[发明专利]鳞片状碳粉/纳米铜/环氧树脂复合热界面材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种鳞片状碳粉/纳米铜/环氧树脂复合热界面材料及其制备方法，由0.5~10份表面改性鳞片状碳粉、0.5~10份环氧丙烷丁基醚和100份纳米铜/环氧树脂复合材料组成，其中，纳米铜/环氧树脂复合材料以重量份计，其组份组成为环氧树脂100份、环氧丙烷丁基醚0.5~20份、固化剂1~10份、纳米铜颗粒50~150份。本发明通过添加一定质量的表面改性鳞片状碳粉，通过高导热率的掺杂粒子间的共同存在与协同作用可形成更合理的导热网络，进一步提高复合材料自身热导率，有效的降低接触热阻，该方法制备的复合热界面材料可应用于电子散热、航空航天等高端材料领域。

技术领域

本发明涉及一种鳞片状碳粉/纳米铜/环氧树脂复合热界面材料及其制备方法。

背景技术

在电子行业工程实践应用中，随着电子器件功率密度的飞升，热管理问题已成为制约行业发展的瓶颈之一。在两接触物体表面间使用热界面材料已成为提高系统散热效率的重要手段，热界面材料的开发与工程应用也是当前的研究热点。

目前，比较常用的导热膏和导热硅脂等热界面材料都是以矿物油、硅树脂为基体材料添加硅颗粒制成，其有效导热系数相当低（矿物油导热系数~ 0.13 W/m K，硅树脂导热系数~ 0.18 W/m K，硅导热系数~1.3-14 W/m K）并不能很好地满足高功率电子器件的实际需要。近年来，很多研究者通过混合一些新型且自身具有高热导率的填料如碳纳米管、碳纳米管阵列、碳纤维、石墨和金刚石等从而形成具有高导热性能的新型复合高性能热界面材料。但掺杂此类高热导率填料的导热脂或环氧树脂的性能依然不尽如人意。首先，基体材料分离了填充材料，由于基体材料与填充物之间的界面热阻的存在也使得热界面材料热导率的提高受到了很大的限制。此外，即使增加掺杂物质的浓度能有效地提高热导率，但高浓度填充物会使得导热膏的黏度增大或使固化混合物的刚度增大，也降低了热界面材料的润湿性。

随着电子元器件的功率密度快速上升，在工程实践中，有效地热管理已成为工程师关注的关键问题，热界面材料已经扮演着不可或缺的角色。尽管到目前为止，热界面材料已经发展出多种类型，并适用于不同场合。然而，传统的热界面材料都具有各自的局限性并且已不能满足现代工程所需的散热要求或者力学、电气以及可靠性等性能要求。对于热界面材料的研究，以往很多研究往往更重视局部，也就是追求热界面材料自身热导率的提高，而在工程应用中，人们更关注的是整体性能，也就是使用热界面材料后总的接触热阻、材料的力学性能、电气性能、可靠性以及使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鳞片状碳粉/纳米铜/环氧树脂复合热界面材料及其制备方法，可实现鳞片状碳粉在环氧树脂中均匀分散，同时也能与纳米铜颗粒共溶协同提高环氧树脂基体材料的热导率。

实现本发明目的所采用的技术解决方案如下：

一种鳞片状碳粉/纳米铜/环氧树脂复合热界面材料，由0.5~10份鳞片状碳粉、0.5~10份环氧丙烷丁基醚和100份纳米铜/环氧树脂复合材料组成，其中，纳米铜/环氧树脂复合材料以重量份计，其组份组成为：

环氧树脂 100份

环氧丙烷丁基醚 1~20份

固化剂 1~10份

纳米铜颗粒 50~150份。

其中，优选的，所述的环氧树脂为液态双酚A型环氧树脂。

优选的，所述的环氧丙烷丁基醚的牌号为660A型（稀释剂）。

优选的，所述的固化剂为聚酰胺树脂。

优选的，所述的纳米铜颗粒的平均粒径为200nm，并经过超声波清洗与真空干燥。