一种导热屏蔽复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及c08l75/04，具体涉及一种导热屏蔽复合材料及其制备方法。
2.背景介绍
3.随着经济和科学技术的快速发展，电子信息、电力能源等行业也得到的迅猛的发展，电子设备的结构越来越小巧精密，电子设备的使用功率密度也越来越大，在使用过程中产生的热量也越来越多。过多的热量不仅散热慢，导致电子设备自身温度不断升高提高电子设备使用风险，也降低了电子设备的使用寿命。于此同时，电子设备结构的精巧也带来了较大的电磁辐射，不仅干扰电子设备自身的正常运行，还会对邻近的设备产生干扰。基于此，开发出了一些具有电磁屏蔽功能的产品，例如导电布胶带、铜箔导电胶带等，然而，导电布胶带和铜箔导电胶带虽然具有电磁屏蔽的能力，但是导电布表面导电，在某些接触性的应用位置容易形成短路，造成设备损坏，且不具备导热功能。
4.中国专利cn111070833b公开了高导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法，制备材料包括了液态金属、膨胀石墨、聚二甲基硅氧烷。中国专利cn111621138a公开了一种柔性导热屏蔽材料，制备原料包括cu/ni纳米合金30-40份、聚氨酯30-40份、氮化铝和二硼化钛混合物15-25份，提高了导热效率，还具有电磁屏蔽的能力。但是该材料加入的大量的cu/ni纳米合金、氮化铝和二硼化钛混合物，提高了材料的制造成分。


技术实现要素：

5.本发明第一个方面提出了一种导热屏蔽复合材料，所述复合材料结构从上到下，包括导热绝缘层、导电屏蔽层、胶层、离型层；所述导热绝缘层的厚度为100-150μm。
6.在一种优选的实施方式中，所述导热绝缘层的厚度为100μm。所述导热屏蔽复合材料的厚度为200-250μm。
7.在一种优选的实施方式中，所述导热绝缘层的制备原料，按重量份计，包括：热塑性弹性体80-120份、导热填料25-35份、含环氧基树脂3-5份、功能助剂1-2份、色浆4-5份。
8.在一种优选的实施方式中，所述含环氧基树脂在24℃的粘度为10000-80000cps。更优选的，所述含环氧基树脂在24℃的粘度为10000cps。
9.在一种优选的实施方式中，所述含环氧基树脂的型号为dp190，购买于3m。
10.在一种优选的实施方式中，所述热塑性弹性体为有机溶剂稀释得到热塑性弹性体溶液，所述热塑性弹性体溶液中固含量为20-28％。更优选的，所述热塑性弹性体溶液中固含量为25％。
11.在一种优选的实施方式中，所述有机溶剂选自乙酸乙酯、甲苯、丙酮、丁酮、环己酮或二甲基甲酰胺中的一种或几种的混合。更优选的，所述有机溶剂为甲苯和乙酸乙酯。更优选的，所述甲苯和乙酸乙酯的体积比(6-8)：8；更优选的，所述甲苯和乙酸乙酯的体积比为7:8。
12.申请人在实验过程中发现，采用溶剂型聚氨酯弹性体，在体系中引入甲苯和乙酸乙酯的有机溶剂，可以改善其他制备原料，例如含环氧基树脂与聚氨酯弹性体之间的相容
性，还可以改善加入的氮化硼导热填料在体系中的分散程度，较少功能助剂的加入，提高导热绝缘层的导热和散热能力。
13.在一种优选的实施方式中，所述热塑性弹性体选自苯乙烯类弹性体、双烯烃类弹性体、酰胺类弹性体、聚氨酯类弹性体、氯乙烯类弹性体中的至少一种。
14.在一种优选的实施方式中，所述热塑性弹性体的粘度为300-2200cps(溶剂丁酮，固含量为15％)。更优选的，所述热塑性弹性体的粘度为300-600cps。
15.在一种优选的实施方式中，所述热塑性弹性体为聚氨酯类弹性体，购买厂家为巴斯夫，型号为as-626sl。
16.在一种优选的实施方式中，所述导热填料选自氮化硼、三氧化二铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆、碳化铬、碳化钨、氧化铍、氧化锌中的至少一种。
17.在一种优选的实施方式中，所述导热填料为微米级填料，粒径为20-50μm，更优选的，所述导热填料的粒径为26μm。
18.在一种优选的实施方式中，所述导热填料为氮化硼。
19.在一种优选的实施方式中，所述功能助剂选自消泡剂、分散剂、促进剂、偶联剂、增溶剂中的至少一种。
20.在一种优选的实施方式中，所述功能助剂为消泡剂和分散剂。更优选的，所述消泡剂和分散剂的重量比为1：(0.8-1.2)。
21.在一种优选的实施方式中，所述消泡剂和分散剂的重量比为1:1.2。
22.在一种优选的实施方式中，所述消泡剂选自有机硅合成类消泡剂。更优选的，所述有机硅合成类消泡剂的粘度为150-600mpa.s(25℃)。
23.在一种优选的实施方式中，所述分散剂的胺值为5-10mgkoh/g。更优选的，所述分散剂的胺值为8mgkoh/g。
24.在一种优选的实施方式中，所述导热绝缘层的制备原料，按重量份计，包括：热塑性弹性体100份、导热填料35份、含环氧基树脂5份、功能助剂2份、色浆4份。
25.在一种优选的实施方式中，所述导电屏蔽层选自导电布、导电无纺布、铜箔、铜网中的至少一种。更优选的，所述导电屏蔽层为导电布。在本技术中，导电布的购买厂家不做具体限定。优选的，购买厂家为梧州三和新材料科技有限公司，型号为bp2380-01x。
26.在一种优选的实施方式中，所述胶层为含银量超过60％的市售导电胶，更优选的，市售导电胶的含银量为70％，型号为cemedine eca48。
27.本发明第二个方面提出了一种导热屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
28.(1)将导热绝缘层中各原料进行干燥处理；
29.(2)将各原料高速分散均匀，出料后密封静置，得到导热绝缘层胶；
30.(3)将导热绝缘层胶进行涂布，然后收卷，在硫化机上压合；
31.(4)将压合得到的材料贴合至导电屏蔽层上，再将胶层贴合至导电屏蔽层的另一面，最后在胶层另一面贴合上离型膜，从而得到导热屏蔽复合材料。
32.在一种优选的实施方式中，所述步骤(2)的具体过程如下：将热塑性弹性体、导热填料、含环氧基树脂、功能助剂、色浆依次投料，用高速分散机以800-1200r/min转速分散60min，出料过滤后密封静置0.5小时，得到导热绝缘层胶。
33.更优选的，所述高速分散剂的转速为1000r/min。
34.在一种优选的实施方式中，所述步骤(3)中涂布的具体过程如下：涂布车速为1.5～2m/min，涂布基材采用pet单面离型层，烘箱干燥温度为60～100℃。更优选的，所述涂布车速为1.8m/min，烘箱干燥温度为90℃。
35.在一种优选的实施方式中，所述导热屏蔽复合材料的厚度为230μm。
36.与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
37.1.本发明得到的导电屏蔽复合材料，结构从上到下依次为导热绝缘层、导电屏蔽层、胶层、离型膜，通过多层材料的结合，赋予了导电屏蔽复合材料优良的导热性能和散热能力，还赋予了导电屏蔽复合材料良好的延展性、加工性和柔韧性，大大扩展了导电屏蔽复合材料的应用场景。
38.2.本发明得到的导电屏蔽复合材料，在100μm厚度导热绝缘层中，加入26μm的氮化硼作为导热填料，氮化硼在导热绝缘层中形成导热骨架，提高导热效率和散热能力，并且，在导热绝缘层中加入了有机硅类的消泡剂，增强了导热绝缘层的柔韧性和拉伸强度。
39.3.本发明得到的导电屏蔽复合材料，在导热绝缘层的制备原料中，采用溶剂型聚氨酯弹性体，并且溶剂采用体积比为7:8的甲苯和乙酸乙酯，通过溶剂的引入，提高了导热绝缘层中含环氧基树脂与聚氨酯弹性体和导热填料之间的相容性，提高了导热绝缘层中导热填料的分散均匀程度，进一步改善了导热绝缘层的导热和散热能力。
40.4.本发明得到的导电屏蔽复合材料，通过热压的方式，可以将导热绝缘层压缩成密度很高的导热系数良好的材料。
附图说明
41.图1为本发明导电屏蔽复合材料的结构图。
42.其中：1.导热绝缘层；2.导电屏蔽层；3.胶层；4.离型层。
具体实施方式
43.实施例1
44.本实施例第一个方面提出为了一种导热屏蔽复合材料，所述复合材料结构从上到下，包括导热绝缘层1、导电屏蔽层2、胶层3、离型层4；所述导热绝缘层1的厚度为100μm，导电屏蔽层2的厚度为80μm，胶层3的厚度为50μm。
45.其中导热绝缘层1的制备原料按重量份计，包括：热塑性聚氨酯类弹性体溶液100份、氮化硼35份、含环氧基树脂5份、功能助剂2份、色浆4份。
46.热塑性聚氨酯类弹性体溶液中固含量(热塑性聚氨酯弹性体)为25％，溶剂为体积比为7:8的甲苯和乙酸乙酯。其中热塑性聚氨酯弹性体购买厂家为巴斯夫，型号为as-626sl。
47.氮化硼的粒径为26μm。
48.含环氧基树脂的型号为dp190，购买于3m。
49.功能助剂为重量比为1:1.2的消泡剂和分散剂，消泡剂为粘度为150-600mpa.s(25℃)，型号为大田化学at99；分散剂的胺值为8mgkoh/g，型号为巴斯夫4061。
50.导电屏蔽层2购买厂家为梧州三和新材料科技有限公司，型号为bp2380-01x；胶层
3为含银量70％的市售导电胶，型号为cemedine eca48。
51.本实施例第二个方面提出为了一种导热屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
52.(1)将导热绝缘层1中各原料进行干燥处理；
53.(2)将各原料依次投料，用高速分散机以1000r/min转速分散60min，出料过滤后密封静置0.5小时，得到导热绝缘层胶；
54.(3)将导热绝缘层胶进行涂布，涂布车速为1.8m/min，涂布基材采用pet单面离型膜，烘箱干燥温度为90℃，然后收卷，在硫化机上压合；
55.(4)将压合得到的材料贴合至导电屏蔽层2上，再将胶层3贴合至导电屏蔽层2的另一面，最后在胶层3另一面贴合上离型层4，从而得到导热屏蔽复合材料。
56.实施例2
57.本实施例提出的一种导热屏蔽复合材料及其制备方法，具体所用原料和实施过程同实施例1，不同之处在于，导热绝缘层1的制备原料中，氮化硼30份。
58.实施例3
59.本实施例提出的一种导热屏蔽复合材料及其制备方法，具体所用原料和实施过程同实施例1，不同之处在于，导热绝缘层1的制备原料中，氮化硼25份。
60.性能测试
61.将实施例制备得到的导热屏蔽复合材料用导热系数测定仪，按照astm d5470标准进行导热系数的测试，数据记录在表1中。
62.表1
63.