【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热界面材料，尤其涉及一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着电子信息化的高速发展，大功率电子器件的小型化，如何进行高效地热管理已成为制约微电子产品和高集成化设备发展的关键问题。同时，如何降低电子器件之间的电磁屏蔽干扰的问题也亟待解决。因此，对于优异的电磁屏蔽和导热性能且易大规模工业化生产的热界面材料需求不断扩大。
2、在现有的导热材料中，金属基材料具有最高的导热性能，但密度过大，热膨胀系数不匹配；陶瓷基材料导热性能好，且膨胀系数和介电常数低，但造价成本高，难以民用和大规模生产；高分子基材料具有金属和陶瓷材料所不具备的优点，例如柔顺性好、易加工、密度低、耐化学腐蚀等，尤其是热塑性弹性体材料，其成型后材料的模量低于多数热固性材料。但高分子基材料的导热系数较低(多小于在0.5w/mk)，无法满足当下电子器件的散热需求。
3、为了提高高分子基材料的导热率，通常在基体中引入导热填料，但为了保证高分子基材料的成型性，导热填料的填充量是具有上限的(60vol％以下)，若一味地提高导热填料的含量获得高导热率会降低导热增强系数和破坏高分子基体的优异的物理性能。如公开号为cn105703032a的专利技术公开了“热界面材料以及制备热界面材料的方法”，该方法中导热填料包括炭黑、石墨、以及膨胀石墨颗粒、石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种，并且导热填料的含量为热界面材料的总重量的20wt％～65wt％，换算后导热填料的体积分数低于60vol％，并且热导率往往和体积百分比直接相关，
技术实现思路
1、本专利技术为了克服现有技术下单一导热填料填充量受限且导热性能不佳导致高分子基热界面材料导热率较低的问题，提供了一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，该材料的热导率高并且具有优良的电磁屏蔽效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，所述热界面材料包括热塑性弹性体及混合填料，混合填料为纳米银花及第二填料的混合物，其中纳米银花为花状结构的银纳米颗粒，第二填料为碳材料和/或陶瓷填料。
4、本专利技术为解决低填充带来的低热导率问题，选择合适的共混体系，在保证物理性能的情况下提高导热填料的含量。此外，纳米银花结构不同于普通纳米银颗粒，也对导热性能的提高发挥了重要作用，通过对金属纳米填料的结构设计，从填料的角度优化填料-基体界面和填料-填料本身的热阻问题，进一步提高热导率和电磁屏蔽效果。
5、作为优选，所述热界面材料中混合填料的体积分数为40％-55％，其中纳米银花在混合填料中的体积占比大于65％。
6、本专利技术中双组分含量最高到达到55vol％。
7、作为优选，所述碳材料为金刚石。
8、石墨烯，碳纳米管等碳纳米材料在高粘度溶液中分散较难，需要额外加入大量的分散剂，并且填料的各向异性会对填料之间的接触和配合额外的要求，不利于提升热导率和电磁屏蔽效果。
9、作为优选，陶瓷填料为氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化锌、碳化硅和二氧化硅中的一种或几种。
10、作为优选，所述纳米银花的粒径为450-600nm，第二填料的粒径为5-20μm。
11、作为优选，所述热塑性弹性体为热塑性苯乙烯嵌段共聚物、热性聚烯烃弹性体、热塑性硫化橡胶、热塑性聚氨酯、热塑性共聚酯、热塑性聚酰胺和热塑性有机硅弹性体中的一种或几种。
12、本专利技术的另一目的在于提供一种上述纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料的制备方法，包括如下步骤：
13、s1、向硝酸银溶液中依次加入柠檬酸氢二铵、氨水、硼酸、抗坏血酸，还原反应后分离沉淀，将沉淀干燥后研磨得到纳米银花；
14、s2、将纳米银花与第二填料混合得到混合填料，将热塑性弹性体溶解于溶剂中再加入混合填料混匀，待固化后冷压，再热压成型得到热界面材料。
15、本专利技术中通过控制硝酸银的还原反应制备花状纳米结构的银颗粒。研磨是将纳米颗粒分散开。冷压是热压前的预处理，主要作用是初步压实，限制热压时导热填料的移动。若直接热压会导致由于受热不均匀带来的局部温度过高，使得填料下沉，破坏材料的均匀性。其次冷压可以改善传热条件，形成均匀的热传递路径，降低热压时间与温度。仅热压或仅冷压时，所得热界面材料的密度低难以压实成型，本申请控制冷压与热压次数，以及热压温度来使得内部气孔的最小化，达到实际密度最大化，导热率最大化。由于溶液共混干燥后填料于模具的形状匹配程度不高，需要通过冷压的压实不规则的填料，使填料初步成型，再热压软化tpu，使得填料内部残存的空气被压出，基体于填料的接触的更加紧密，牢固。
16、作为优选，所述s1中向0.1-0.5mol/l硝酸银溶液中依次加入0.05-0.20mol/l柠檬酸氢二铵溶液、0.1-2.0mol/l硼酸溶液、0.1-1.0mol/l抗坏血酸溶液，硝酸银溶液、柠檬酸氢二铵、硼酸及抗坏血酸的体积比为1：1：(0.01-0.1)：1：1。
17、作为优选，所述s1的还原反应为15-80℃下反应10-30min，通过真空抽滤得到沉淀，将沉淀在30-80℃下烘干12-36h，研磨得到纳米银花。
18、作为优选，所述s2中热塑性弹性体以0.1-0.15g/ml的浓度溶解于溶剂中。
19、作为优选，所述s2的冷压条件为在压力5-20mpa下压制5-20min，重复1-8次，再将翻面同样条件下冷压1-4次。
20、作为优选，所述s2的热压成型条件为温度45-80℃、压力5-20mpa。
21、因此，本专利技术具有如下有益效果：(1)使用的双填料组合具有协同作用，能在保证热界面材料物理性能的前提下提高导热填料的添加量，提高热界面材料的导热和电磁屏蔽效果；(2)纳米银花由于其花状的纳米结构，具有优异的结合能力和良好的电性能与热性能，使复合材料获得更好的导热和电磁屏蔽性能；(3)采用机械加溶液共混工艺，使得多体系导热导电填料填充量上限更高，且分散更为均匀；(4)使用冷压与热压结合工艺，使得多体系填料内部结构更为紧密，热界面材料密度更高，导热和电磁屏蔽效果更好。
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1.一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料包括热塑性弹性体及混合填料，混合填料为纳米银花及第二填料的混合物，其中纳米银花为花状结构的银纳米颗粒，第二填料为碳材料和/或陶瓷填料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料中混合填料的体积分数为40%-55%，其中纳米银花在混合填料中的体积占比大于65%。
3.根据权利要求1或2所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，其特征在于，所述碳材料为金刚石。
4.根据权利要求3所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，其特征在于，所述纳米银花的粒径为450-600nm，第二填料的粒径为5-20μm。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料的制备方法，其特征在于，所述S1中向0.1-0.5mol/L硝酸银溶液
7.根据权利要求5或6所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料的制备方法，其特征在于，所述S1的还原反应为15-80℃下反应10-30min，通过真空抽滤得到沉淀，将沉淀在30-80℃下烘干12-36h，研磨得到纳米银花。
8.根据权利要求5所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料的制备方法，其特征在于，所述S2中热塑性弹性体以0.1-0.15 g/mL的浓度溶解于溶剂中。
9.根据权利要求5或8所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料的制备方法，其特征在于，所述S2的冷压条件为在压力5-20MPa下压制5-20min，重复1-8次，再将翻面同样条件下冷压1-4次。
10.根据权利要求5或8所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料的制备方法，其特征在于，所述S2的热压成型条件为温度45-80℃、压力5-20MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料包括热塑性弹性体及混合填料，混合填料为纳米银花及第二填料的混合物，其中纳米银花为花状结构的银纳米颗粒，第二填料为碳材料和/或陶瓷填料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，其特征在于，所述热界面材料中混合填料的体积分数为40%-55%，其中纳米银花在混合填料中的体积占比大于65%。
3.根据权利要求1或2所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，其特征在于，所述碳材料为金刚石。
4.根据权利要求3所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料，其特征在于，所述纳米银花的粒径为450-600nm，第二填料的粒径为5-20μm。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种纳米银花与高弹性且高导热体系共混的热界面材料的制备方法，其特征在于，所述s1中向0.1-0.5mol/l硝酸银溶液中依次加入0.05-0.2...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙明琪，周伟光，方景，翁凌，张赛，吴子剑，冯天力，张发饶，
申请(专利权)人：宁波能之光新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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