[发明专利]一种低挥发双重交联导热相变凝胶及制备方法

说明书

本发明公开了一种低挥发双重交联导热相变凝胶，其特征在于，包括如下重量份的组分：树脂A 1‑30份、固化剂0.01‑5份、相变材料1‑10份、抗氧剂0.1‑2份、树脂B 1‑30份、交联剂0.01‑5份、催化剂0.01‑1份和导热填料100‑300份。本发明在原有导热凝胶的硅橡胶和填料的基础上，引入额外的交联固化体系，实现双网络交联，不同网络硅橡胶具有互相牵扯作用，能抑制小分子挥发，同时保证导热凝胶的挤出率较高；采用过氧化物与硅橡胶的固化体系，在生产商固化完成到一定程度后，做成产品在客户端使用，残留的过氧化物仍能促进固化的进行；引入相变物质，相变后，体系粘度下降，促进固化进行，提高固化程度，进一步抑制小分子挥发。

技术领域

本发明涉及相变导热材料，尤其涉及一种低挥发双重交联导热相变凝胶及制备方法。

背景技术

5G时代已经来临，电子元件越来越向小型化和高集成化发展，其发热量和热流密度也越来越大。研究表明：一、芯片的使用温度每上升2℃，系统稳定性因而下降10％；二、超过50％的电子元件的失效由于温度过高引起。因此二十年来，人们一直致力于解决电子元件的散热问题，在散热器，电子元件以及导热材料等方面做了很多工作。

导热材料是介于电子元件及散热器之间的一种起传热和减低接触热阻作用的材料，由基体树脂和导热剂组成。市场上常见的电子元件以及散热器其表面的粗糙度一般达到8μm以上，如果电子元件与散热器直接接触，它们之间有效接触面积只有散热器底座面积的10％(存在较多空气间隙)，接触热阻偏高，最终造成散热器的效能低下，电子元件的稳定性因此有所下降。使用导热材料填充这些间隙，能大幅度增加电子元件与散热器之产的有效接触面积，建立有效的热传导通道，减少接触热阻，使散热器的作用得到充分地发挥。虽然导热界面材料在电子产品中以辅料的形式存在，但是有效地解决电子元件的散热问题，提高电子元件的可靠性、稳定性及使用寿命，是电子产品中不可或缺的一部分。

导热凝胶是被市场广泛认可的导热材料，具有自动化程度高(机械自动化生产，包装，点胶)，耐候性好，热阻中等，导热率高的特点。缺点是渗油率和挥发率偏高，填料成本相对较高。

光模块是光纤通信系统的核心器件之一，具体包括：光接收模块，光发送模块，光收发一体模块和光转发模块等。由于数据的接受和发射量巨大，导热材料在光模块上已经有所应用，但没有得到大规模推广。原因是，其光信号收发元件容易被导热材料中的可挥发冷凝物污损，因此光模块对导热材料的挥发率有极高要求，低于0.01％(150℃24h)。目前，市面上鲜有满足上述要求的导热凝胶，因为常见的导热凝胶的组成是低交联的硅树脂和填料导热凝胶在使用过程中，未完全反应硅树脂逐渐渗出和挥发，这些渗出和挥发的硅树脂扩散到电子原件表面，不断与空气中的灰尘作用，使光模块不稳定，容易发生击穿及短路、污损等现象。

然而，降低导热凝胶挥发率到0.01％以下并不容易，改善方法有延长固化时间，提高原料纯度，降低原料挥发率，合理的交联度，引入极性基团或刚性结构等。其中延长固化时间和合理的交联是效果明显，但由于凝胶挤出使用方式而实施困难。导热凝胶一般是在制备过程中预先完成交联，由于要兼顾生产效率和产品质量以及成本，凝胶的热固化时间一般控制在1-5h左右，因而固化程度较低；且由于高挤出率的要求，其交联度也不可能太高，因此挥发率高。亟待一种新的途径降低导热凝胶的挥发率。

中国专利公开文本CN104497575A公开了一种有机硅高导热凝胶，其原料组成为：硅油、导热粉体填料、增塑剂、粉体表面处理剂、交联剂、耐高温色料、铂催化剂；按照重量份数硅油为100份、导热粉体填料为1000～1200份；以导热粉体填料计，增塑剂用量为0.5～1wt％,粉体表面处理剂的用量为1～3wt％；以硅油计，交联剂的用量为1～3wt％，耐高温色料的用量为5～10wt％，铂催化剂的用量为0.1～0.15wt‰。使用低粘度硅油在高温环境长久使用中会有低分份子挥发分。