[发明专利]一种具有自粘附特性的室温自修复柔性有机硅热界面材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有自粘附特性的室温自修复柔性有机硅热界面材料及其制备方法，所述有机硅热界面材料由有机硅聚合物和导热填料通过原位聚合的方式获得。所述有机硅聚合物由异氰酸酯基团功能化有机硅分子和羟基基团功能化有机硅分子共聚合获得的，本发明合成了异氰酸酯功能化有机硅分子、制备了羟基功能化氮化硼和硅烷氨基功能化碳化硅纳米线导热填料，通过控制导热填料结构、形貌和尺寸、功能化有机硅分子结构和比例制备得到了具有自粘附特性的室温自修复可拉伸柔性有机硅热界面材料，制备的具有自粘附特性的室温自修复可拉伸柔性有机硅热界面材料的导热系数≥1.8W/(mK)，室温自修复效率≥90％，拉伸应变≥200％，粘接强度≥4MPa。

技术领域

本发明属于柔性热界面材料领域，尤其涉及一种具有自粘附特性的室温自修复柔性有机硅热界面材料及其制备方法。

背景技术

柔性电子技术的快速发展对相关材料的需求越来越急迫，功能性柔性材料是柔性电子技术实现快速大规模应用的关键。柔性电子设备同样在向着高度集成化、人机交互以及可穿戴设备方向发展。大量集成器件汇集在柔性材料上，运行过程中会产生大量的焦耳热，热量的产生、聚集以及散热不及时等会降低柔性器件的功能性、稳定性以及使用寿命。柔性热界面材料是解决柔性电子设备散热问题的关键材料，虽然近年来柔性电子材料得到了快速的发展，但是相应的柔性热界面材料发展较为缓慢，尤其是具有多功能特性的柔性热界面材料。现阶段的柔性热界面材料存在造价高、可拉伸性能差以及不可自我修复机械损伤等缺点，设计制备室温自修复可拉伸柔性聚合物基体，并将其应用在柔性热界面材料的制备领域，有望有效解决上述问题。

制备室温自修复可拉伸柔性热界面材料，研究的重点包括两个方面：一是室温自修复可拉伸柔性聚合物材料，二是导热填料的结构优化与分散。室温自修复可拉伸柔性热界面材料在柔性可穿戴设备领域具有巨大的应用潜力，即可应对可穿戴设备的有效散热问题，又能提高设备的使用寿命和稳定性，其柔性和可拉伸特性并不会影响柔性电子设备在实际应用中的功能性，其室温自修复的特性可使柔性电子设备在户外全天候环境下自动应对机械损伤，提升有效使用寿命。有机硅基聚合物材料在分子结构上具有柔性的本征特性，另外具有优异的耐环境性、化学惰性以及和生物相容性等优点，是制备柔性热界面材料常用的理想基体。设计和研发一种具有自粘附特性的室温自修复柔性有机硅热界面材料对于新一代柔性电子设备的制造和应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中有机硅热界面材料柔性差、可拉伸性能差、室温环境下无法自修复或自修复效率低、导热性能差和不具备自粘附性能的问题，进而提供了一种具有自粘附特性的室温自修复柔性有机硅热界面材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种具有自粘附特性的室温自修复柔性有机硅热界面材料，其特征在于：所述有机硅热界面材料由有机硅聚合物和导热填料通过原位聚合的方式获得，所述有机硅聚合物由异氰酸酯基团功能化有机硅分子和羟基基团功能化有机硅分子共聚合获得的。

进一步的，所述导热填料与有机硅聚合物的质量比范围为30～50:100，共聚合的过程中异氰酸酯基团和羟基基团的摩尔比为1.05～1.1:1。

进一步的，所述异氰酸酯基团功能化有机硅分子包括以下两种：一种为有机硅分子链两端带异氰酸酯基团的异氰酸酯基团功能化有机硅分子，一种为异氰酸酯基团在有机硅分子侧链上的异氰酸酯基团功能化有机硅分子，两者的摩尔比为1:0.3～0.6；所述羟基基团功能化有机硅分子包括以下两种：一种为两官能度的且羟基在有机硅分子链的两端的羟基基团功能化有机硅分子，一种为四官能度的且有机硅分子链两端各两个羟基的羟基基团功能化有机硅分子，两者的摩尔比为1:0.2～0.4；所述羟基基团功能化有机硅分子的羟基连接在碳原子上。

进一步的，有机硅分子链两端带异氰酸酯基团的异氰酸酯基团功能化有机硅分子结构式如式I所示：