[发明专利]一种电场辅助下高导热三相复合膜的制备方法

说明书

本发明属于聚合物导热复合材料领域，具体涉及到一种电场辅助取向填料粒子的三相导热复合膜的制备方法，具体包括以下步骤：(1)同时将至少两种尺寸差异较大的导热填料粒子加入聚合物基体中，混合均匀得到混合液，向其中加入固化剂；(2)将混合液倒入密封的导电模具中，并向其提供一定的电场，使相应粒子在外场调控下在基体中进行取向排列，同时通过适合的方式将聚合物基体固化或交联后得到三相复合膜；所述导热填料粒子分至少包括一种微米级和一种纳米级。多种尺寸不同的导热填料粒子之间的协同作用，使得复合膜热导率显著增加；两种填料粒子在外加电场下发现取向排列后，体系中形成的导热路径增多，热导率进一步提升。

技术领域

本发明属于聚合物导热复合材料领域，具体涉及到一种电场辅助取向填料粒子的三相导热复合材料的制备方法。

技术背景

随着科技高速发展，电子、光电和微波设备功率密度的增长使得有效的散热成为一个关键问题；对于各种电子器件来说，开发具有更高热导率的导热复合材料至关重要。由于传统的导热复合材料加工成型困难，耐溶剂性差，价格高，性能差等，使得应用领域严重受限，难以满足日益发展的材料需求，因此研究开发了高分子材料来替代这些传统的导热材料。但高分子材料本身是热的不良导体，导热系数偏低，这严重限制了高分子材料在产生大量热能的电子设备中的使用。因此，如何提高聚合物的导热性能被认为是一个关键的应用问题，具有广阔的前景。目前，在聚合物中加入高导热填料已被证明是提高聚合物导热率的一种简单可行的方法。研究者大多采用剪切场、磁场等(非电场)外场在基体中取向两种导热填料，或者通过外加电场在基体中取向单一导热填料，来改善高分子材料的导热性能。而对于使用外加电场来取向两种导热填料粒子来提高导热性能的研究甚少。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中的不足，提供一种电场辅助下高导热三相复合膜的制备方法。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种电场辅助下高导热三相复合膜的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将至少两种尺寸差异较大的导热填料粒子加入具有流动性的聚合物基体中，混合均匀得到混合液，然后向其中加入一定量固化剂，均匀混合并脱出气泡；

(2)将混合液倒入密封的导电模具中，并向其提供一定的电场，使相应粒子在外场调控下在基体中进行取向排列，同时通过适合的方式将聚合物基体固化或交联后得到三相复合膜；

所述至少两种尺寸差异较大的导热填料粒子至少包括一种微米级和一种纳米级的导热填料粒子。

进一步的，所述聚合物基体是硅胶或环氧树脂，优选为PDMS或SR硅橡胶。

进一步的，所述电场为2000Vp-p/mm、5Hz的正弦电场，所述电场由电场设备提供，所述电场设备由任意波形发生器、高压放大器、示波器组成，电场可任意调节波形、电压、频率。

进一步的，所述至少两种尺寸差异较大的导热填料粒子的质量总和占聚合物基体质量的10％-40％，大尺寸导热填料粒子的质量为小尺寸导热填料粒子的1-5倍，最优选为：所述至少两种尺寸差异较大的导热填料粒子的质量总和占聚合物基体质量的20％，其中大尺寸导热填料粒子的质量为小尺寸导热填料粒子的3倍。

进一步的，所述导热填料粒子包括大尺寸高导热填料5μm片状六方氮化硼的以及小尺寸导热填料粒径800nm的氧化铝。

进一步的，所述固化剂含量为聚合物基体的(5-15)wt％，优选为10wt％，所述固化剂可选用领域内的常规固化剂。

进一步的，所述步骤(1)中，所述均匀混合并脱出气泡操作中，将上述混合液使用非介入式均质机搅拌，然后再进行真空脱泡搅拌处理。

进一步的，所述步骤(2)中采用加热进行固化或光辐射进行交联。

进一步的，所述步骤(2)中的具体操作为：