[发明专利]散热材料、散热结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种散热材料及其应用，特别是关于一种含有无机散热纳米材料浆料的散热材料及其制备方法。

背景技术

导热材料包含导热片(Thermal Pad)、导热膏(散热膏)(Thermal Grease)、导热胶带(Thermal Tape)等，是设计用来提供一个最好的条件进行热传导，通常放置在发热元件及散热装置之间，用来填补两者之间的空隙，确实的将热由发热元件完全传导至散热装置上。可应用在各种不同的产品上，例如：笔记型电脑、桌上型电脑、主机板、记忆模组DDR、主机板、硬碟、LED模组、PDP/LCD电视等。现在电子设备的功能越来越强大，然而体积确实越来越小，这就使得散热问题成为设计者不得不面对的突出问题，习知的散热设计不过是装几个风扇、开几个散热孔或者加一些散热片而已，但是对于今天的体积小、发热量大的用电器来说则是远远不够的，必须另辟蹊径。

目前，散热材料主要有三种，即：导热硅脂、散热石墨片、无机纳米粒子-高分子复合散热材料。导热硅脂是高分子材料，热阻抗大，无论水平还是垂直方向都不利于散热，散热石墨片具有独特的晶粒取向，片层状结构可很好地适应任何表面，沿水平和垂直方向均匀导热，热阻抗小、能够屏蔽热源，但是散热石墨片的加工性(高温、高压定型)和应用性(石墨片脆)比较差，不利于应用。

而无机纳米粒子-高分子复合散热材料主要由高分子材料和散热填料(主要由碳材料、金属或陶瓷等组成)，散热涂层材料的颗粒大小和体积分数都影响本体的热导率。目前市面上的散热涂层材料中的散热填料主要是石墨，碳纳米管等；然而上述散热填料与高分子材料的相容性较差，并且纳米散热材料易于聚集，这都严重影响了其导热效果以及稳定性。

发明内容

散热材料通常由高分子材料和散热填料(金属或陶瓷)组成，散热材料的颗粒大小和体积分数影响本体的热导率，本发明采用双功能大分子改性剂进行表面修饰，通过在无机散热纳米材料表面进行选择性的吸附、接枝杂化反应，在纳米散热材料的表面形成酯键、硅氧键、氢键等配位自组装行为以控制散热纳米材料的界面性能，有效控制散热材料的粒径大小、以期获得具有高散热性能的散热材料，本散热材料采用水作为纳米材料分散介质、水性高分子树脂作为基材是一种绿色环保材料。

本发明实施例的目的在于提供一种无机散热纳米材料水性浆料、含有上述无机散热纳米材料水性浆料的散热材料及上述材料的其制备方法，本发明采用如下技术方案：

一种无机散热纳米材料水性浆料，包括下述重量份的组分：

无机散热纳米材料              10-25重量份；

双功能大分子改性剂            0.5-20重量份；

溶剂                          50-100重量份。

较佳地，所述无机散热纳米材料选自由中空碳、石墨烯、氮化铝、氮化硅、氮化钛、氮化硼、氧化铝、氧化锌、氧化钛、氧化铍、二氧化钒、铜粉、铝粉、氧化锆、氧化铌所组成的群组之一或其组合，其粒径范围较佳为50-200内米之间，更佳为50-100内米之间。

较佳地，所述的双功能大分子改性剂为：聚乙烯醇、聚乙二醇、聚醚改性有机硅烷。

本发明上述无机散热纳米材料水性浆料的制备是通过调整溶剂介质的pH值，聚合物分子链的长度以及官能团，使其在无机散热纳米材料表面进行选择性的吸附与接枝杂化反应，在无机散热纳米材料的表面形成硅氧键、酯键；氢键等分子识别作用，可提高无机散热纳米材料之间相容性和体系分散稳定性，获得分散稳定的无机散热纳米材料浆料。上述无机散热纳米材料浆料的制备方法如下：先称取10-25克重量份的无机散热纳米材料置于50-100克溶剂中，调节溶剂介质的pH值7-10，然后以2-4ml/分钟的速度滴加0.5-20克重量份的双功能大分子改性剂，在室温下搅拌或超音波搅拌10分钟-3小时至分散均匀；再在室温-60℃反应2-6h，然后超高压纳米均质机分散30-120分钟、超音波分散30-90分钟，即可得到分散均匀的无机散热纳米材料浆料。

本发明还提供了一种含有上述无机散热纳米材料水性浆料的新型散热材料，其包括下述重量份的组分：

其中，无机散热纳米材料水性浆料的固含量较佳为10-30％，进一步较佳为10-20％，最佳为15-20％。

所述水性树脂是选自由水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性苯丙树脂、水性硅丙树脂、水性有机硅树脂、高温固化型水性有机硅树脂、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂所组成的群组之一或其组合。