[发明专利]一种绝缘导热粉体、材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种绝缘导热粉体、基于该绝缘导热粉体的绝缘导热材料及其制备方法。

【背景技术】

超过55％的电子元件鼓掌是由运行时温度上升所致，所以电子元件的散热非常重要，而如果要使电子元件的散热效果好，就必须用非常良好的导热材料将电子元件上的热量传导到其他的散热器件上。在众多的导热材料中，金刚石的导热率在室温下是铜的5倍，同时金刚石还具有非磁性和不良导电性等优良性能，所以从理论上来说，金刚石是非常好的应用于电子元件间的导热材料的。但是由于金刚石的成本非常昂贵，加工困难，所以将金刚石用于电子元件间的导热是不实际的。

石墨具有与金刚石相似的微观结构，与金刚石不同的是，石墨是层状结构，层与层之间是范德华力，作用比较弱，具有导电性，但是，由于石墨的层与层之间没有形成晶格结构，所以石墨的导热性要明显小于金刚石。

对于电子元件等散热的导热材料来说需要具备绝缘和导热两个必要的条件。石墨的成本非常低廉，将石墨引入到电子元件的导热材料中，必须提高石墨的导热性能，同时还需要降低石墨的导电性能，怎么样使石墨的导热性能增加，同时又能够使石墨变得绝缘，是本领域的一大难题。

【发明内容】

本发明的目的就是为了解决现有技术存在的问题，提出了一种绝缘导热粉体、基于该绝缘导热粉体的绝缘导热材料及其制备方法，本发明的绝缘导热粉体具有导热率高同时绝缘性好的优点，可以增加到各种塑料、橡胶或者树脂基材中形成优良的绝缘导热材料。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种绝缘导热粉体，其特征在于，该绝缘导热粉体包括石墨插层复合物颗粒，所述石墨插层复合物颗粒的微观结构包括多个石墨晶粒、分布在单个石墨晶粒的碳原子层之间以及分布在两石墨晶粒间隙的纳米级导热绝缘金属氧化物，所述石墨插层复合物颗粒表面还包覆有导热绝缘金属氧化物。

该绝缘导热粉体还包括分离于石墨插层复合物外的导热绝缘金属氧化物颗粒，按照重量百分比计，所述绝缘导热金属氧化物颗粒和石墨插层复合物颗粒分别占0.1％～20％和80％～99.9％。

所述石墨插层复合物的粒径为100nm～100μm，所述分布在单个石墨晶粒的碳原子层之间以及分布在两石墨晶粒间隙的纳米级导热绝缘金属氧化物的厚度范围为0.01～100nm，所述石墨插层复合物表面的金属氧化物的的厚度范围为1～500nm。

纳米金属氧化物包括纳米氧化铝和纳米氧化钛的一种或多种。

本发明还提供一种绝缘导热材料，其特征在于，该绝缘导热材料包括如上所述的绝缘导热粉体和绝缘基料，所述绝缘导热粉体分散与所述绝缘基料中，按重量百分比计，所述绝缘导热粉体和绝缘基料的重量百分比分别为：1～90％和10％～99％。

所述基料为塑料、橡胶或可成膜树脂。

本发明另提供一种如上所述的绝缘导热粉体的制备方法，其特征在于，该方法包括：

将石墨粉和液态的有机金属化合物添加到高压反应釜中，搅拌1～30分钟后，再加压静置0.5～10小时，使有机金属化合物渗透到单个石墨晶粒的碳原子层之间和两石墨晶粒间隙，将反应物从高压反应釜中倒出后，过滤，再将滤渣加热或煅烧，使有机金属化合物分解成金属氧化物，制得绝缘导热粉体。

所述高压反应釜中的压强为5～20个标准大气压。

所述有机金属化合物包括有机铝和有机钛中的一种或多种。

所述有机铝为异丙醇铝，有机钛为异丙醇钛和钛酸酯中一种或两种。

本发明又提供一种如上所述的绝缘导热材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

按重量份计，将1～90份的绝缘导热粉体分散到10～99份的基料中，形成绝缘导热材料。

所述基料为塑料、橡胶或可成膜树脂。

本发明有益的技术效果在于：

通过使纳米级的绝缘导热金属氧化物填充于单个石墨晶粒的碳原子层间以及两石墨晶粒间隙，而增加石墨的碳原子层间的导热性能进而提高石墨整体的导热性能；同时通过绝缘的金属氧化物在单个石墨晶粒的碳原子层间及两石墨晶粒间隙的添加和对石墨插层复合物颗粒表面的包覆，达到绝缘的效果。进而使得通过本发明所提供的方法制备出的导热粉体具有绝缘导热的特性。本发明的绝缘导热粉体具有导热率高，同时具有绝缘的特性，非常适用于制备导热塑料等、导热橡胶和导热涂料等导热材料。

【附图说明】

图1为本发明石墨插层复合物颗粒中石墨晶粒的微观结构的剖面示意图。