[发明专利]一种强韧高导热薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种强韧高导热薄膜，包括第一各向异性复合层，所述第一各向异性复合层包括各向异性导热填料和高分子基体材料；各向同性复合层，所述各向同性复合层包括各向同性导热填料和高分子基体材料，附着于所述第一各向异性复合层上；第二各向异性复合层，所述第二各向异性复合层包括各向异性导热填料和高分子基体材料，附着于所述各向同性复合层上。该强韧高导热薄膜具有较高热传导性，较高力学性能。本发明还提供了一种强韧高导热薄膜的制备方法。

技术领域

本发明属于导热薄膜领域，具体涉及一种强韧高导热薄膜及其制备方法。

背景技术

5G时代的到来，使得电子元件越来越小型化和柔性化，电子器件工作频率急剧增加，导致产生的废热越来越集中，会严重影响电子元件的稳定性和使用寿命，因此基于5G的发展，对电子器件散热提出了更高的要求。因此设计高效的热管理材料非常重要。

传统散热材料通常选用金属复合材料，专利号为CN 105702641的中国专利公开了空间飞行器可变大功率器件散热装置，主要包括安装板、隔热垫、相变盒、热管热端、多层隔热组件、热管中间段和热管冷端；其中，隔热垫设定在安装板和器件之间，相变盒由主体和密封盖组成，主体的内表面固定在器件的外表面上，主体的外表面设有交错的肋板，密封盖密封固定在主体的外表面上，主体和密封盖之间填充有相变材料，热管热端固定在密封盖的表面上，热管冷端固定到散热面上或需要热量的位置。上述专利中所使用的铝制散热封盖。但在应用中，由于电子元件封装需要绝缘和柔性等条件，限制了传统封装材料的应用。

近年来，通过添加高导热纳米填料来提高热导率是一个重要的研究方向，例如添加石墨烯或者羟基化氮化硼纳米片。因为限制了声子或者电子的散射并获得超高的声子或者电子速度，这些纳米填料具有超高的热导率。例如石墨烯的面内热导率达到2000～4000w.m^-1k^-1，氮化硼纳米片的面内热导率达到2000w.m^-1k^-1，而且氮化硼纳米片呈现优异的电绝缘性和低介电常数，这些性能可使材料应用于复杂且高能量的微电子和集成电路领域。因此，氮化硼纳米片获得学术和产业上的关注。

专利号为CN 109627471A的中国专利公开了一种高导热柔性膜的制备方法及其应用，是先制备羟基化氮化硼纳米片水分散液和纳米纤维素水分散液；然后将羟基化氮化硼纳米片水分散液与纳米纤维素水分散液混合，搅拌、超声，获得分散均匀的羟基化氮化硼纳米片/纳米纤维素水分散液；再抽滤去除水分，在室温下晾干，得到羟基化氮化硼纳米片/纳米纤维素复合膜即高导热柔性膜。但该高导热柔性膜的导热性和机械性能仍然不能满足需求。

因此亟需设计一种不仅需要考虑面内方向的热传导性能，而且需要考虑到兼具面外的高热传导性能，同时需要薄膜具有优异的力学性能的薄膜，以便应用于下一代电子产品。

发明内容

本发明提供了一种具有较高热传导性，较高力学性能的强韧高导热薄膜。

一种强韧高导热薄膜，包括：

第一各向异性复合层，所述第一各向异性复合层包括各向异性导热填料和高分子基体材料；

各向同性复合层，所述各向同性复合层包括各向同性导热填料和高分子基体材料，附着于所述第一各向异性复合层上；

第二各向异性复合层，所述第二各向异性复合层包括各向异性导热填料和高分子基体材料，附着于所述各向同性复合层上。

所述异性导热填料和同性导热填料定向排列。

所述各向异性导热填料包括氮化硼、氮化硼纳米片、氮化硼纳米管或氮化铝纤维。

所述高分子基体材料为纤维素、聚乙烯醇、水性聚氨酯、水性环氧树脂或乙烯醇缩丁醛酯。

所述各向同性导热填料为氧化铝、金刚石或氧化镁。