一种导热绝缘材料及其制备方法与流程

文档序号:11612451阅读:294来源:国知局

本发明涉及复合材料制备技术领域,尤其涉及一种导热绝缘材料及其制备方法。



背景技术:

随着大功率电气、电子产品的快速发展,必然出现越来越多的发热问题,产生的热量又会引发产品的功效降低,使用寿命缩短及造成多种事故等问题。因此采用有效的方法解决结构散热和研制高导热的材料成为当务之急。

导热绝缘材料是一种常用的功能材料,通常以陶瓷、塑料、橡胶、胶粘剂、涂料等形式广泛应用于微电子封装、电机、汽车、特种电缆,甚至高端的航空航天军事等领域,在现代高科技领域有着良好的应用前景。在电力工业中,大中型高压发电机、电动机运行过程中会产生大量的热,如果不及时导出,将直接影响到其工作效率、缩短寿命,降低其可靠性,因此电机发热、传热已成为现代电机技术发展急需解决的问题之一。而随着电子产品、led等不断向大功率方向发展,也将出现越来越多的发热问题使产品功效降低,寿命缩短。因此急需研制高导热绝缘材料,解决结构散热问题,这也是世界各国电气绝缘材料的研究热点之一。

导热绝缘材料一般可以分为:1.无机非金属导热绝缘材料:通常金属(如au、ag.cu.al、mg等)均具有较高的导热性,但均为导体,所以无法用作绝缘材料,而部分无机非金属材料,如金属氧化物a1203、mgo、zno、nio,金属氮化物ain、si3n4、bn等,以及sic等陶瓷既具有高的导热性,同时也具有优良的绝缘性能、力学性、耐高温性能、耐化学腐蚀性能等,因此被广泛用作电机、电器、微电子领域中的高散热界面材料及封装材料等。2聚合物基导热绝缘材料:由于聚合物材料具有优良的电气绝缘性能、耐腐蚀性能、力学性能、易加工性等,因此人们逐步用聚合物材料代替传统电气绝缘材料,但大多数聚合物材料的热导率很低,无法直接用作导热材料,因此需要通过加入导热性物质,使其成为导热绝缘材料。按获得导热性的方式,聚合物导热绝缘材料主要可分为本体导热绝缘聚合物和填充导热绝缘聚合物。本体导热绝缘聚合物是在高分子合成或加工过程中通过改变其分子结构和凝聚态,使其具有较高的规整性,从而提高导热率;但无机非金属导热绝缘材料、聚合物基导热绝缘材料在使用的过程中都存在着强度不高的问题,使得导热绝缘材料的使用寿命较短。



技术实现要素:

基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种导热绝缘材料及其制备方法。

本发明提出的一种导热绝缘材料,包括导热硅胶层与导热胶粘剂层,所述导热胶粘剂层均匀排布在导热硅胶层的侧壁上。

优选地,所述导热胶粘剂层采用喷涂、刮涂、滚涂中的一种方式均匀涂抹在导热硅胶层的侧壁上。

优选地,所述导热胶粘剂层的厚度为5-10微米。

优选地,所述导热绝缘材料包括按照重量份计的如下组份:聚丁二烯10-15份、环氧树脂20-30份、环氧韧性改性剂5-10份、氧化铝15-20份、氮化硅10-20份、氮化硼10-15份、氧化镁10-15份、硅酸钠15-20份、盐酸5-10份。

优选地,所述导热绝缘材料还包括表面改性剂5-8份。

优选地,所述导热绝缘材料还包括稀释剂3-5份。

优选地,所述导热绝缘材料还包括抗氧化剂1-2份。

与现有技术相比较,本发明中的有益效果为:

1.导热绝缘材料采用双层结构,导热硅胶层为导热硅胶干燥后所制得,导热硅胶是出色的导热材料,能够很快的吸收热量和散发热量,而且导热系数较高,同时导热硅胶的导电性较弱,在电子器件中作用时不会由于线路短路而对电子器件造成伤害;

2.导热绝缘材料的外表层涂有导热胶粘剂层,导热胶粘剂层所使用的填料为氧化铝、氮化硅、氮化硼、氧化镁等无机非金属材料,具有高的导热性,同时也具有优良的绝缘性能、力学性、耐高温性能、耐化学腐蚀性能等,有效减缓了导热胶粘剂内的聚丁二烯、环氧树脂、环氧韧性改性剂导热性较差的效果,聚丁二烯增强了环氧树脂、环氧韧性改性剂混合所得的胶粘剂的强度,使导热绝缘材料的使用寿命更加长久;本发明导热硅胶层具有高导热率,极佳的导热性,良好的电绝性,较宽的使用温度,很好的使用稳定性,较低的稠度和良好的施工性能,导热胶粘剂层增加了强度,从而使导热绝缘材料强度提高,延长了其使用寿命。

3.一种导热绝缘材料的制备方法,具体包括以下步骤:

s1.导热胶粘剂的制备:将聚丁二烯、环氧树脂、环氧韧性改性剂混合,混合的方式是机械搅拌,搅拌速率为1300-1500转/分,时间为20-30分钟,然后在搅拌状态下向其中加入氧化铝、氮化硅、氮化硼、氧化镁、表面改性剂,添加结束后继续搅拌10-15分钟,待混合均匀后向混合物中加入稀释剂,机械搅拌5-10分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合,混合速率为2000-2500转/分,时间为30-40s,重复在高速剪切混合机中的混合过程3-5次得到混合均匀的胶状物,即的导热胶粘剂待用。

s2、导热硅胶层的制备:将硅酸钠用去离子水溶解,依次加入稀盐酸、抗氧化剂搅拌5-10分钟,搅拌完成后静置3-5分钟,便成为含水硅酸凝胶,用水洗清除溶解在其中的电解质na+和cl-离子,干燥,再将硅胶加入到双螺杆挤出机中挤出,挤出温度为140-150℃,即得块状硅胶。

s3.将导热胶粘剂以喷涂、刮涂、滚涂中的一种方式均匀涂抹在块状硅胶的表面,再放置烘干箱内烘干10-20分钟后冷却,即得到导热绝缘材料。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:

图1为本发明提出的一种导热绝缘材料的结构示意图。

图中:1-导热硅胶层、2-导热胶粘剂层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1

导热胶粘剂层的厚度为5微米。

导热绝缘材料包括按照重量份计的如下组份:聚丁二烯10份、环氧树脂20份、环氧韧性改性剂5份、氧化铝15份、氮化硅10份、氮化硼10份、氧化镁10份、硅酸钠15份、盐酸5份、表面改性剂5份、稀释剂3份、抗氧化剂1份。

一种导热绝缘材料的制备方法,具体包括以下步骤:

s1.导热胶粘剂的制备:将聚丁二烯、环氧树脂、环氧韧性改性剂混合,混合的方式是机械搅拌,搅拌速率为1300转/分,时间为20分钟,然后在搅拌状态下向其中加入氧化铝、氮化硅、氮化硼、氧化镁、表面改性剂,添加结束后继续搅拌10分钟,待混合均匀后向混合物中加入稀释剂,机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合,混合速率为2000转/分,时间为30s,重复在高速剪切混合机中的混合过程3次得到混合均匀的胶状物,即的导热胶粘剂待用。

s2、导热硅胶层的制备:将硅酸钠用去离子水溶解,依次加入稀盐酸、抗氧化剂搅拌5分钟,搅拌完成后静置3分钟,便成为含水硅酸凝胶,用水洗清除溶解在其中的电解质na+和cl-离子,干燥,再将硅胶加入到双螺杆挤出机中挤出,挤出温度为140℃,即得块状硅胶。

s3.将导热胶粘剂以喷涂方式均匀涂抹在块状硅胶的表面,再放置烘干箱内烘干10分钟后冷却,即得到导热绝缘材料。

实施例2

导热胶粘剂层的厚度为6微米。

导热绝缘材料包括按照重量份计的如下组份:聚丁二烯12份、环氧树脂23份、环氧韧性改性剂7份、氧化铝17份、氮化硅12份、氮化硼12份、氧化镁12份、硅酸钠16份、盐酸6份、表面改性剂6份、稀释剂4份、抗氧化剂1份。

一种导热绝缘材料的制备方法,具体包括以下步骤:

s1.导热胶粘剂的制备:将聚丁二烯、环氧树脂、环氧韧性改性剂混合,混合的方式是机械搅拌,搅拌速率为1300转/分,时间为22分钟,然后在搅拌状态下向其中加入氧化铝、氮化硅、氮化硼、氧化镁、表面改性剂,添加结束后继续搅拌12分钟,待混合均匀后向混合物中加入稀释剂,机械搅拌5分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合,混合速率为2200转/分,时间为35s,重复在高速剪切混合机中的混合过程4次得到混合均匀的胶状物,即的导热胶粘剂待用。

s2、导热硅胶层的制备:将硅酸钠用去离子水溶解,依次加入稀盐酸、抗氧化剂搅拌6分钟,搅拌完成后静置4分钟,便成为含水硅酸凝胶,用水洗清除溶解在其中的电解质na+和cl-离子,干燥,再将硅胶加入到双螺杆挤出机中挤出,挤出温度为140℃,即得块状硅胶。

s3.将导热胶粘剂以刮涂方式均匀涂抹在块状硅胶的表面,再放置烘干箱内烘干13分钟后冷却,即得到导热绝缘材料。

实施例3

导热胶粘剂层的厚度为7微米。

导热绝缘材料包括按照重量份计的如下组份:聚丁二烯13份、环氧树脂25份、环氧韧性改性剂8份、氧化铝18份、氮化硅15份、氮化硼13份、氧化镁13份、硅酸钠17份、盐酸7份、表面改性剂7份、稀释剂4份、抗氧化剂2份。

一种导热绝缘材料的制备方法,具体包括以下步骤:

s1.导热胶粘剂的制备:将聚丁二烯、环氧树脂、环氧韧性改性剂混合,混合的方式是机械搅拌,搅拌速率为1400转/分,时间为25分钟,然后在搅拌状态下向其中加入氧化铝、氮化硅、氮化硼、氧化镁、表面改性剂,添加结束后继续搅拌12分钟,待混合均匀后向混合物中加入稀释剂,机械搅拌8分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合,混合速率为2300转/分,时间为35s,重复在高速剪切混合机中的混合过程5次得到混合均匀的胶状物,即的导热胶粘剂待用。

s2、导热硅胶层的制备:将硅酸钠用去离子水溶解,依次加入稀盐酸、抗氧化剂搅拌7分钟,搅拌完成后静置4分钟,便成为含水硅酸凝胶,用水洗清除溶解在其中的电解质na+和cl-离子,干燥,再将硅胶加入到双螺杆挤出机中挤出,挤出温度为150℃,即得块状硅胶。

s3.将导热胶粘剂以滚涂方式均匀涂抹在块状硅胶的表面,再放置烘干箱内烘干15分钟后冷却,即得到导热绝缘材料。

实施例4

导热胶粘剂层的厚度为8微米。

导热绝缘材料包括按照重量份计的如下组份:聚丁二烯14份、环氧树脂28份、环氧韧性改性剂9份、氧化铝19份、氮化硅17份、氮化硼14份、氧化镁14份、硅酸钠18份、盐酸8份、表面改性剂7份、稀释剂4份、抗氧化剂1份。

一种导热绝缘材料的制备方法,具体包括以下步骤:

s1.导热胶粘剂的制备:将聚丁二烯、环氧树脂、环氧韧性改性剂混合,混合的方式是机械搅拌,搅拌速率为1400转/分,时间为30分钟,然后在搅拌状态下向其中加入氧化铝、氮化硅、氮化硼、氧化镁、表面改性剂,添加结束后继续搅拌13分钟,待混合均匀后向混合物中加入稀释剂,机械搅拌9分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合,混合速率为2400转/分,时间为40s,重复在高速剪切混合机中的混合过程5次得到混合均匀的胶状物,即的导热胶粘剂待用。

s2、导热硅胶层的制备:将硅酸钠用去离子水溶解,依次加入稀盐酸、抗氧化剂搅拌8分钟,搅拌完成后静置5分钟,便成为含水硅酸凝胶,用水洗清除溶解在其中的电解质na+和cl-离子,干燥,再将硅胶加入到双螺杆挤出机中挤出,挤出温度为140℃,即得块状硅胶。

s3.将导热胶粘剂以刮涂方式均匀涂抹在块状硅胶的表面,再放置烘干箱内烘干18分钟后冷却,即得到导热绝缘材料。

实施例5

导热胶粘剂层的厚度为10微米。

导热绝缘材料包括按照重量份计的如下组份:聚丁二烯15份、环氧树脂30份、环氧韧性改性剂10份、氧化铝20份、氮化硅20份、氮化硼15份、氧化镁15份、硅酸钠20份、盐酸10份、表面改性剂8份、稀释剂5份、抗氧化剂1份。

一种导热绝缘材料的制备方法,具体包括以下步骤:

s1.导热胶粘剂的制备:将聚丁二烯、环氧树脂、环氧韧性改性剂混合,混合的方式是机械搅拌,搅拌速率为1500转/分,时间为30分钟,然后在搅拌状态下向其中加入氧化铝、氮化硅、氮化硼、氧化镁、表面改性剂,添加结束后继续搅拌15分钟,待混合均匀后向混合物中加入稀释剂,机械搅拌10分钟后将混合物转入高速剪切混合机中进行混合,混合速率为2500转/分,时间为40s,重复在高速剪切混合机中的混合过程5次得到混合均匀的胶状物,即的导热胶粘剂待用。

s2、导热硅胶层的制备:将硅酸钠用去离子水溶解,依次加入稀盐酸、抗氧化剂搅拌10分钟,搅拌完成后静置5分钟,便成为含水硅酸凝胶,用水洗清除溶解在其中的电解质na+和cl-离子,干燥,再将硅胶加入到双螺杆挤出机中挤出,挤出温度为150℃,即得块状硅胶。

s3.将导热胶粘剂以喷涂方式均匀涂抹在块状硅胶的表面,再放置烘干箱内烘干20分钟后冷却,即得到导热绝缘材料。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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