【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种绝缘导热材料及其制备方法和应用，具体涉及一种绝缘陶瓷导热材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，随着新通讯技术迈向全面普及，消费电子产品向高功率、高集成、轻薄化和智能化方向加速发展。由于集成度、功率密度和组装密度等指标持续上升，5g时代电子器件在性能不断提升的同时，工作功耗和发热量急遽升高。此时，电子设备所产生的热量迅速积累、增加，在使用环境温度下，要使电子元器件仍能高可靠地正常工作，及时散热能力成为影响其使用寿命的重要限制因素。研究表明，电子器件温度每升高2℃，可靠性就下降10%；温度达到50℃时的寿命只有25℃时的1/6；据统计，电子器件因热集中引起的材料失效占总失效率的65～80%。因此，如何实现有限空间内的快速散热，已成为如今电力、电子设备发展的关键问题。
2、传统导热材料如金属和金属氧化物及其它金属材料，已无法满足一些特殊场合的绝缘导热使用要求，如电池屏蔽、电子信息、热工测量
所广泛使用的功率管、集成块、热管、集成电路、覆铜板的绝缘导热，也无法作为武器装备、航空航天电子设备、电机、通讯、电器设备、仪器所需的导热绝缘材料使用。因此，高导热绝缘高分子复合材料是散热设计中必不可少的关键环节，它的研究开发具有非常重要的意义。
3、cn116922873a公开了一种长纤维型导热垫片的制备方法及其制品和应用，所述制备方法包括以下步骤：s01选择多根平行的圆柱棒，将长纤维在圆柱棒间来回进行紧密缠绕，从而形成平面纤维层；s02重复s01步骤，得到多个平面纤维层；将多个平面纤维层进行
4、综上，随着集成技术、组装技术的发展，电子元器件、逻辑电路的体积越来越小，需要利用散热性好的高导热绝缘材料，迅速地将热元件的热量传递给散热设备，从而保障电子设备正常运行。因此，亟需研制出具有热阻低、导热率高、电阻率低，击穿电压高，力学性能好，综合性能优异的导热绝缘高分子复合材料，以替代传统高分子材料作为热界面和封装材料。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种热阻低、导热率高、电阻率低，击穿电压高，力学性能好，综合性能优异的绝缘陶瓷导热材料和应用。
2、本专利技术进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单、成本低、适宜于工业化生产的绝缘陶瓷导热材料的制备方法。
3、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种绝缘陶瓷导热材料，所述绝缘陶瓷导热材料主要由陶瓷纤维与绝缘硅胶以质量比1:1～6（更优选1:3～6）制成；所述绝缘硅胶主要由阻燃导热液体灌封胶、有机硅电子灌封胶和稀释剂制成。陶瓷纤维具有较高的导热率，较低的热膨胀系数和电阻系数，但若以粉末状加入，由于导热方向没有导向性，使得导热效率大大降低。绝缘硅胶主要是为了固定陶瓷纤维，并进行塑形，对陶瓷纤维的导热性影响较小，还能增强陶瓷纤维的电阻率和绝缘性能。陶瓷纤维与绝缘硅胶在所述比例下配合使用，可极大程度的保证绝缘陶瓷导热材料在导热性、绝缘性等各方面的综合性能更加优异。阻燃导热液体灌封胶、有机硅电子灌封胶和稀释剂制成的绝缘硅胶可通过一定的制备方法延长混合硅胶固化的时间，使得材料成型过程中有更充足的时间对陶瓷纤维进行浸润、除泡等操作，固化后的绝缘硅胶中，硅胶与陶瓷纤维的分布都更加均匀，几乎没有气泡等力学窗口，稳定性强，可靠性高。
4、优选地，所述绝缘陶瓷导热材料为厚度0.2～3.0mm的片材。
5、优选地，所述陶瓷纤维定向贯穿于所述绝缘陶瓷导热材料的上下表面。所述结构更有利于热量以最短的路径沿着陶瓷纤维进行传递，达到快速导热的效果。所述定向贯穿包括垂直贯穿或朝同一角度方向贯穿，更优选垂直贯穿。
6、优选地，所述绝缘陶瓷导热材料中，陶瓷纤维的质量分数为15～55%（更优选18～35%）。在所述比例下，即可最大限度的保证绝缘陶瓷导热材料的导热性和绝缘性，还能保证其具有一定的柔软性，力学性能好，可折叠、任意弯曲使用于不同的场景和设备中。
7、优选地，所述陶瓷纤维为氮化硼纤维、氮化铝纤维或氧化铝纤维等中的一种或几种。
8、优选地，所述绝缘硅胶中，各组分的重量份为：阻燃导热液体灌封胶100份，有机硅电子灌封胶15～30份，稀释剂3～8份。若单独只使用阻燃导热液体灌封胶会使ab双组分在混合过程中催化反应过于激烈，固化即可形成，流动性差，对陶瓷纤维的渗透效果不好，后续也难以实现除泡和除胶。
9、优选地，所述陶瓷纤维的平均截面直径为6～20μm（更优选8～16μm）。在所述直径下的陶瓷纤维更有利于热的导向性传导，减少热量在其内部的聚集，且陶瓷纤维之间的孔隙变小，进一步提高了导热效率。
10、优选地，所述阻燃导热液体灌封胶由其中的a组分和b组分以质量比为1:0.8～1.2（更优选1:1），在使用时混合制备。
11、优选地，所述阻燃导热液体灌封胶中，a组分为交联剂组分，b组分为催化剂组分。更优选地，所述阻燃导热液体灌封胶的型号为gn-7053，分为a组分和b组分，购于重庆硅宁科技有限公司。
12、优选地，所述有机硅电子灌封胶由其中的a组分和b组分以质量比为1:0.8～1.2（更优选1:1），在使用时混合制备。
13、优选地，所述有机硅电子灌封胶中，a组分为交联剂组分，b组分为催化剂组分。更优选地，所述有机硅电子灌封胶的型号为汉立康h6039a（a组分），汉立康h6039b（b组分），购于湖南创瑾科技有限公司。
14、优选地，所述稀释剂为硅胶稀释剂。
15、优选地，所述绝缘硅胶在使用时，进行在线混胶，具体方法为：将阻燃导热液体灌封胶中的a组分和b组分、有机硅电子灌封胶中的a组分和b组分以及稀释剂，同时混胶，即成。将阻燃导热液体灌封胶与有机硅电子灌封胶中的a组分和b组分以及稀释剂同时混胶，有助于减缓硅胶过快的凝固，增加其流动性。
16、优选地，所述混胶的温度为15～25℃，时间为2～4min。如果混胶时间过长会发生过热，使得硅胶凝固过快，适宜的混胶时间在保证混胶均匀的前提下，避免过早固化的发生。
17、本专利技术进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种绝缘陶瓷导热材料的制备方法，包括以下步骤：
18、（1）上料、喷胶、刮胶：先在模具内部铺一层底胶，再在模具中定向堆叠铺设一层陶瓷纤维，然后喷洒一层在线混胶所得绝缘硅胶，进行超声振动后，刮胶，重复操作，得多层浸润绝缘硅胶的陶瓷纤维；
19、（2）压合、脱泡：向步骤（1）所得多层浸润绝缘硅胶的陶瓷纤维上施加平板压力进行压合，同时进行超声振动，挤出多余绝缘硅胶并成型后，再进行真空脱泡，得成型陶瓷纤维绝缘硅胶材料；...
【技术保护点】
1.一种绝缘陶瓷导热材料，其特征在于：所述绝缘陶瓷导热材料主要由陶瓷纤维与绝缘硅胶以质量比1:1～6制成；所述绝缘硅胶主要由阻燃导热液体灌封胶、有机硅电子灌封胶和稀释剂制成。
2.根据权利要求1所述绝缘陶瓷导热材料，其特征在于：所述绝缘陶瓷导热材料为厚度0.2～3.0mm的片材；所述陶瓷纤维定向贯穿于所述绝缘陶瓷导热材料的上下表面；所述绝缘陶瓷导热材料中，陶瓷纤维的质量分数为15～55%；所述陶瓷纤维为氮化硼纤维、氮化铝纤维或氧化铝纤维中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述绝缘陶瓷导热材料，其特征在于：所述绝缘硅胶中，各组分的重量份为：阻燃导热液体灌封胶100份，有机硅电子灌封胶15～30份，稀释剂3～8份；所述陶瓷纤维的平均截面直径为6～20μm；所述阻燃导热液体灌封胶由其中的A组分和B组分以质量比为1:0.8～1.2，在使用时混合制备；所述阻燃导热液体灌封胶中，A组分为交联剂组分，B组分为催化剂组分；所述有机硅电子灌封胶由其中的A组分和B组分以质量比为1:0.8～1.2，在使用时混合制备；所述有机硅电子灌封胶中，A组分为交联剂组分，B组分为催化剂
4.根据权利要求3所述绝缘陶瓷导热材料，其特征在于：所述绝缘硅胶在使用时，进行在线混胶，具体方法为：将阻燃导热液体灌封胶中的A组分和B组分、有机硅电子灌封胶中的A组分和B组分以及稀释剂，同时混胶，即成；所述混胶的温度为15～25℃，时间为2～4min。
5.一种如权利要求1～4之一所述绝缘陶瓷导热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述绝缘陶瓷导热材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述多层浸润绝缘硅胶的陶瓷纤维的高度相当于目标材料高度的1.5～2.0倍；重复操作60～100次；所述超声振动的频率为20～40kHz，每次的时间为1～5min。
7.根据权利要求5或6所述绝缘陶瓷导热材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述施加的平板压力为0.05～0.10MPa，压合的时间为3～5min；所述成型后的高度相当于目标材料高度的1.1～1.5倍；所述超声振动的频率为20～40kHz，时间为1～5min；所述真空脱泡的温度为室温，真空度为-0.08～-0.10MPa，时间为20～30min。
8.根据权利要求5～7之一所述绝缘陶瓷导热材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述真空烘干的温度为60～120℃，真空度为-0.08～-0.10MPa，时间为20～30min。
9.根据权利要求5～8之一所述绝缘陶瓷导热材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述切割为冷切，切割至0.2～3.0mm厚；步骤（5）中，所述打磨的转速为4000～6000r/min，打磨至目视表面干净为止；所述激光脱胶的激光头功率为25～60W。
10.一种如权利要求1～4之一所述绝缘陶瓷导热材料的应用，其特征在于：将权利要求1～4之一所述绝缘陶瓷导热材料作为导热界面材料应用于5G芯片、电子、通信、照明、电力、国防、新能源、汽车、工业、医疗或数据中心技术领域。
...【技术特征摘要】
1.一种绝缘陶瓷导热材料，其特征在于：所述绝缘陶瓷导热材料主要由陶瓷纤维与绝缘硅胶以质量比1:1～6制成；所述绝缘硅胶主要由阻燃导热液体灌封胶、有机硅电子灌封胶和稀释剂制成。
2.根据权利要求1所述绝缘陶瓷导热材料，其特征在于：所述绝缘陶瓷导热材料为厚度0.2～3.0mm的片材；所述陶瓷纤维定向贯穿于所述绝缘陶瓷导热材料的上下表面；所述绝缘陶瓷导热材料中，陶瓷纤维的质量分数为15～55%；所述陶瓷纤维为氮化硼纤维、氮化铝纤维或氧化铝纤维中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述绝缘陶瓷导热材料，其特征在于：所述绝缘硅胶中，各组分的重量份为：阻燃导热液体灌封胶100份，有机硅电子灌封胶15～30份，稀释剂3～8份；所述陶瓷纤维的平均截面直径为6～20μm；所述阻燃导热液体灌封胶由其中的a组分和b组分以质量比为1:0.8～1.2，在使用时混合制备；所述阻燃导热液体灌封胶中，a组分为交联剂组分，b组分为催化剂组分；所述有机硅电子灌封胶由其中的a组分和b组分以质量比为1:0.8～1.2，在使用时混合制备；所述有机硅电子灌封胶中，a组分为交联剂组分，b组分为催化剂组分；所述稀释剂为硅胶稀释剂。
4.根据权利要求3所述绝缘陶瓷导热材料，其特征在于：所述绝缘硅胶在使用时，进行在线混胶，具体方法为：将阻燃导热液体灌封胶中的a组分和b组分、有机硅电子灌封胶中的a组分和b组分以及稀释剂，同时混胶，即成；所述混胶的温度为15～25℃，时间为2～4min。
5.一种如权利要求1～4之一所述绝缘陶瓷导热材...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴志虎，
申请(专利权)人：湖南爱倍智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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