[发明专利]一种高导热电绝缘复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能的高导热电绝缘复合材料。

背景技术

高分子材料电绝缘性能优异，但导热系数非常低，一般为0.2W/m.K，是金属材料的百分之一到千分之一，对于一些既要有高导热、同时又有绝缘性要求的应用场合目前比较常规的方法是在高分子基材料中添加具有高导热系数和高阻抗的无机填料(氮化铝、氧化铝等)，CN02825187.3、CN 200880011625.0和CN201010194959.5等专利都是采用这种方法。

但采用这种方法制备的材料，由于导热填料的大量添加使复合材料的力学性能受到了严重的损害，同时导热性能的提高也不显著，一般很难高于2W/m.K。

对于LED散热器、电器散热器等需要利用散热器面积快速传热的情况，如果材料的导热系数小，则其在长度方向上的热传导就非常困难，热量都集中在很小的区域中无法扩散，导致散热器的有效面积没有充分利用，影响了散热效率。

发明内容

为了解决现有技术中高分子材料导热性能差的问题，本发明提供了一种高导热电绝缘复合材料，本发明采用的技术方案为：

一种高导热电绝缘复合材料，所述高导热电绝缘复合材料包括绝缘表层与导热芯层，所述的高导热电绝缘复合材料由一层绝缘层、一层导热芯层交替分布叠置形成夹心结构经复合成型制得所述高导热电绝缘复合材料，所述的夹心结构的内表层、外表层均为绝缘层，所述的夹心结构中所述的导热芯层比绝缘层少一层；所述绝缘层由电绝缘高分子材料制成，所述导热芯层呈镂空的网格状，是由高导热系数材料制成的具有网格结构的导热网格。

所述电绝缘高分子材料为具有良好电绝缘性的热塑性高分子材料、热固性高分子材料或添加导热绝缘填料改性的高分子材料。

所述高导热系数材料为高导热的金属材料、碳材料或无机材料，优选为金属材料。

进一步，所述金属材料为银、铜、铜合金、铝、铝合金、锌、锌合金、钛、钛合金或钢铁中的一种或两种以上的组合；

所述碳材料为碳纤维或石墨中的一种或两种的混合；

所述无机材料为氮化铝、氮化硼、氧化铝、氧化镁、氧化铍、氮化硅、碳化硅中的一种或两种以上的组合。

所述导热芯层呈镂空的网格状，所述镂空的网格状为任意中心镂空的形状，例如方形、圆形、菱形、或任意不规则形状均可。

所述导热网格是用高导热系数材料经编织、冲压或焊接方法制成具有纵横交错的网格化的结构。

高导热电绝缘的高分子基复合材料导热芯层的结构为具有纵横交错的网格化的结构，以便在复合成型时使上下两表层的高分子材料在通过导热网格结构的空隙相互粘合在一起，提高复合材料整体的力学性能。

本发明所述夹心结构可以为内表层、外表层均为绝缘层，中间为一层导热芯层的单层夹心结构，如附图1所示，图1中，1为绝缘层，2为导热芯层；也可以构成多层夹心结构，所述多层夹心结构由m层绝缘层与(m-1)层导热芯层组成，所述的绝缘层与导热芯层一一交替叠置，所述的夹心结构的内表层、外表层均为绝缘层，m为3以上的正整数，附图2即为m＝3时的多层夹心结构示意图，图2中，1为绝缘层，2为导热芯层。

本发明所述夹心结也可构成环形结构，所述的环形结构的内环表层、外环表层均为绝缘层，所述的内环表层、外环表层中间为一层环形的导热芯层。进一步，本发明所述夹心结构可以构成多层环形结构，由n层绝缘层与(n-1)层导热芯层构成环形结构，所述的环形结构的内环表层、外环表层均为绝缘层，所述的内环表层、外环表层中间为绝缘层与导热芯层一一交替叠置组成的同心环，n为3以上的正整数。

本发明所述复合成型的方法为模压成型、挤出成型、浇铸成型或注射成型。进一步，对于平面类制品或表层高分子材料为热固性材料时可以采用层压成型或浇铸成型，对于管状或平面类制品可采用挤出成型，对于形状比较复杂的制品可采用注射成型或模压成型方法制备。

本发明的技术原理是采用高导热系数的材料制备网络结构导热层，使热量通过高导热网络迅速扩散到整个复合材料中，在整个复合材料中形成较均匀的温度分布，再通过表层的高分子材料向外传导，解决了导热性较差的材料热量无法及时利用面积散热的缺点。

本发明提供的高导热电绝缘复合材料具有高导热性、力学性能优异和高电绝缘性等优点，可应用于制备LED散热器和电器散热器等产品。

附图说明

图1为单层夹心结构复合材料的示意图。

图2为双层夹心结构复合材料的示意图。

图3为具有导热网络环状夹心结构复合材料LED散热器模型图