溶液；再将5份～500份无机导热填料与得到的粘稠溶液混合均匀，挥发溶剂、研磨均匀，得到导热填料预混料；将导热填料预混料与100份基质沥青充分混合，获得导热沥青复合材料初级料；最后将导热沥青复合材料铺展、热压得到导热沥青复合材料。通过本发明专利技术制备的导热沥青复合材料，无机导热填料选择性分布在SBS相中，显著提高了复合材料的导热性能和热性能，尤其适用于热界面材料；本发明专利技术提供的制备方法工艺简单，成本低廉，适合大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热界面材料领域，更具体地，涉及一种导热沥青复合材料、其制备方法及应用。
技术介绍
随着电子技术的迅速发展，电子元器件的集成度和组装密度不断提高，在提供强大的使用功能的同时，也导致其工作发热量的急剧增加，及时有效地散热成为目前迫切需要解决的问题。电子元器件与散热器直接接触时，由于两固体接触面间微观上凹凸不平，实际接触面积可能只有实际面积的1％～2％，而间隙中的空气导热系数仅有0.025W·m-1·K-1，这使得界面间存在巨大热阻。在接触面间填充具有高导热系数的热界面材料替代空气间隙，可以有效降低界面热阻，显著提高热传导效率。理想的热界面材料应具备导热性高，柔韧性好，能充分填充接触面间的空隙，不会流动而泄漏，易于加工等特性。目前工业上应用的传统热界面材料主要是将导热系数相对高的填料，如金属(铜、铝)、陶瓷材料(氮化铝、氮化硼、氧化铝、碳化硅)和碳材料(炭黑、石墨、碳纤维)等，分散在聚合物基体如环氧树脂、硅橡胶及聚酰亚胺等中，来提高材料导热性能。然而，这种方法聚合物基体成本较高，而且对填料的利用率较低，通常需要极高的填充量才能形成导热通路提高复合材料的热导率。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种导热沥青复合材料及其制备方法，其目的在于通过先将无机导热填料与SBS复合，然后再分散在基质沥青中，得到无机导热填料选择性分布在连续的SBS相中的复合材料。无机导热填料在SBS相中形成具有高导热效率的网络，同时增强SBS改性沥青基体的热学性能，提高复合材料软化点，由此解决现有技术中填料导热效率低，聚合物基体成本较高的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种导热沥青复合材料，所述复合材料包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青的质量比为8～16：5～500：100，所述无机导热填料分布在所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物的连续相中。优选地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青的质量比为9～16：50～200：100。优选地，所述基质沥青的针入度为40～110。优选地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中聚苯乙烯链段的平均含量为25wt％～45wt％。优选地，所述无机导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼中的一种。优选地，所述无机导热填料的平均粒径为0.1μm～30μm。优选地，所述无机导热填料的形貌为球形。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种导热沥青复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将质量份数为8～16份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物溶解于质量份数为12～24份的有机溶剂中，得到粘稠溶液；(2)将质量份数为5～500份的无机导热填料与步骤(1)得到的粘稠溶液混合均匀，挥发溶剂后研磨均匀，得到导热填料预混料；(3)将所述导热填料预混料与质量份数为100份的基质沥青充分混合，获得导热沥青复合材料初级料；(4)将所述导热沥青复合初级料铺展并热压得到导热沥青复合材料。优选地，步骤(1)所述有机溶剂为环己烷、甲乙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、四氯乙烯或三氯乙烯。优选地，步骤(3)所述充分混合的具体方法为：120℃～200℃下在150rpm～400rpm的转速下机械搅拌1h～4h。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述的导热沥青复合材料的应用，其用作热界面材料。优选地，所述的导热沥青复合材料用作电子元器件散热的热界面材料。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。1、本专利技术提供的导热沥青复合材料，通过将无机导热填料与SBS复合后再分散在基质沥青中，得到无机导热填料选择性分布在连续的SBS相中的复合材料。无机导热填料在SBS相中形成的具有高导热效率的网络，提高了填料的利用效率。2、本专利技术提供的导热沥青复合材料，无机导热填料的加入，增强了SBS改性沥青基体的热学性能，提高了复合材料软化点，解决了SBS改性沥青作为热界面材料基体软化点较低、高温下易软化流淌的技术问题。3、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性沥青具有良好的力学性能、耐温性、粘接性及可塑性，而且原料资源丰富、价格低廉，本专利技术提供的导热沥青复合材料，使用价格低廉的SBS改性沥青作为基体，简化了生产步骤，削减了生产成本。4、本专利技术提供的导热沥青复合材料的制备方法，条件温和，所需时间短，适宜大规模生产。附图说明图1是导热沥青复合材料的制备方法示意图；图2是实施例1制得的导热沥青复合材料的荧光显微图片；图3是实施例2制得的导热沥青复合材料的荧光显微图片。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供的导热沥青复合材料，以质量份数计，包括100份基质沥青，8份～16份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及5份～400份无机导热填料，所述无机导热填料选择性分布在SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)的连续相中，而不是分布在基体基质沥青中。其中苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青的质量比为8～16:5～500:100，优选为9～16:50～200:100。其中，以标准单位0.1mm计，基质沥青为针入度为40～110的沥青，如依据针入度分级的50号、70号、90号或110号沥青，针入度太低时，沥青稠度太大，对填料浸润性不好，且不易加工；而针入度太高，沥青稠度太小，需要加大量SBS和无机导热填料才能达到使用要求，增加了生产成本。SBS为线型或星型结构，包括SBS1301-1、SBS4303、SBS1401、SBS4402等，其SBS分子量在8万至30万之间，优选为8～25万，其中聚苯乙烯链段的平均含量为25wt％～45wt％，优选为30wt％～40wt％。当聚丁二烯链段比例过高，制得的复合材料软化点太低；若SBS中当聚苯乙烯链段比例过高，制得的复合材料低温延度差。无机导热填料为球形或无规则形状(无规)的氧化铝、氮化铝、氮化硼中的一种；优选为球形；平均粒径为0.1μm～30μm，优选为5～20μm，粒径太大不易选择分布形成导热网络；粒径太小容易团聚。本专利技术提供的一种导热沥青复合材料制备方法，包括以下步骤：(1)将质量份数为8份～16份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物溶解于质量份数为12份～24份的有机溶剂中，得到粘稠溶液；(2)将质量份数为5份～500份的无机导热填料与得到的粘稠溶液混合均匀，挥发溶剂、研磨均匀，得到导热填料预混料；(3)将所述导热填料预混料与质量份数为100份的基质沥青充分混合，获得导热沥青复合材料初级料；(4)将所述导热沥青复合初级料铺展、热压得到导热沥青复合材料。步骤(1)中的有机溶剂为环己烷、甲乙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、四氯乙烯或三氯乙烯。步骤(2)中溶剂挥发的温度为60～120℃。步骤(3)中充分混合的具体方法为：120℃～200℃下在150rpm～400rpm的转速下机械搅拌1h～4h。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热沥青复合材料，其特征在于，所述复合材料包括苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青，所述苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青的质量比为8～16：5～500：100，所述无机导热填料分布在所述苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段聚合物的连续相中。

【技术特征摘要】
1.一种导热沥青复合材料，其特征在于，所述复合材料包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青的质量比为8～16：5～500：100，所述无机导热填料分布在所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物的连续相中。2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青的质量比为9～16：50～200：100。3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述基质沥青的针入度为40～110。4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中聚苯乙烯链段的平均含量为25wt％～45wt％。5.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述无机导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼中的一种。6.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述无机导热填料的平均粒径为0.1μm～30μm，所述无机导热填料的形貌优选为球形。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：解孝林，文颖峰，周兴平，叶昀昇，李晓静，陈超，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42