[发明专利]高导热组合物及制备方法及其导热垫片

说明书

技术领域

本发明涉及热界面材料技术领域，尤其涉及高导热组合物及制备方法及其导热垫片。

背景技术

导热界面材料是由粉状导热填料和树脂基体混合形成的一种复合材料，其导热性能主要由其中的粉状导热填料的导热能力和填充量决定。导热填料包括纳米级导热填料和微米级导热填料，其中微米级导热填料一般多为金属或金属氧化物粉体，纳米级高导热填料多为石墨烯、碳纤维和氮化硼等非金属粉体。纳米级导热填料具有比表面积大、表面能高和表面活性高的特点，所以如何更好的使用是当前面临的一个难题。

纳米级导热填料加入到树脂基体中混合时，其混合物的粘度会剧增，造成混合困难，因而无法向树脂基体中填充足够量的导热填料。另外，纳米级导热填料容易发生团聚现象，较难均匀分散到树脂基体中，无法与树脂基体之间形成足够的接触界面。此外，纳米级导热填料与金属基导热填料的颗粒之间还存在界面热阻，也会影响其导热性能发挥。

而现有的生产工艺中，普通的搅拌混合不能够均匀分散纳米级导热填料；高速分散和研磨虽有助于纳米粉体的分散，但是无法解决填充量低、混合物粘度高以及导热填料之间界面热阻的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供高导热组合物及制备方法及其导热垫片，解决现有导热界面材料中，纳米级导热填料颗粒的分散性差和与金属基导热填料颗粒之间界面热阻高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：高导热组合物，包括聚硅氧烷基体和经机械融合方法获得的复合导热填料，复合导热填料包括微米级导热粉体、纳米级导热粉体和/或亚微米级导热粉体。

优选的，聚硅氧烷为乙烯基聚二甲基硅氧烷和含氢聚二甲基硅氧烷。

优选的，微米级导热粉体为微米氧化铝和/或微米氧化锌。

优选的，亚微米导热粉体为粒径为亚微米级的碳纳米管、石墨烯、碳纤维、氮化铝和氮化硼中的一种或两种的混合物或两种以上的混合物。

优选的，纳米级导热粉体为粒径为纳米级的碳纳米管、石墨烯、碳纤维、氮化铝和氮化硼中的一种或或两种的混合物或两种以上的混合物。

优选的，包括质量百分比如下的各组分：乙烯基聚二甲基硅氧烷2～10％、含氢聚二甲基硅氧烷2～10％、其余为所述复合导热填料；

复合导热填料由以下组分经机械融合制得：微米级导热粉体70～99.8％、亚微米级导热粉体或纳米级导热粉体或亚微米级导热粉体与纳米级导热粉体的混合体0.2～30％；

微米级导热粉体粒径为1～90μm，所述亚微米级导热粉体粒径为100～500nm，所述纳米级导热粉体粒径为10～100nm。

高导热组合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将导热粉体加入到融合机中进行融合处理，制得复合导热填料，融合机转速为500～1500rpm，融合时间为0.5～2h；

步骤2：将步骤1获得的复合导热填料、聚硅氧烷基体加热到搅拌设备并搅拌均匀，获得胶料。

导热垫片，由制备方法制得的高导热组合物经过硫化制得。

综上所述，本发明的优点：通过聚硅氧烷基体和经机械融合方法获得的复合导热填料制成的高导热组合物，且复合导热填料包括微米级导热粉体、纳米级导热粉体和/或亚微米级导热粉体，纳米级导热粉体和亚微米级导热粉体具有表面积大、表面能高和表面活性高的特点通过机械融合的方式将纳米级导热粉体与微米级导热粉体融合，制得复合导热填料，使得纳米级导热粉体与微米级导热粉体得以充分分散，同时也大大减小了纳米级导热粉体与微米级导热粉体之间的界面热阻，充分发挥了纳米级导热粉体的导热性能，使得高导热组合物的导热性能更佳。

具体实施方式

高导热组合物，包括聚硅氧烷基体和经机械融合方法获得的复合导热填料，机械融合工艺具体为，基体材料和增强材料夹在设备容器壁和不同曲率的压头之间，压头与设备容器壁之间有高速的相对旋转运动，材料承受强烈的挤压力和剪切力，在这种反复高速挤压、剪切的作用下，增强材料融合到基体材料的表面。从微观角度看，其增强材料与基体材料之间充分接触融合，二者之间的界面热阻降低使得高导热性能够充分发挥。

聚硅氧烷为乙烯基聚二甲基硅氧烷和含氢聚二甲基硅氧烷；复合导热填料包括微米级导热粉体、纳米级导热粉体和/或亚微米级导热粉体；微米级导热粉体为微米氧化铝和/或微米氧化锌；亚微米导热粉体为粒径为亚微米级的碳纳米管、石墨烯、碳纤维、氮化铝和氮化硼中的一种或两种的混合物或两种以上的混合物；纳米级导热粉体为粒径为纳米级的碳纳米管、石墨烯、碳纤维、氮化铝和氮化硼中的一种或或两种的混合物或两种以上的混合物。