一种导热填料和热界面材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于导热材料领域，具体公开了一种导热填料和热界面材料及其制备方法。本发明专利技术所述热界面材料，包括如下质量份的原料组分：聚硅氧烷树脂50

【技术实现步骤摘要】
一种导热填料和热界面材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于导热材料领域，具体涉及一种导热填料和热界面材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]常规的热管理系统包括三个组件：发热组件、散热装置以及热界面材料(TIM)。热界面材料的主要作用是确保发热组件和散热装置之间形成有效的热传递。因此，热界面材料通常是填充在发热组件和散热装置之间的有机硅弹性体或润滑硅脂。由于大部分热管理系统要求热界面材料绝缘，因此限制了热界面材料中的导热填料的选择。常见的导热填料如金属氧化物(如氧化铝、氧化镁、氧化锌等)和氮化硼、氮化铝等，其中氮化硼、氮化铝等相对金属氧化物的成本要高得多，为了进一步降低生产成本，使用较多为金属氧化物。
[0003]氧化铝由于具有相对较高的热导率、价格较低、易于填充和具有绝缘性等特点，被广泛应用于热界面材料中。通常为了获得更高的导热系数，需要在热界面材料填充大量的氧化铝(一般超过50％)，这无疑会使得热界面材料的其他性能发生降低，如粘度增加，施工性能、可操作性以及物理性能变差等。
[0004]因此，有必要开发一种更有效的热界面材料，该材料需要具有更高的热导率、较低的成本、低的粘度和较高的物理机械性能的特点。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术涉及热界面材料导热率低、粘度高及物理机械性能差的问题，本专利技术将提供一种导热填料和热界面材料及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，具体包括以下技术方案：
[0007]一种导热填料，所述导热填料的制备方法包括如下步骤：
[0008]将气相氧化铝和微米级氧化铝分散在水中，得到氧化铝悬浊液；将多巴胺盐酸盐加入到所述氧化铝悬浊液，再加入三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液将悬浊液体系调节为碱性，在超声震荡的条件下进行反应，反应结束后经过过滤、洗涤和干燥，得到所述导热填料；
[0009]所述气相氧化铝的比表面积为20
‑
150m2/g，平均粒径为20
‑
800nm；
[0010]所述微米级氧化铝的D50为1
‑
1000μm。
[0011]作为本专利技术优选的实施方式，所述气相氧化铝的比表面积为20
‑
150m2/g，平均粒径为60nm。
[0012]作为本专利技术优选的实施方式，所述微米级氧化铝的D50为10
‑
500μm。
[0013]一般来说，当热界面材料中使用平均粒径小于1微米的导热填料时，会使得热界面材料的粘度明显增加，影响热界面材料的施工；且由于该填料的比表面积较大，会使得导热填料和聚合物的界面处有较大的热量损失，因此导热率较低。
[0014]在本专利技术中使用气相氧化铝和微米级氧化铝复配并同时经过多巴胺改性处理，得到一种多巴胺改性氧化铝的导热填料，该导热填料在应用于热界面材料时，一方面，经过了多巴胺改性处理后，能使得气相氧化铝、微米级氧化铝以及基体材料间的相容性得到了提
升，接触热阻变小，导热率增加；另一方面，该导热填料不像常规使用单一氧化铝作为填料时存在粘度明显增加的缺陷，经过多巴胺改性处理，气相氧化铝、微米级氧化铝以及基体材料间的相容性更好，可降低热界面材料的粘度，提升热界面材料的物理机械性能，增加热界面材料的施工性能，如此可以减少或完全不添加补强填料。此外，热界面材料的散热除了受到其导热率的影响以外，还受到有效接触面积以及接触厚度的影响，本专利技术采用的气相氧化铝的粒径可达到纳米级，比表面积较高，可有效增加接触面积，降低热界面材料的热阻，提升散热效果。
[0015]作为本专利技术优选的实施方式，所述气相氧化铝和微米级氧化铝的质量比为1:(0.3
‑
10)。
[0016]作为本专利技术进一步优选的实施方式，所述气相氧化铝和微米级氧化铝的质量比为1:(0.3
‑
6)。
[0017]本专利技术的专利技术人发现，在上述气相氧化铝和微米级氧化铝的质量比下复配，制得的多巴胺改性氧化铝作为填料时具有更好的在增强热界面材料的导热性能的同时，可在一定程度上提升热界面材料的施工性。
[0018]作为本专利技术优选的实施方式，所述多巴胺盐酸盐占气相氧化铝的质量分数为0.1
‑
2％。
[0019]作为本专利技术优选的实施方式，所述多巴胺盐酸盐占气相氧化铝的质量分数为0.2
‑
1％。
[0020]作为本专利技术优选的实施方式，所述碱性的pH值为8
‑
9。
[0021]作为本专利技术优选的实施方式，所述反应的温度为室温，所述反应的时间为48
‑
96h。
[0022]作为本专利技术进一步优选的实施方式，所述反应的温度为25℃，所述反应的时间为72h。
[0023]作为本专利技术优选的实施方式，所述洗涤的溶剂为水和/或乙醇。
[0024]一种热界面材料，包括如下质量份的原料组分：聚硅氧烷树脂50
‑
150份，含氢聚硅氧烷0
‑
20份，所述导热填料10
‑
900份，催化剂0
‑
1份，抑制剂0
‑
5份。
[0025]作为本专利技术优选的实施方式，包括如下质量份的原料组分：聚硅氧烷树脂50
‑
150份，含氢聚硅氧烷0.1
‑
20份，所述导热填料300
‑
700份，催化剂0.1
‑
1份，抑制剂0.1
‑
5份。
[0026]作为本专利技术优选的实施方式，所述聚硅氧烷树脂为乙烯基硅油、二甲基硅油、环氧硅油、苯甲基硅油、羟基硅油、甲基长链烷基硅油、羧基硅油、氨基硅油中的至少一种。
[0027]作为本专利技术优选的实施方式，所述聚硅氧烷树脂为乙烯基硅油，粘度为1000cp。
[0028]作为本专利技术优选的实施方式，所述含氢聚硅氧烷为含氢硅油，含氢量0.1
‑
1％。
[0029]作为本专利技术进一步优选的实施方式，所述含氢聚硅氧烷为含氢硅油，含氢量0.5％。
[0030]作为本专利技术优选的实施方式，所述催化剂为卡斯特铂金催化剂，铂金含量为500～5000ppm。
[0031]作为本专利技术优选的实施方式，所述抑制剂为2
‑
甲基
‑3‑
丁炔
‑2‑
醇、乙炔基环己醇中的一种或两种。
[0032]一种热界面材料的制备方法，包括如下步骤：在真空条件下，将聚硅氧烷树脂、含氢聚硅氧烷、所述导热填料、催化剂和抑制剂混合并搅拌均匀，经过固化，得到所述热界面
材料。
[0033]作为本专利技术优选的实施方式，所述固化的温度为80
‑
150℃，所述固化的时间为0.5
‑
3h。
[0034]作为本专利技术进一步优选的实施方式，所述固化的温度为100℃，所述固化的时间为1h。
[0035]与现有技术相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热填料，其特征在于，所述导热填料的制备方法包括如下步骤：将气相氧化铝和微米级氧化铝分散在水中，得到氧化铝悬浊液；将多巴胺盐酸盐加入到所述氧化铝悬浊液，再加入三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液将悬浊液体系调节为碱性，在超声震荡的条件下进行反应，反应结束后经过过滤、洗涤和干燥，得到所述导热填料；所述气相氧化铝的比表面积为20
‑
150m2/g，平均粒径为20
‑
800nm；所述微米级氧化铝的D50为1
‑
1000μm。2.如权利要求1所述的导热填料，其特征在于，所述气相氧化铝和微米级氧化铝的质量比为1:(0.3
‑
10)。3.如权利要求1所述的导热填料，其特征在于，所述多巴胺盐酸盐占气相氧化铝的质量分数为0.1
‑
2％。4.如权利要求1所述的导热填料，其特征在于，所述反应的时间为48
‑
96h。5.一种热界面材料，其特征在于，包括如下质量份的原料组分：聚硅氧烷树脂50
‑
150份，含氢聚硅氧烷0
‑
20份，权利要求1
‑
4任一项所述的导热填料10
‑
900份，催化剂0
‑
1份，抑制剂0
‑
5份。6.如权利要求5所述的热界面材...

【专利技术属性】
技术研发人员：余良兵，刘金明，祝智敏，
申请(专利权)人：广州从化兆舜新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：