一种导热填隙材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及导热技术领域，尤其涉及一种导热填隙材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着电子工业的飞速发展，集成电路的规模越来越大，电子元件被广泛的应用集 成到电子系统中，应用方面包括数据处理，信号传输，供电系统等等。
[0003] 为了这些集成块能够正确稳定的运行，各个电子元件所产生的热量必须有效和可 靠的从元件上转移出去。事实上，传热的元器件的的表面是不规则的，有着大量微小的凹陷 和孔隙，它们可以容纳空气，而空气的导热系数是非常低的，这些不规则的孔隙和凹陷必须 要用导热材料填补，才能大大降低热阻，使传热更有效。
[0004] 为了解决孔隙问题，产生出一些高导热性能的填料，而石墨材料正是由于其高导 热性而大量应用到导热填料中。石墨作为导热填料时种类有多种，如天然石墨、人工石墨、 石墨纤维、碳纤维、石墨烯和碳纳米管，导热系数最高达3000W/m*K，尤其是石墨烯，其具有 优异的面内高导热性能，但是石墨烯层间导热性能有限，而碳纳米管具有优异的轴向高导 热性能，但径向导热性能有限，这两种材料在应用到导热填料时，由于其取向的不易控性， 往往达不到预期的高导热性能。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种导热填隙材料及其制备方法，解决现有导 热填隙材料导热性能差的问题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种导热填隙材料， 包括以下质量百分比的组分组成:硅橡胶1~30%、石墨烯/碳纳米管复合材料1~50%、陶 瓷粉体45~95 %。
[0007] 优选的，硅橡胶的分子量为5,000~500,000D。
[0008] 优选的，石墨烯/碳纳米管复合材料的粒径为10~lOOOnm。
[0009] 优选的，陶瓷粉体的粒径为1~100μπι。
[0010] 优选的，陶瓷粉体包括三氧化二铝、氧化锌、氧化镁、氮化娃、氮化硼和氮化铝中的 一种或两种的混合物或两种以上的混合物，以便适用不同导热需求的导热填隙材料，根据 陶瓷粉体的不同的配比，不仅能够提高导热填隙材料的导热性能，而且还可以让其具有不 同硬度和密度，来适用于不同工况。
[0011] 优选的，还包括偶联剂，所述偶联剂的质量百分比为0.1~5%，可以保障所述娃橡 胶、石墨烯/碳纳米管复合材料和陶瓷粉体所组成的混合物的相容性更好，材料的结构也更 坚固，也可改善混合物的分散度以提高加工性能，进而使制品获得良好的表面质量及机械、 热和电性能。
[0012] 优选的，偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或两种的 混合物或两种以上的混合物。
[0013] 优选的，还包括一种能溶解或分散硅橡胶的溶剂，溶剂的质量百分比不超过硅橡 胶的质量百分比，溶剂具有挥发性，可以让导热填隙材料的粘度更低，使用粘度低的导热填 隙材料在生产工艺中操作更加便利，改善了工艺操作性。
[0014] 优选的，溶剂包括甲苯、二甲苯、丙酮、环已酮、正己烷、正庚烷、丁醇、异丁醇和异 链烷烃中的一种或两种的混合物或两种以上的混合物。
[0015] -种导热填隙材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016] 步骤1:将硅橡胶、石墨烯/碳纳米管复合材料、陶瓷粉体、偶联剂、溶剂加入搅拌器 搅拌均勾，搅拌时间为10~120min;
[0017] 步骤2:将步骤1搅拌后的混合物进行压延处理，并通过高温烘烤，烘烤时间为1~ 60min，烘烤温度为90~150°C。
[0018] 综上所述，本发明的优点:通过硅橡胶、石墨烯/碳纳米管复合材料、陶瓷粉体混合 制成的导热填隙材料，既具有石墨烯的面内高导热性，又具有碳纳米管的轴向（面间）高导 热性，是一种优异的三维高导热材料，将其用作导热填料，克服了取向对导热通路的影响， 可用其制备出优异的高导热填隙材料，将所述硅橡胶作为基体有利于石墨烯/碳纳米管复 合材料的分散，由此可获得高填充量从而使得所述导热填隙材料导热效果更好，陶瓷粉体 的加入可以让所述导热填隙材料的导热性能更好。
[0019] 通过步骤1搅拌混合、步骤2压延烘烤处理制成的导热填隙材料，具导热性能好，相 容性好，粘度低良等优点。
【具体实施方式】
[0020] 实施例一：
[0021] -种导热填隙材料，包括以下质量百分比的组分组成:硅橡胶1%、石墨烯/碳纳米 管复合材料1 %、陶瓷粉体95%、偶联剂2%、溶剂1 % ;其中，硅橡胶的分子量为5000D;石墨 烯/碳纳米管复合材料的粒径为l〇nm;陶瓷粉体包括粒径为Ιμπι的三氧化二铝;偶联剂包括 硅烷偶联剂;溶剂包括异链烷烃类溶剂。
[0022] -种导热填隙材料的制备方法，包括以下步骤：
[0023]步骤1:将硅橡胶、石墨烯/碳纳米管复合材料、三氧化二铝、硅烷偶联剂、异链烷烃 类溶剂加入搅拌器搅拌均勾，搅拌时间为1 Omin;
[0024] 步骤2:将步骤1搅拌后的混合物进行压延处理，并通过高温烘烤，烘烤时间为 lmin，烘烤温度为90°C。
[0025] 实施例二：
[0026] 如实施例一所述的一种导热填隙材料，本实施例具有以下不同之处:包括以下质 量百分比的组分组成:硅橡胶30%、石墨烯/碳纳米管复合材料10 %、陶瓷粉体45 %、偶联剂 5 %、溶剂10 % ;其中，硅橡胶的分子量为500000D;石墨烯/碳纳米管复合材料的粒径为 lOOOnm;陶瓷粉体的粒径为100μπι，陶瓷粉体包括三氧化二铝和氧化锌的组合物，且三氧化 二铝和氧化锌的质量比为3:2;偶联剂包括硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂的混合物，且硅烷偶 联剂和铝酸酯偶联剂的质量比为1:1;溶剂包括甲苯和正己烷的混合物，且甲苯和正己烷的 质量比为2:1。
[0027] -种导热填隙材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028] 步骤1:将硅橡胶、石墨烯/碳纳米管复合材料、三氧化二铝和氧化锌的组合物、硅 烷偶联剂和铝酸酯偶联剂的混合物、甲苯和正己烷的混合物加入搅拌器搅拌均匀，搅拌时 间为120min;
[0029] 步骤2:将步骤1搅拌后的混合物进行压延处理，并通过高温烘烤，烘烤时间为 60min，烘烤温度为150°C。
[0030] 实施例三：
[0031] 如实施例一、二所述的一种导热填隙材料，本实施例具有以下不同之处:包括以下 质量百分比的组分组成:硅橡胶10%、石墨烯/碳纳米管复合材料25%、陶瓷粉体54.9%、偶 联剂0.1%、溶剂10%;其中，硅橡胶的分子量为15000D;石墨烯/碳纳米管复合材料的粒径 为500nm;陶瓷粉体的粒径为55μπ