[发明专利]一种多层绝缘热界面材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体是指一种多层绝缘热界面材料及其制备方法。本发明提供一种绝缘热界面材料，所述绝缘热界面材料是由绝缘导热层和导电导热层通过交替分布形成的具有多层结构的界面材料，其中，绝缘导热层由陶瓷基导热填料填充硅橡胶制备得到，导电导热层由碳基导热填料填充硅橡胶制备得到；所述多层结构中的多层为2ⁿ层，n≥1。本发明所得绝缘热界面材料具有多层结构，所得绝缘热界面材料具有较高的导热系数(导热系数达6～11W/mK)，优异的电绝缘性(体积电阻率达10¹¹～10¹³Ωcm，击穿强度为5～9KV/mm)和优异的机械性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体是指一种多层绝缘热界面材料及其制备方法。

背景技术

在电子元件与集成电器的领域里，由于各种科技发展十分迅速，各种电子元件的集成度越来越大，所要求排除的热量也随之增加，对散热能力的要求也就越来越高。在电子电器领域里，相比于非绝缘热界面材料，绝缘热界面材料更受青睐，因为可以有效地将各种电子设备所产生的热量传递出去的同时不造成设备的短路。

热界面材料一般是将高导热的填料添加到聚合物中制备的，导热填料按绝缘性能可以分为绝缘导热填料与非绝缘导热填料。绝缘导热填料主要是陶瓷类填料如碳化硼，而非绝缘导热填料包括碳基填料和金属填料。常用的绝缘导热填料的导热系数一般在20-300W/mK范围内，而碳基填料则具有更高的导热系数(500-5000W/mK)。绝缘热界面材料一般是由陶瓷类填料填充制备的，但由于填料本身具有较低的导热系数，所以制备的陶瓷基热界面材料的导热系数要远小于碳基的热界面材料。商业化绝缘热界面材料的导热系数一般只有0.5-4W/mK。

很多文献报道了一些利用碳基导热填料来制备绝缘热界面材料的方法。利用绝缘的SiO₂来包裹银纳米线和碳纳米管(CNTs)来提高环氧树脂导热系数的同时保持电绝缘性，但材料的导热系数只有0.5-1.5W m^-1K^-1(Composites Science and Technology.2016；128:207-214；Carbon.2011；49(2):495-500)。Morishita报道了一种填料选择性分布的方法来保持聚合物材料的绝缘性，CNTs选择地分布在一相聚合物中从而阻止了导电网络的建立，复合材料的导热系数只有0.43W m^-1K^-1(Journal of Materials Chemistry.2011；21(15):5610)。虽然这些方法制备的热界面材料具有优异的绝缘性但都具有较差的导热性能，导热系数一般只有0.5-1.5W m^-1K^-1，散热效果都不能够满足实际的应用。

基于此，研究并开发设计一种具有高导热性能和绝缘性的多层绝缘热界面材料则非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种绝缘热界面材料，其具有多层结构，所得绝缘热界面材料具有较高的导热系数(导热系数达6～11W/mK)，优异的电绝缘性(体积电阻率达10¹¹～10¹³Ωcm，击穿强度为5～9KV/mm)和优异的机械性能。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种绝缘热界面材料，所述绝缘热界面材料是由绝缘导热层和导电导热层通过交替分布形成的具有多层结构的界面材料，其中，绝缘导热层由陶瓷基导热填料填充硅橡胶制备得到，导电导热层由碳基导热填料填充硅橡胶制备得到；所述多层结构中的多层为2ⁿ层，n≥1。

进一步，所述硅橡胶指能够通过添加硫化剂进行高温硫化的线性高聚合度的聚有机硅氧烷(5000～10000硅氧烷链节)。