[发明专利]纵向高导热垫片、制备方法及应用

说明书

本发明提供制备纵向高导热垫片的方法，包括：将物料混合均匀，得到混合物料，所述物料包括粘结剂、各向异性导热填料和可选的各项同性导热填料；将所述混合物料涂布至基体材料表面，在所述基体材料表面得到涂层；将所得涂层处理至半硫化状态，得到半硫化状态的涂层；将所得半硫化状态的涂层上再次涂布所述混合物料；多次重复半流化和涂布步骤，涂层硫化成型，沿着垂直于涂布的方向切片，得到纵向高导热垫片。本发明还提供纵向高导热垫片及应用。本发明实现了各项异性导热填料在基体粘结剂中的定向排列，制备工艺简单易行，易实现大规模连续化生产，有效地排除气泡，进一步提升材料的导热性能。

技术领域

本发明属于导热散热技术领域，涉及一种纵向高导热垫片、制备方法及应用。

背景技术

现有的纵向高导热垫片，主要的方法包括：挤出法、磁场定向法、静电植绒法。挤出法的原理是，在挤出机将物料挤出的过程中，各项异性导热填料(如碳纤维)沿着流体流动的方向进行定向排列；将挤出的物料进行堆叠、热压、硫化、切片后，得到纵向高导热垫片。该方法中，物料挤出时需要通过狭缝，其厚度一般不超过5mm，因此需要将挤出成型的物料进行堆叠，压制成型。其工艺步骤较为复杂，且在堆叠时存在较大的缝隙，易造成压制后的材料存在空洞；同时由于缝隙处的融合，以及压制时的溢流等原因，容易造成物料中导热填料取向的改变。此外，由于堆叠后需要进行模压成型，该方法难以制备较大面积的高导热垫片。

磁场定向法的原理是，通过超强磁场(如10T)将各向异性导热填料(如碳纤维)沿着磁场方向进行定向，从而获得纵向高导热垫片。由于导热填料在基体胶中具有很高的填充量(如80wt.％)，造成物料的粘度很大(如10⁶mPa s)，要求超大型超导磁体形成稳态磁场，设备设计异常复杂，要求异常苛刻且造价非常昂贵，不利于连续化生产。此外，稳态超强磁场设备的内腔尺寸一般较小(小于300mm)，该方法难以制备较大面积的高导热垫片。

静电植绒法的原理是，通过超强电场，在底胶上将各项异性导热填料(如碳纤维)进行定向植绒，再经过液相浸渍将各项异性导热调料浸没，最终得到纵向高导热垫片。超强电场要求多次的涂敷-植绒-浸渍-硫化循环，其工艺过程较为复杂，且植绒时各向异性填料的定向性难以把控，浸渍所用溶液须具有流动性，会导致填充量大幅下降，并且，浸渍过程中部分气泡可能得不到有效的排除，这些不利因素最终影响了产品的导热效果。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，根据本发明的一个方面提供一种制备纵向高导热垫片的方法，包括：

步骤1)将物料混合均匀，得到混合物料，所述物料包括粘结剂和各向异性导热填料；

步骤2)将所述混合物料涂布至基体材料表面，在所述基体材料表面得到涂层；

步骤3)将步骤2)所得涂层处理至半硫化状态，得到半硫化状态的涂层；步骤4)在步骤3)所得半硫化状态的涂层上再次涂布所述混合物料；

步骤5)多次重复所述步骤3)和步骤4)，涂层硫化成型，沿着垂直于涂布的方向切片，得到纵向高导热垫片。

在一个实施例中，所述步骤1)中，所述粘结剂采用环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、有机硅胶中的一种或几种的混合物；

优选地，所述粘结剂采用有机硅胶；

进一步优选地，所述粘结剂采用聚二甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、α,ω-二羟基聚甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷、氰基硅氧基硅烷、α,ω-二乙基聚二甲基硅氧烷中的一种或几种的混合物。

在一个实施例中，所述步骤1)中，所述各项异性导热填料包括碳纤维、石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、碳微米纤维和氮化硼中至少一种；