一种全方位散热泡棉及其制备方法与流程

本技术涉及散热泡棉，更具体地说，涉及一种全方位散热泡棉及其制备方法。

背景技术：

1、随着科学技术的发展，电子产品不断地更新迭代，电子产品的组件体积越来越小，厚度越来越薄，工作效率越来越高，使得电子产品散发的热量也就越来越大。因此，现在对电子产品组件的散热要求高。

2、目前，大多数电子产品组件采用石墨泡棉进行散热，石墨导热泡棉虽然导热的效果，但是，石墨导热泡棉随着使用时间的延长，会有掉粉的问题发生，其产品的寿命只有1-2年的寿命，而电子产品的寿命远远高出2年，石墨泡棉并不是电子产品组件的散热的最佳选择。人们根据需求，探索出导热硅胶，硅胶导热片的寿命长，导热效果好，但是，导热硅胶的厚度在0.5mm以下，制备工艺要求高，热阻相对较高，不利于工业生产使用。

技术实现思路

1、为了改善散热泡棉的使用寿命的问题，本技术提供一种全方位散热泡棉及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种全方位散热泡棉，采用如下的技术方案：

3、一种全方位散热泡棉，所述全方位散热泡棉包括以下重量份的原料制备得到：

4、聚酰胺弹性体5-10份

5、有机硅胶10-20份

6、硅油5-10份

7、导热粉体10-20份

8、分散剂2-5份

9、偶联剂1-2份

10、其他助剂1-2份。

11、通过采用上述技术方案，制备得到的全方位散热泡棉具有稳定结构，使用寿命长，散热下效果好，且简单易制备，制备过程环保污染，厚度可达0.5mm以下。

12、本技术中通过将聚酰胺弹性体、有机硅胶、硅油、导热粉体、分散剂、偶联剂和其他助剂混炼均匀后，通过特定的制备工艺制得多孔、紧密以及韧性好的全方位散热泡棉。其中，聚酰胺弹性体具有良好的回弹性能和力学性能，用于制备散热泡棉，能提高散热泡棉的韧性，使其不易损坏，延长散热泡棉的使用时间。但是，聚酰胺弹性体的发泡存在若熔融加工温区窄，收缩率大，不利于制备全方位散热泡棉。对此，本技术中采用有机硅胶和硅油参与制备散热泡棉，能有效改善聚酰胺弹性体的发泡存在若熔融加工温区窄以及收缩率大的问题。

13、导热粉体具有良好的导热性，但是导热粉体长时间见使用后，会使得散热泡棉的粘性就会下降，使得散热泡棉出现裂痕，缩短散热泡棉的散热作用，本技术中通过将硅油和聚酰胺弹性体、有机硅胶、分散剂、偶联剂、其他助剂使用，进一步提高长时间高温使用导热粉体的耐用性，延长全方位散热泡棉的使用寿命。

14、同时，在偶联剂的作用下聚酰胺弹性体、有机硅胶、硅油与导热粉体稳定连接，使得导热粉体能均匀地分布于全方位散热棉的体系中，进一步提高全方位散热泡棉的散热性能，且能有效防止全方位散热泡棉出现掉粉现象。

15、优选的，分散剂为己烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰、硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸钡中的至少一种。

16、优选的，助剂为抗氧化剂、抗紫外线剂。

17、优选的，偶联剂为钛酸钡酯偶联剂、铝酸偶联剂、双金属偶联剂或木质素偶联剂的一种。

18、优选的，所述聚酰胺弹性体，由以下方法制备得到：

19、s1：将内酰胺、n，n-2-二甲基乙酰胺、氨基己酸和对甲苯磺酸置于反应器中，调节温度至200-230℃，压力为0.2-0.4mpa，反应至体系粘度为5000-6000mpa.s，停止反应，用去离子水洗涤，干燥，得到预聚体；

20、s2：将s1中得到的预聚体、聚乙二醇、聚四氢呋喃醚二元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯置于反应器中，升温至90-110℃，反应2-3h，冷却，过滤，得到聚酰胺弹性体。

21、一般的聚酰胺弹性体为线性分子链，支化程度地，分子量小，粘度低，熔体强度低，发泡过程中泡孔壁对拉伸的支撑能力较弱，使得泡孔破裂，发泡率低，泡孔质量差，进一步导致使用聚酰胺弹性体制备散热泡棉强度低、容易掉粉、散热效果差以及使用寿命短。通过采用上述技术方案，制备得到聚酰胺弹性体的支化程度高、泡孔大小均匀、发泡率高，用于制备散热泡棉，能进一步提高散热泡棉的强度和散热效果，同时使得全方位散热泡棉使用过程中不易掉粉，使用寿命延长。

22、同时，通过本技术制备的聚酰胺弹性体与有机硅胶、硅油的相容性提高，有利于提高全方位散热泡棉的均匀度，进一步提高全方位散热泡棉的散热性能和使用寿命。

23、优选的，内酰胺为β-内酰胺、γ-内酰胺、δ-内酰胺和ε-己内酰胺、己内酰胺或十二内酰胺中的一种。

24、优选的，聚乙二醇的分子量为400-4000。

25、优选的，聚四氢呋喃醚二元醇分子量为1000-3000。

26、优选的，所述聚酰胺弹性体使用物料的重量份如下所示：

27、内酰胺40-60份

28、n，n-2-二甲基乙酰胺10-20份

29、氨基己酸10-30份

30、对甲苯磺酸1-2份

31、聚乙二醇20-30份

32、聚四氢呋喃醚二元醇70-90份

33、二苯基甲烷二异氰酸酯30-40份。

34、通过采用上述技术方案，优化聚酰胺弹性体使用物料的重量份，进一步提高聚酰胺弹性体泡孔的紧密性以及聚酰胺弹性体的韧性，使得全方位散热泡棉不易破裂、掉粉，且抗冲击强度高。

35、优选的，所述聚酰胺弹性体的熔点为200-250℃，在测定温度为23℃、湿度为50％条件下聚酰胺弹性体的拉伸断裂伸长率为100-200％，聚酰胺弹性体的分子量为3000-45000。

36、通过上述特殊的物理参数的聚酰胺弹性体具有良好的韧性和回弹性，进一步提高全方位泡棉的韧性，使得全方位散热泡棉不易破裂、掉粉，且抗冲击强度高。

37、优选的，所述导热粉体由以下方法制备得到：

38、a：将石墨、氮化硼、三氧化二铝和氧化锌按照重量比为(10-20)：(5-10)：(10-15)：3混合，得到混合粉末；

39、b：将混合粉末与改性剂混合，混合粉与改性剂的重量份比为(28-48):11升温至60-80℃，研磨，烘干，得到导热粉体。

40、通过采用上述技术方案，提高导热粉体的导热性能，进一步提高散热泡棉的散热性能。石墨的散热效果是最好，但是在使用的过程中会出现掉粉的现象，导致散热泡棉的使用寿命缩短，对此，本技术通过采用氮化硼、三氧化二铝、氧化锌配合石墨使用，再使用改性剂进行改性，使得导热粉体的导热效果提升，同时与聚酰胺弹性体、有机硅胶和硅油的谅解稳定性提高，使全方位散热泡棉在使用的过程中不易掉粉，延长全方位散热泡棉的使用寿命。

41、优选的，石墨的平均粒径为20-100nm，氮化硼的平均粒径为30-80nm、三氧化二铝的平均粒径为10-50nm和氧化锌的平均粒径为20-80nm。

42、优选的，所述改性剂由硅烷偶联剂、硅酸酯、苯甲基硅烷和二甲苯按照重量份比为(1-5)：(10-15)：(5-10)：4混合制得。

43、通过采用上述技术方案，对石墨、氮化硼、三氧化二铝和氧化锌进行改性，进一步提高导热粉体与聚酯酰胺弹性体、有机硅胶的连接稳定性，减少导热粉体在使用过程出现掉粉的现象。

44、优选的，硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷和3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。

45、优选的，所述有机硅胶为丙烯酸改机有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂或环氧树脂改性有机硅树脂中的至少一种。

46、通过采用上述技术方案，优化有机硅胶的种类，有利于导热粉体与有机硅胶连接，使得有机硅胶能在高温环境下长时间使用。通过上述有机硅胶使得全方位散热泡棉既能保持其良好的导热率、加工性、回弹性、热阻低、无硅污染等优点。

47、优选的，丙烯酸改机有机硅树脂在25℃条件下为粘度粘度为50-100s(涂4杯)，固化时间(120℃，s)为20-40s，硅树脂含量为85-90％。

48、优选的，聚酯改性有机硅树脂在25℃条件下黏度为20000-280000pa.s，酸酯为4-7mgkoh/g，固化时间(280℃，s)为3-5min。

49、优选的，环氧树脂改性有机硅树脂环氧值为0.3-0.8eq/100g，在25℃条件下粘度为30-100s(涂4杯)，固化时间(120℃，s)为30-60s，硅树脂含量为80-90％。

50、优选的，所述硅油为甲基乙烯基硅油和羟基乙烯基硅油按照重量份比为(5-10)：6混合得到，甲基乙烯基硅油的粘度(25℃)为1500m-5000mpa.s，其中乙烯基的摩尔含量为1％-10％；羟基乙烯基硅油分子量为2000-15000，在25℃条件下，粘度为600-2000mm2/s,羟基含为0.1-0.25％。

51、优选的，所述全方位散热泡棉的厚度为0.01-0.5mm。

52、通过采用上述技术方案，优化全方位散热泡棉的厚度，以便于去昂方位散热泡棉的使用。

53、第二方面，本技术提供一种全方位散热泡棉的制备方法，采用如下技术方案：

54、一种全方位散热泡棉的制备方法，包括以下制备步骤：

55、1)按照重量份计，将硅油、有机硅胶、导热粉体、分散剂和其他助剂，搅拌均匀，得到混合物a；

56、2)按照重量份计，真空保护条件下，反应其中温度升温至260-300℃，直到聚酰胺弹性体全部熔融，加入混合物a搅拌均匀，降温至100-120℃，加入偶联剂，反应结束后，然后冷却至室温，得到全方位散热泡棉混合料；

57、3)将全方位散热泡棉混合料压制成片材，裁剪，得到全方位散热泡棉。

58、通过采用上述技术方案，制备的全方位散热泡棉具有良好的散热性能和强度，使用寿命长，且制备工艺简单，制备散热泡棉的厚度可达0.5mm以下，不需要特别的技术工艺，操作简单方便。

59、综上所述，本技术具有以下有益效果：

60、1、本技术通过将聚酰胺弹性体、有机硅胶、硅油、分散剂、偶联剂和其他助剂制备全方位泡棉，使得全方位散热泡棉具有稳定结构，使用寿命长，散热下效果好，且简单易制备，制备过程环保污染，厚度可达0.5mm以下。

61、2、本技术通过将内酰胺、n，n-2-二甲基乙酰胺、氨基己酸、对甲苯磺酸、聚乙二醇、聚四氢呋喃醚二元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯制备聚酰胺弹性体的支化程度高、泡孔大小均匀、发泡率高，用于制备散热泡棉，能进一步提高散热泡棉的强度和散热效果，同时使得全方位散热泡棉使用过程中不易掉粉，使用寿命延长。

62、3、本技术通过将石墨、氮化硼、三氧化二铝和氧化锌混合制备混合粉末，再将混合粉末与改性剂制备导热粉体，进一步提高导热粉体与聚酯酰胺弹性体、有机硅胶的连接稳定性，减少导热粉体在使用过程出现掉粉的现象。