[发明专利]一种导热硅脂组合物

说明书

技术领域

本发明属于热界面材料领域，特别提供一种导热硅脂组合物。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，作为计算机系统核心的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)的运算速度越来越快，其发热量也随之增大。如果CPU散热不好，温度过高，很容易导致计算机在运行过程中出现热启动，死机等问题。因此，为CPU提供良好的散热系统是保证计算机正常工作的重要条件之一。LED是一种新型的注入电致发光器件，其优越性在于节能。目前，单个LED器件的功率已经从最初的毫瓦级跃至现在的数十瓦级。据测试，单个LED器件的电光转换效率仅为15％，其余约85％的电能则转化为热能。当多个LED密集排列组成照明系统时，电能转换为热能更加严重。因此，解决大功率LED的散热问题也已成为其广泛应用的先决条件。

针对CPU芯片以及大功率LED照明系统等发热源的散热问题，常用的方法是在发热源上安装散热片。而在CPU等热源和散热片之间即使是很光滑的面-面接触也不可避免地存在一定空隙，空隙的存在将严重地影响散热效果。

热界面材料因为能有效降低热源和散热器之间的界面热阻而得到广泛应用。导热硅脂就是其中一种最为常用的导热介质，它是用来填充发热源与散热片之间空隙的材料，将热源散发出来的热量传导给散热片，使热源温度保持在一个可以稳定工作的水平，延长器件的使用寿命，防止热源因散热不良而受损。

导热硅脂为硅油加填料混合而成，主要分为两大类：一类是最为常见的白色导热硅脂，这类导热硅脂在常温下是粘稠的液体状态，其填料主要为氧化铝、氮化硼、碳化硅、铝粉；另一类是灰色导热硅脂。这类导热硅脂是在白色导热硅酯中添加了一定量的石墨，以增强其导热性能，灰色导热硅脂的填料一般为石墨、银粉或高导热性纳米金属氧化物。

在现有高端导热硅脂中，添加物一般为银粉和石墨材料。石墨粉的导热率一般在150-300W/(M·K)，银粉的导热率也仅为429W/(M·K)，且价格昂贵，对硅脂整体导热率的提高帮助有限。而单层石墨烯的导热率为3080-5150W/(M·K)，多层石墨烯的导热率一般也在1500W/(M·K)以上，远高于石墨粉以及银粉的导热率，作为导热硅脂的添加物方面的应用，目前尚未见报道。

此外，在长期使用过程中，经常出现硅油与导热填料发生分离的现象，导致导热硅脂涂层分化、碎裂，导热性能变差等现象；而若采用高粘度的基础油，则难以添加高固含量的导热填料，产品导热性能比较差。多壁碳纳米管(Multi-walled nanotubes，MWNTs)与导热硅脂的主要成分硅油有着良好的结合界面，有利于其在导热硅脂中的分散，能够提高两者的相容性和亲和力，从而降低二者界面之间的接触热阻，提高导热系数。

最后，本发明通过添加相变胶囊颗粒，进一步降低导热硅脂的热阻，加快导热硅脂对热源的热量吸收速率，最终形成了一个“点-线-面”的三维大网络导热体系。

综上分析，传统导热硅脂中材料对导热性能提升的空间有限，热端初始温度吸收速率较低。因此，对添加物组分的改进很大可能将成为进一步提高导热硅脂导热率以及其他性能的有效途径。

发明内容

本发明目的在于提供一种导热效率更高，散热效果更好的导热硅脂组合物。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种导热硅脂组合物，其组成成分及其体积百分比为：

添加物50％～70％，

硅油30％～50％，

所述添加物的组成成分为碳纳米管、石墨烯和颗粒物。

其中，所述的硅油是指二甲基硅油、乙烯基硅油、含氢硅油、苯甲基硅油、羟基硅油、甲基长链烷基硅油或季铵盐烃基改性硅油等有机硅油中的一种或其组合物。

其中，所述的硅油在25℃时粘度为50000～500000cSt。

其中，所述的添加物中各成分的质量比为：

碳纳米管    5％～15％，

石墨烯      50％～65％，

颗粒物      20％～45％。

其中，所述的碳纳米管的纯度≥95wt％，灰分≤0.2wt％，比表面积约为40～300m²/g。

其中，所述的颗粒物为包裹石蜡的相变胶囊。

其中，所述的相变胶囊的包裹石蜡的材料为无机金属及其氧化物等.

其中，所述无机金属及其氧化物中的金属元素为锡、稀土元素、锌、铝、钙、铂、银等。

其中，所述的相变胶囊的粒径在1～100um之间。