[发明专利]纳米高导热复合橡胶

说明书

技术领域

本发明涉及纳米新材料技术领域，特别是涉及一种纳米高导热复合橡胶。

背景技术

现在，由于电子产品越来越趋于小型化，因此那些容易集成化和小型化而且柔韧性好的复合橡胶基板被广泛应用，但因为集成电路的高集成化和层板的多层化必然产生放热问题，因此对这些材料的导热性能的要求就成了当务之急。

三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯、丙烯和二烯类单体的三元共聚物，二烯的引入是为了实现硫化，二烯的类型有:双环戊二烯(DCPD)、l，4一己二烯。EPDM比普通的乙丙橡胶韧性更好。

近年来人们用非导电性的金属氧化物和其他化合物填充聚合物，已初步解决了这一问题。绝缘型导热橡胶的填料主要包括:金属氧化物如BeO，MgO，A1₂O₃，CaO，NIO;金属氮化物如AlN，BN等;碳化物如SiC，B₄C₃等。它们有较高的导热系数，而且更为重要的是同金属粉相比有优异的电绝缘性，因此它们能保证最终制品具有良好的电绝缘性，这在电子电器工业中是至关重要的。

对于导热橡胶的研究和应用很多，按填充粒子的种类可分为:金属填充型、金属氧化物填充型、金属氮化物填充型、无机非金属填充型、纤维填充型导热橡胶；也可以按照导热橡胶的某一种性质来划分，比如根据其电绝缘性能可以分为绝缘型导热橡胶和非绝缘型导热橡胶。

由于橡胶本身具有绝缘性，因此绝大多数导热橡胶的电绝缘性能，最终是由填充粒子的绝缘性能决定的。用于非绝缘型导热橡胶的填料常常是金属粉、石墨、炭黑、碳纤维等，这类填料的特点是具有很好的导热性，能够容易地使材料得到高的导热性能，但是同时也使得材料的绝缘性能下降甚至成为导电材料。因此在材料的工作环境对于电绝缘性要求不高的情况下，都可以应用上述填料。而且在某些条件下还必须要求导热橡胶具有低的电绝缘性以满足特定的要求，如电磁屏蔽材料等。

近些年来蓬勃发展的信息产业，对高分子材料的性能提出了新的要求，尤其为导热橡胶的发展提供了发展空间，导热橡胶在电脑配件上的应用将改善电脑的散热问题并提高其运行速度和稳定性，如CPU、笔记本外壳和各种集成电路板，这些材料都要求导热绝缘。高分子材料绝缘好，但作为导热材料，纯的高分子材料一般是不能胜任的，因为高分子材料大多是热的不良导体，高分子材料导热系数约为金属的1/500-1/600。必须对高分子材料进行改性。金属和金属氧化物的导热系数见表1-1、表1-2。

表1-1金属和金属氧化物的导热系数

可以用作导热粒子的金属和无机填料大体有以下几种:

(l)金属粉末填料:铜粉，铝粉，金粉，银粉。

(2)金属氧化物:氧化铝，氧化秘，氧化钡，氧化镁，氧化锌。

(3)金属氮化物:氮化铝，氮化硼。

(4)无机非金属:石墨，碳化硅。

无机非金属材料作为导热填料填充高分子材料基体时，填充效果的好坏主要取决于以下几个因素:(l)聚合物基体的种类、特性;(2)填料的形状、粒径、尺寸分布;(3)填料与基体的界面结合特性及两相的相互作用。

表1-2一些填充材料的导热系数

由于填料的加入，使材料的机械性能下降。因此，在复合材料的设计中不仅要考虑到好的传导性，而且要求材料稳定性好、无毒无害、机械性能良好和价廉。相对于填充型聚合物的另一个选择是使用本身具有良好导热性能的聚合物，但是此类材料价格昂贵并且性能上缺乏稳定性，成为他们在使用上的主要缺点。橡胶是高分子材料中产量最大的材料。

传导性高分子材料的市场需求每年都在增长，其中导热橡胶的市场需求量增长更快。因此对橡胶导热性能的研究已引起各国研究者的兴趣，并已作了很好的工作。目前填充性导热橡胶的研究，大部分采用物理填充的方法，导热性能差，机械性能下降严重，生产成本高。但随着日益扩大的市场和研究的深入，导热橡胶将有一个大的发展，尤其是纳米导热材料的研究和开发，高导热本体聚合物材料的制备，聚合物导热机理的探讨应成为导热高分子材料的发展方向。

发明内容