[发明专利]一种填料有序倾斜排列的导热垫片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种填料有序倾斜排列的导热垫片及其制备方法，导热垫片由聚合物基体和导热填料混合组成，所述导热填料中包含各向异性导热填料，所述各向异性导热填料在导热垫片中呈有序倾斜排列。通过施加斜向磁场或电场直接制备和通过斜向切割含有单向排列填料的块状材料两种制备方法得到填料有序倾斜排列的导热垫片。本发明导热垫片能够兼具高导热性能和高压缩性能，制备方法简单易实现。

技术领域

本发明涉及导热高分子复合材料技术领域，具体涉及一种填料有序倾斜排列的导热垫片及其制备方法。

背景技术

近年来，电子元器件领域呈现了微小型化和集成化的发展趋势，随着功率需求的增大和组装密度的提高，发热量也在持续增加。为保障电子设备的性能、寿命和可靠性，需要采用先进的热管理技术来解决高热流密度电子元器件的散热问题。导热垫片是一种用于减少界面热阻的材料，除了高导热的要求以外，通常还要求具有低压缩应力高压缩性的特点，从而更好的适应实际应用场景。

传统的导热垫片多是由导热填料与聚合物基体直接混合得到的，热导率较低，一般在5W/mK以下。为了充分发挥纤维状或片层状导热填料的各向异性导热能力的优势，近年来一些专利或文献中提出了通过使纤维状或片层状导热填料沿材料厚度方向取向来获得高导热垫片的方法。相比于短切纤维或微纳米片层状填料，能够在导热垫片厚度方向上形成贯穿结构的长纤维填料可以实现更大的热导率，但随之带来的问题是材料纵向上压缩性能的下降，使得其在实际场景中难以使用。由短切纤维或微纳米片层状填料制得的非贯穿结构导热垫片虽然力学性能稍好于贯穿结构垫片，但也存在相似的力学性能下降的问题。

因此，本发明是针对目前填料纵向排布的高导热垫片存在的无法兼具高导热性能和高压缩性能的问题提出的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种填料有序倾斜排列的导热垫片及其制备方法，导热垫片能够兼具高导热性能和高压缩性能，制备方法简单易实现。

本发明采取的技术方案如下：

一种填料有序倾斜排列的导热垫片，导热垫片由聚合物基体和导热填料混合组成，所述导热填料中包含各向异性导热填料，所述各向异性导热填料在导热垫片中呈有序倾斜排列。

进一步地，所述倾斜角度为15°-45°。

进一步地，所述聚合物基体为硅酮系高分子材料、丙烯酸系高分子材料中一种或几种。

进一步地，所述聚合物基体为有机硅橡胶。

进一步地，所述各向异性导热填料为纤维状或片层状或晶须状或管状，为碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维、鳞片石墨、石墨烯、片状氮化硼、碳纳米管中的一种或几种。

进一步地，所述各向异性导热填料为长度大于1mm的碳纤维。

进一步地，所述导热填料中还包含各向同性导热填料。

进一步地，所述各向同性导热填料为球状或椭球状或粒状，为氧化铝、氮化铝、氧化锌、金属粒子中的一种或几种。

进一步地，所述各向同性导热填料为氧化铝。

一种填料有序倾斜排列的导热垫片的制备方法，具体制备方法如下：

步骤一，利用混合设备使聚合物基体和导热填料混合得到混合物料，保证导热填料在聚合物基体中均匀分散；所述导热填料中包含各向异性导热填料；

步骤二，对所得混合物料施加磁场或电场，所述磁场方向或电场方向与混合物料厚度方向呈一定角度，所述角度不为0°和90°；

步骤三，在维持各向异性导热填料取向的状态下，通过对聚合物基体进行固化使混合物料成形，由此得到填料有序倾斜排列的导热垫片。

进一步地，所述角度为15°-45°。