[发明专利]导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)对球状填料和片状或纤维状填料进行改性；(2)将改性的球形填料和改性的片状或纤维状填料充分分散于水‑乙醇的混合溶液中，并加入粘结剂，搅拌混合均匀后得到乳浊液，其中，改性的片状或纤维状填料和改性的球形填料的体积比为10:1～1:1，粘结剂和改性的球形填料的体积比为1:5～1:2；(3)将乳浊液在不断搅拌的情况下，经过喷雾干燥试验机造粒获得导热填料；(4)将导热填料、乙烯基硅油、固化剂、催化剂以及抑制剂进行搅拌混合获得浆料，其中固化剂的质量分数为2～5％，催化剂的质量分数为0.02～0.05％；(5)将浆料加入模具中进行高温固化，获得导热复合材料。本发明还提供由上述制备方法制备形成的导热复合材料。

技术领域

本发明涉及热界面材料技术领域，尤其涉及一种导热复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，特别是微电子集成技术和高密度印制电路板组装技术的迅猛发展，电子器件发热量迅速增加。研究表明，电子元器件的工作环境温度每升高2℃，器件可靠性将下降10％。工作环境温度达到50℃时，器件使用寿命只有25℃时的1/6。因此，为了保证电子设备的正常运行，这就要求产生的热量可以快速高效的传导出去。此外，为了满足现代化工业要求，导热复合材料还必须满足一定的柔性、具备一定的力学性能、电绝缘性、良好的成型加工性和经济性等条件。因而，开发具备上述性能且能有效地将电子器件内部热量导出，降低电子器件的工作环境温度，增加其使用寿命的导热界面材料成为研究的重点。

在传统的热界面材料技术方案中，常见的生产方法主要是通过向高分子柔性基体(主要是硅橡胶)中添加大量的填料(氧化铝、氮化硼、膨胀石墨、碳纳米管及铜粉、银粉等)来制备具有一定的导热能力的热界面材料。然而，由于硅橡胶自身的热导率极低(大约为0.20W/(m*K))，所以为了满足器件应用要求，经常需要向基体材料内部加入高质量比的填料，通常为50％-80％质量分数，有的甚至更高，而其实现的热导率通常在5W/(m*K)以下，难以满足高导热应用领域的需求。且超高质量比填料的加入，会使体系的柔性急速下降，使填充性能变差。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种填料含量较低且热导率较高的导热复合材料及其制备方法。

本发明提供一种导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)在球状填料和片状或纤维状填料中加入偶联剂，获得改性的球状填料和改性的片状或纤维状填料；(2)将改性的球形填料和改性的片状或纤维状填料充分分散于水-乙醇的混合溶液中，并加入粘结剂，搅拌混合均匀后得到乳浊液，其中，改性的片状或纤维状填料和改性的球形填料的体积比为10:1～1:1，所述粘结剂和改性的球形填料的体积比为1:5～1:2；(3)将所述乳浊液在不断搅拌的情况下，经过喷雾干燥试验机造粒获得导热填料；(4)将导热填料、乙烯基硅油、固化剂、催化剂以及抑制剂进行搅拌混合获得浆料，其中所述固化剂的质量分数为2～5％，所述催化剂的质量分数为0.02～0.05％；(5)将所述浆料加入模具中进行高温固化，获得所述导热复合材料。

作为一种优选方案，所述球状填料包括微米级的球形氧化铝、球形氧化镁、球形氧化硅、球形氮化铝、球形铝粉和球形铜粉中的至少一种。

作为一种优选方案，片状填料包括微米级的氮化硼、片状银、鳞片石墨、膨胀石墨、石墨烯及石墨烯纳米带中的至少一种。

作为一种优选方案，纤维状填料包括微米级的碳纤维、氮化硼纤维及铜纤维中的至少一种。

作为一种优选方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。

作为一种优选方案，所述粘结剂为聚乙烯吡络烷酮(PVP)、聚乙烯醇、丁四醇、葡萄糖、蔗糖中的至少一种。