[发明专利]一种蜂窝状热塑性导热电绝缘复合材料散热结构

说明书

技术领域

本发明涉及散热材料技术领域，特别涉及一种蜂窝状热塑性导热电绝 缘复合材料散热结构。

背景技术

热塑性塑料是一类应用最广的塑料，以热塑性树脂主要成分，并添加 各种助剂而配制成塑料。在一定的温度条件下，塑料能软化或熔融成任意 形状，冷却后形状不变；这种状态可多次反复而始终具有可塑性，且这种 反复只是一种物理变化，热塑性塑料的种类主要有通用塑料如聚乙烯、聚 丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，以及工程塑料如聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、 聚苯硫醚等。但这类产品都是以不可再生资源石油为原料，生产过程能耗 大，对环境影响较为严重。同时，生产成本较高，在土壤环境中也不易分 解，易造成“白色污染”。因此，研究该类产品的替代物已十分迫切。

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。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。

我国竹资源十分丰富，生产竹塑复合产品，一方面可部分替代塑料产 品，提高产品的低碳、环保性能，另一方面又可降低成本，促进我国竹资 源的高效利用，带动竹区经济。但竹原料与塑料的复合依然面临着很多的 技术难题要解决，如竹材是强极性的，亲水性强，而塑料是非极性的、疏 水性强，导致竹材料和塑料间的相容性差，界面结合性能较差。常规的方 法往往采用磨细的竹粉为原料，竹原料在磨碎后，竹纤维结构破坏，竹材 原料的良好性能得不到充分体现。

发明内容

本发明的目的在于一种蜂窝状热塑性导热电绝缘复合材料散热结构， 具有高导热性、力学性能优异、高电绝缘性、生产成本低，材料更环保易 于降解等优点，可应用于LED散热器和电器散热器等产品。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种蜂窝状热塑性导热电绝缘复合材料散热结构，包括蜂窝状散热本体， 蜂窝状散热本体的蜂窝孔为上下方向竖直设置，所述热塑性导热电绝缘复 合材料按重量份计由以下组分混合制成：热塑性树脂50-70份，改性竹纤 维15-25份，高导热剂8-15份，介电材料3-10份，偶联剂0.5-1份，交联 剂0.4-0.6份，润滑剂0.5-1.5份，抗氧剂0.3-0.8份。

蜂窝状散热本体，且蜂窝孔为上下方向竖直设置，为热气流提供了顺 畅上升通道，对散热效果有极大的提升。

本发明首次采用改性竹纤维作为增强材料和导热通道用于导热电绝缘 复合材料中，替代了原有无机填料，竹纤维的加入不会像无机填料那样破 坏导热电绝复合材料的力学性能，本发明的竹纤维具有良好的强度、透气 性、耐磨性等特性，竹纤维经改性后用于导热电绝复合材料中还能增强材 料的强度和导热性能，同时竹纤维环保性能较佳易降解，且生产成本低。 为了解决竹材与热塑性树脂结合问题，充分发挥竹纤维的增强导热效用， 本发明以通过特定方法生产的纤维素含量较高的竹纤维为原料，通过表面 改性(导热添加剂、偶联剂的使用)及各种添加剂(交联剂、润滑剂等) 的联合应用，使竹纤维与热塑性树脂通过表面分子相互渗透和缠绕作用， 形成竹塑复合材料。该材料具有强度高、导热性能优异、环保性能较佳、 生产成本低等特点。

作为优选，所述热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、 聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、 聚酰胺中的一种或几种。

作为优选，所述的改性竹纤维通过以下工艺制备而得：

(1)将竹颗粒放入质量浓度为10-15％的氢氧化钠溶液中加热至100-150℃ 蒸煮1-2h，再将蒸煮过的竹颗粒沥干，放置到蒸汽爆破机中，蒸汽爆破机 中导入的水蒸气温度控制在140-160℃，压力控制在0.4MPa-0.6MPa，处理 时间为20-30分钟；

(2)打开蒸汽爆破机的放料阀，使蒸汽爆破机中物料爆破喷出，获得竹纤 维；