一种超高导热片及其制备方法与流程

1.本技术涉及导热材料的技术领域，更具体地说，它涉及一种超高导热片及其制备方法。


背景技术：

2.随着生产科学技术的迅猛发展、以及对产品性能要求的日益严格，各电子设备功能更加丰富，同时电子设备在运作过程中会发热元器件产生大量的热量，进而会导致其他元器件(例如pc主板、集线器、网络卡、调制解调器等)发热，进而影响其他元器件的正常运行。因此会在发热元器件和其他元器件之间安装导热片，常用的导热材料为导热片，而导热片是一种具有导热效果和绝缘效果，导热片分为金属类和非金属类，常用于电子产品导热的有硅胶导热片等，硅胶导热片具有较好的导热性、柔软性等，当用于发热元器件和其他元器件之间能够起到导热和缓冲作用，减少其他元器件过热可能性，以保证电子设备正常运行。
3.而目前的导热硅胶片常加入氮化硼、碳粉、石墨粉、氢氧化镁、碳化硅、硅微粉等导热填料进行填充，使得制得导热硅胶片具有导热效果，但是目前的导热硅胶片的导热系数均在10w/mk以下，当随着电子设备大功率化的快速发展，现有的导热硅胶片已经起不到更好的导热效果，因此，需要一种更高导热系数的导热硅胶片。


技术实现要素：

4.为了提高导热片的导热效果，本技术提供一种超高导热片及其制备方法。
5.第一方面，一种超高导热片，其特征在于，由以下重量份的原料制得：载体100份交联剂3-5份催化剂0.15-0.3份色粉0.5-2份导热填料25-110份；所述载体由乙烯基硅油、苯基硅油、羟基含氢硅油、甲基硅油中的一种或多种组成；所述导热填料由以下重量份原料组成：球型氧化铝20-60份金刚石颗粒5-50份。
6.上述的与原料和原料的重量份均为本技术较佳选择，其中，通过乙烯基硅油、苯基硅油、羟基含氢硅油、甲基硅油一种或多种作为载体，并在催化剂和交联剂的作用下，制得有机硅树脂，该有机硅树脂具有较好绝缘性、柔软性以及耐温性，进而能够作为导热填料的载体，使制得的导热片具有较好的导热效果。
7.金刚石颗粒、球型氧化铝均具有较好的导热性和绝缘性，并且填充复合有机硅树
脂后，使制得的导热片具有较好的导热效果和绝缘性，而球型氧化铝与金刚石颗粒协同作用，具有较好的导热性，且本技术的导热片导热系数均高达10w/mk；当制得的导热片用于电子产品能够提高其散热效果，减少电子产品出现发热的可能性。
8.另外色粉能够调节导热片的颜色，使其富有色彩。
9.优选的，所述金刚石颗粒的粒径、球型氧化铝的粒径均为10-200μm。
10.采用以上粒径的金刚石能够均匀分散于导热片的原料体系中，使导热片具有较好的导热效果。
11.所述金刚石颗粒为改性金刚石颗粒，所述改性金刚石颗粒的制备，包括以下步骤：步骤1：将金刚石颗粒加热至400-700℃，恒温20-30min，再放入10-20℃质量分数为1-3％的氢氧化钾溶液中，过滤，研磨，过筛50-300目，得到热处理金刚石；步骤2：以重量份之比为1:(8-15)称取改性剂和水混合均匀，加入30-50重量份预处理金刚石，在转速为800-1000r/min下，搅拌20-40min，加热至105-110℃，减压蒸馏，将得到的固体进行烘干，粉碎，得到改性金刚石。
12.金刚石(金刚石颗粒)是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体，化学式为c，其硬度较大，通常市场上购买的金刚石颗粒中会带有一些杂质，该杂质会影响金刚石的导热效果，再者，金刚石颗粒不易与聚合物相容，导致金刚石颗粒在聚合物中的分散性变差，进而影响导热片的分散效果。
13.基于以上问题，本技术为了进一步提高导热片的导热效果。先将购买回来的金刚石颗粒在高温下加热，再放入10-20℃的氢氧化钾溶液中，这样能够将金刚石颗粒含有的杂质进一步去除，提高纯度；另外再通过改性剂对金刚石颗粒进行处理，该改性剂具有较好的粘接性，能够提高金刚石颗粒与导热片原料体系的相容性和粘接性，进而提高导热片的导热效果。
14.优选的，所述改性剂由以下重量份的原料组成：水15-20份粘接料3.5-4.5份三甘酯5-8份六甲基二硅氮烷3-8份po-eo共聚物1-2份2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐0.1-0.3份。
15.上述原料和原理的重量份均为本技术较佳选着，其中六甲基二硅氮烷具有较好的粘接作用和与聚合物具有较好的相容性，能够提高金刚石颗粒与聚合物的粘接性和相容性，而三甘酯、po-eo共聚物、2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐作为分散润湿剂，能够提高金刚石颗粒在改性剂中的分散性和润湿性，使其金刚石颗粒充分与六甲基二硅氮烷结合，进而提高金刚石颗粒与聚合的相容性，使制得的导热片具有较好的导热效果。
16.进一步地，通过加入粘接料具有较好的粘接性，进而提高金刚石颗粒与聚合的相容性和粘接性。
17.优选的，所述改性剂还包括3.5-4.5重量份的粘接料，所述粘接料由黄原胶、羟基淀粉、海藻酸钠以重量份之比为1：(1-1.3)：(1.2-1.5)组成。
18.采用黄原胶、羟基淀粉、海藻酸钠均具有较好的粘接性、以及增稠性，且与聚合物
具有较好的相容性，通过加入以重量份之比为1：(1-1.3)：(1.2-1.5)加入黄原胶、羟基淀粉、海藻酸钠复合得到的粘接料用于改性剂，能够进一步提高改性剂的粘接性，并且能够在改性金刚石表面形成粘接膜，使其改性金刚石颗粒更容易与导热片的原料体系相容，进而提高导热片的导热效果。
19.优选的，所述粘接料为改性粘接料，所述改性粘接料包括以下制得步骤：1)按照重量份计，称取5-10份粘接料溶解于水中，得到混合料；称取13-18份混合料，加热至55-65℃，加入3.2-4.7份马来酸酐，混合均匀，滴加0.1-0.3份引发剂，加热至70-80℃，反应1-3h，得到混合物a。
20.2)按照重量份计，称取0.5-0.7份γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1-1.5份γ-巯丙基三乙氧基硅烷，加入至1)得到的混合物a中，恒温反应2-3h，减压蒸馏，烘干，粉碎，得到改性粘接料。
21.通以上方式改性的粘接料具有较佳的粘接性、以及增稠性，进而能够提改性金刚石颗粒更容易与导热片的原料体系相容，进而提高导热片的导热效果。
22.1)中，通过加入马来酸酐，在引发剂(引发剂优选过硫酸胺)的作用下，使马来酸酐羧基与粘接料中的羟基进行脱水缩合，得到混合物a,再加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-巯丙基三乙氧基硅烷，使γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷与混合物a进行接枝，得到大分子的改性粘接料，其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷均具有较好的偶联作用，能够提高改性料与改性金刚石颗粒的粘接性，提高改性金刚石颗粒在导热片原料体系的相容性和粘接性。使导热片具有较好的导热效果。
23.优选的，所述改性剂的制备，包括以下步骤：称取2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐溶解于水中，再依次加入po-eo共聚物、三甘酯以及六甲基二硅氮烷，混合均匀，最后加入粘接料，在转速为300-500r/min，搅拌25-35min，得到改性剂。
24.上述制备方法操作简单，生产效率高，并且得到的改性剂具有较好的、粘接性以及与聚合物的相容性，进而提高改性金刚石颗粒在导热片的原料体系中的相容性和粘接性。
25.优选的，交联剂由甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯以重量份之比为2：(1-3)组成。选用上述的交联剂能够与苯基硅油、羟基含氢硅油、甲基硅油进行交联，使得的复合有机硅树脂具有较好的绝缘性和柔软性，能够装载更多的金刚石颗粒。
26.优选的，催化剂为铂-乙烯基硅氧烷配合物、氯铂酸、铂-乙炔基配合物中的一种，色粉为酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、钛白粉、炭黑中的一种。
27.选用以上催化剂能够提高反应速度，提高生产效率。并且可根据所需进行选着相应的导热片颜色，使其用电子产品更富有美观。
28.第二方面，本技术提供一种超高导热片的制备方法，包括以下步骤：称取载体、交联剂、催化剂、色粉和导热填料，混合均匀，抽真空，压延，在120-150℃下，恒温25-45min，得到超高导热片。
29.上述制备方法操作简单，生产效率高，并且得到的导热片具有较好导热效果。
30.通过采用上述技术方案，。
31.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、通过乙烯基硅油、苯基硅油、羟基含氢硅油、甲基硅油、催化剂、交联剂生产复合
有机硅树脂，该有机硅树脂具有较好的绝缘性和柔软新性，制得的导热片具有较好的延展性和拉伸性，而加入的球型氧化铝与金刚石颗粒协同作用，使制得的导热片具有较好的导热效果，当用于电子产品能够提高其散热效果，减少电子产品出现发热的可能性。
32.2、通过将金刚石颗粒在高温加热后再进行低温冷却，这样能够将金刚石颗粒含有的杂质进一步去除，提高纯度；另外再通过改性剂对金刚石颗粒进行处理，提高金刚石颗粒与聚合的相容性，进而提高导热片的导热效果。
33.3、六甲基二硅氮烷、三甘酯、po-eo共聚物、粘接料、2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐复合得到的改性剂，能够提高金刚石颗粒与聚合的相容性和粘接性，使制得的导热片具有较好的导热效果。
34.4、通过分步加入马来酸酐和γ-氨丙基三乙氧基硅烷与γ-巯丙基三乙氧基硅烷对粘接料进行改性，得到大分子的改性粘接料，并具有较好的粘接性、以及与聚合物的相容性，提高改性金刚石颗粒在导热片原料体系的相容性和粘接性。使导热片具有较好的导热效果。
具体实施方式
35.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
36.部分原料的来源：表1部分原料来源一种改性粘接料制备例制备例1一种改性粘接料由以下步骤制得：1)以重量(kg)之比为1：1：1.2称取黄原胶、羟基淀粉、海藻酸钠溶解于水中，得到混合料；称取13kg混合料，放入反应釜，加热至60℃，再加入3.2kg马来酸酐，混合均匀，滴加
0.1kg引发剂，加热至70℃，反应2h，得到混合物a。
37.2)称取0.5kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷和1kgγ-巯丙基三乙氧基硅烷，加入至1)得到的混合物a中，恒温反应2h，加热至100℃，减压蒸馏30min，再将得到的固体放入50℃的烘箱中进行烘干，再放入粉碎机中进行粉碎，得到改性粘接料。
38.制备例2-3制备例2-3与制备例1的不同之处在于：原料的用量不同，具体如表2所示；表2制备例1-3的原料用量(kg)制备对比例制备对比例1制备对比例1与制备例1的不同之处在于：将γ-巯丙基三乙氧基硅烷等量替换成γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
39.制备对比例2制备对比例2与对比例1的不同之处在于，一种改性粘接料由以下步骤制得：以重量(kg)之比为1：1：1.2称取黄原胶、羟基淀粉、海藻酸钠溶解于水中，得到混合料；称取13kg混合料，放入反应釜，加热至60℃，再加入4.7kg马来酸酐，混合均匀，滴加0.1kg引发剂，加热至70℃，反应2h，再加热至100℃，减压蒸馏30min，再将得到的固体放入50℃的烘箱中进行烘干，再放入粉碎机中进行粉碎，得到改性粘接料。
40.改性金刚石颗粒的制备例制备例4一种改性金刚石，包括以下步骤：步骤1：将金刚石颗粒放入500℃煅烧炉中煅烧25min，取出后快速放入15℃质量分数为2％的氢氧化钾溶液中进行冷却，再进行过滤，放入研磨机中进行研磨，过筛200目，得到热处理金刚石；
步骤2：称取制备例得到3.5g改性剂和35kg水混合均匀，放入密封的搅拌罐中，再加入30kg预处理金刚石，在转速为800r/min下，搅拌30min，加热至105℃，进行减压蒸馏30min，将得到的固体放入50℃烘箱中进行烘干3h，再放入粉碎机中进行粉碎，得到改性金刚石。
41.制备例5-6制备例5-6与制备例4的不同之处在于：原料的用量和工艺参数不同，具体如表3所示；表3制备例1-3的原料用量(kg)和工艺参数制备例7制备例7与制备例4的不同之处在于：改性粘接料等量替换成黄原胶、羟基淀粉、海藻酸钠以重量份之比为1：1：1.2组成。
42.制备例8制备例8与制备例4的不同之处在于：采用制备对比例1的改性粘接料。
43.制备例9制备例9与制备例4的不同之处在于：采用制备对比例2的改性粘接料。
44.制备对比例制备对比例3制备对比例3与制备例4的不同之处在于：改性粘接料等量替换成水。
45.制备对比例4
制备对比例4与制备例4的不同之处在于：po-eo共聚物等量替换成2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐。实施例
46.实施例1一种超高导热片，包括以下制备方法：称取苯基硅油16.7kg、羟基含氢硅油33.3kg以及甲基硅油50kg，在转速800r/min下，搅拌30min，加入再0.5kg色粉和5kg金刚石颗粒、60kg球型氧化铝，搅拌30min，再加入1kg甲基三乙氧基硅烷、2kg正硅酸乙酯、0.15kg铂-乙烯基硅氧烷配合物，搅拌15min，放入真空脱泡机进行真空脱泡20min，去除气泡，放入压延机进行压延成片状，再放入在130℃烘箱内加热30min，得到超高导热片。
47.实施例2-3实施例2-3与实施例1的不同之处在于：原料的用量不同，具体如表4所示；表4实施例1-3的原料用量(kg)3的原料用量(kg)实施例4-11实施例4-11与实施例1的不同之处在于：采用改性金刚石颗粒，具体如表5所示；表5实施例4-11的改性金刚石颗粒来源实施例改性金刚石颗粒的来源
实施例4制备例4实施例5制备例5实施例6制备例6实施例7制备例7实施例8制备例8实施例9制备例9实施例10制备对比例3实施例11制备对比例4对比例对比例1对比例1与实施例2的不同之处在于：将金刚石颗粒等量替换成氮化硼。
48.对比例2对比例2与实施例2的不同之处在于：将金刚石颗粒等量替换成球型氧化铝。
49.性能检测试验检测方法/试验方法1、导热系数根据astm d5470标准，将实施例1-11和对比例1-2得到的导热泥压延形成3mm厚的测试样，实验数据如表6所示。
50.2、延伸率根据astm d412标准，将实施例1-11和对比例1-2得到的导热泥压延形成2mm厚的测试样，并进行检测，实验数据如表6所示。
51.3、抗张强度根据astm d412标准，将实施例1-11和对比例1-2得到的导热泥压延形成2mm厚的测试样，并进行检测，实验数据如表6所示表6实施例1-11和对比例1-2的实验数据
结合表6可以看出，本技术制得的导热片的导热系数均在10w/m.k以上；进一采用本技术制得的改性金刚石颗粒得到的导热排片其导热效果较佳，可达16w/m.k以上；再进一采用改性的粘接料制得的改性剂用于改性金刚石颗粒，使得到的导热膜的导热效果更佳。当改性料中不加入γ-巯丙基三乙氧基硅烷时，导热效果降低，说明γ-巯丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷复合对改性料进行改性，能够提高导热效果；另外当不加入金刚石颗粒时，其导热效果，明显降低。
52.对比对比例1-2和实施例2可以看出，当将金刚石颗粒替换成球型氧化铝时，其导热系数降低了4.5w/m.k(实施例2为12.56，对比例1为8.06)，当将金刚石颗粒替换成氮化硼时，其导热系数降低了6.55w/m.k(实施例2为12.56，对比例2为6.01)；说明本技术通过采用金刚石颗粒和球型氧化铝进行复合使用，起到协同作用，进而使得导热片具有较好的的效果。
53.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。