一种丙烯酸系导热凝胶及其制备方法和应用与流程

本发明属于导热凝胶，具体涉及一种丙烯酸系导热凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，汽车与电子通讯行业快速发展，如新能源汽车，5g通讯，智能手机与笔记本电脑等，上述电子产品在使用时，为了增加元件之间的散热能力，通过在电子产品与散热器之间安装导热凝胶，通过导热凝胶将热量吸收后传导至散热器进行散热。

2、目前，常用的导热凝胶是以硅胶复合导热填料经过搅拌、混合和封装制成的凝胶状导热材料，它随结构形状成型，具有良好的流动性，具备优异的结构适用性和结构件表面贴敷特性，缝隙填充充分，还具有良好的绝缘耐压特性和温度稳定性，安全、可靠。而导热凝胶不仅继承了有机硅亲和性好，耐候性、耐高低温性以及绝缘性好等优点，同时可塑性强、较久不干、可无限压缩，使用寿命较长，相当于液态导热硅胶片，可以为发热器件提高较好的导热作用，是一种拥有强大导热功能的复合材料。cn115838524a公开了一种导热凝胶及其制备方法，该导热凝胶包括如下原料：端乙烯基硅油1～20质量份，端含氢硅油1～20质量份，侧链含氢硅油1～20质量份，丙烯酸丁酯1～10质量份，甲基丙烯酸甲酯1～10质量份，油性引发剂0.1～1质量份，催化剂0.01～1.0质量份，抑制剂0.001～0.5质量份，导热填料60～90质量份；该发明通过丙烯酸酯对导热填料的粉体进行表面处理，在导热填料(氧化铝)的表面包覆一层聚丙烯酸酯层，从而制得以导热填料(氧化铝)为硬核，以聚丙烯酸酯弹性体为软壳的核壳结构，制备导热凝胶时，组成连续相-有机硅凝胶相-聚丙烯酸酯相以及导热填料(氧化铝)相的多层结构，富有韧性和强度的聚丙烯酸酯相包裹在在导热填料(氧化铝)相之间，对外力起到缓冲的作用，达到增强导热凝胶强度与韧性的目的。

3、但是，包括上述发明在内的现有技术中提供的有机硅体系的导热凝胶在长期使用后会析出硅油，有一定小分子硅氧烷物质挥发，不仅会污染电子产品，还有可能造成电子产品内部发生短路，影响电子产品的正常使用。

4、因此，开发一种无硅油析出、无硅氧烷挥发且兼具优异导热性能的丙烯酸系导热凝胶，是本领域急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种丙烯酸系导热凝胶及其制备方法和应用，所述丙烯酸系导热凝胶的制备原料中无硅油成分，在使用时不会析出硅油，不会挥发硅氧烷，进而不会对电路造成污染，更不会造成电路短路，且具有适宜的粘度，进而十分适合自动化点胶生产，在60～100℃下即可可固化成粘结强度高，可靠性好的低硬度凝胶，还具有压缩减震，界面热阻低和热传导效果好的优点。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种丙烯酸系导热凝胶，所述丙烯酸系导热凝胶的制备原料包括丙烯酸酯类单体、引发剂、增塑剂和导热粉。

4、本发明提供的丙烯酸系导热凝胶的制备原料包括丙烯酸酯类单体、引发剂、增塑剂和导热粉，可以明显看出，本发明提供的丙烯酸导热凝胶的制备原料中无硅油成分，进而使用时不会析出硅油，更不会挥发硅氧烷，进而不会对电路造成污染，更不会造成电路短路，且具有适宜的粘度(4～20万cps)，进而可以制备成针管装，十分适合自动化点胶生产，同时上述制备原料中的引发剂可以在60～100℃下分解引发丙烯酸酯类单体固化成粘结强度高、可靠性好的低硬度凝胶，进而具有压缩减震，界面热阻低和热传导效果好的优点，适合在电子设备中使用。

5、需要说明的是，本发明所提供的丙烯酸系导热凝胶之所以称之为“凝胶”是因为其固化后是一种弹性体状态，而在固化之前，即使用前为混合物，粘度仅为4～20万cps。

6、优选地，所述丙烯酸系导热凝胶的制备原料按照重量份包括如下组分：

7、

8、作为本发明的优选技术方案，限定上述制备原料中的各个组分的用量，可以使最终得到的丙烯酸系导热凝胶在固化前具有适宜的粘度，固化后具有较低的硬度和优异的导热性能；如果导热粉的添加量过高，虽然会提升丙烯酸系导热凝胶的导热性能，但是会导致其粘度过高，而如果导热粉的添加量较低，则会导致丙烯酸系导热凝胶固化后的导热性能较差。

9、其中，所述丙烯酸酯类单体可以为11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份等。

10、所述引发剂可以为0.07重量份、0.09重量份、0.11重量份、0.13重量份、0.15重量份、0.17重量份、0.19重量份、0.21重量份或0.23重量份等。

11、所述增塑剂可以为2重量份、3重量份、4重量份或5重量份等。

12、所述导热粉可以为90重量份、110重量份、130重量份、150重量份、170重量份、190重量份、210重量份、230重量份或240重量份等。

13、优选地，所述丙烯酸酯类单体的玻璃化转变温度不高0℃，例如-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃、-40℃、-45℃或-50℃等。

14、优选地，所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸异十三酯和/或甲基丙烯酸月桂酯。

15、在本发明中，进一步优选丙烯酸异十三酯和/或甲基丙烯酸月桂酯作为丙烯酸酯类单体，可以使得到的丙烯酸系导热凝胶兼具更加优异的韧性和导热性。

16、优选地，所述引发剂包括过氧化物类引发剂。

17、优选地，所述过氧化物类引发剂包括过氧化二苯甲酰，其可以在60～100℃子啊受热分解，裂解的苯甲酰自由基能引发丙烯酸酯类单体发生聚合。

18、优选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸类增塑剂、己二酸乙基酯类增塑剂或磺酸盐类增塑剂中的任意一种或至少两种的组合。

19、上述增塑剂可以进一步提高基体树脂的可塑性，降低最终得到的丙烯酸系导热凝胶的硬度。

20、优选地，所述邻苯二甲酸类增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异丁酯中的任意一种或至少两种的组合。

21、优选地，所述导热粉包括氧化铝、氧化锌、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝或金刚石中的任意一种或至少两种的组合。

22、本发明优选上述特定种类的导热粉可以进一步赋予丙烯酸系导热凝胶导热性、绝缘性，以及一定的阻燃性。

23、优选地，所述导热粉由细粒径导热粉、中粒径导热粉和粗粒径导热粉组成，上述三种不同粒径进行搭配，使复配的导热粉能达到比较高的导热系数，更加有利于提升丙烯酸系导热凝胶的导热性能，且需要说明的是，本发明对上述导热粉的微观形态不做特殊限制，可以是球形、类球形或不规则形状，不同微观形态的导热粉搭配使用效果更好。

24、优选地，所述细粒径导热粉的粒径为0.1～10μm，例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm或9μm等。

25、优选地，所述中粒径导热粉的粒径为10～40μm，例如15μm、20μm、25μm、30μm或35μm等。

26、优选地，所述粗粒径导热粉的粒径为45～150μm，例如50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm或140μm等。

27、优选地，所述丙烯酸导热凝胶的制备原料还包括溶剂、抗氧剂或色膏中的任意一种或至少两种的组合。

28、需要说明的是，上述“粒径”均指“中位粒径”。

29、优选地，所述溶剂包括庚烷，庚烷可以用于溶解引发剂。

30、优选地，所述丙烯酸系导热凝胶的制备原料中溶剂的含量为0.05～0.25重量份，例如0.07重量份、0.09重量份、0.11重量份、0.13重量份、0.15重量份、0.17重量份、0.19重量份、0.21重量份或0.23重量份等。

31、优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076或抗氧剂1098中的任意一种或至少两种的组合。

32、优选地，所述丙烯酸系导热凝胶的制备原料中抗氧剂的含量为0.05～0.15重量份，例如0.06重量份、0.07重量份、0.08重量份、0.09重量份、0.1重量份、0.11重量份、0.12重量份、0.13重量份或0.14重量份等。

33、优选地，所述丙烯酸系导热凝胶的制备原料中色膏的含量为0.05～0.5重量份，例如0.1重量份、0.15重量份、0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份、0.4重量份或0.45重量份等。

34、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述丙烯酸系导热凝胶的制备方法，所述制备方法包括：将丙烯酸酯类单体、引发剂、增塑剂、任选地溶剂和任选地抗氧剂混合，加入导热粉和任选地色膏进行混合，得到所述丙烯酸系导热凝胶。

35、优选地，所述制备方法包括如下步骤：

36、(1)将引发剂溶于溶剂，得到引发剂溶液；

37、(2)将步骤(1)得到的引发剂溶液、丙烯酸酯类单体、增塑剂和任选地抗氧剂进行捏合，得到混合物；

38、(3)将步骤(2)得到的混合物进行抽真空，加入导热粉和任选地色膏进行捏合，开炼，得到所述丙烯酸系导热凝胶。

39、优选地，步骤(2)所述捏合的频率为25～35hz，例如26hz、27hz、28hz、29hz、30hz、31hz、32hz、33hz或34hz等。

40、优选地，步骤(2)所述捏合的时间为5～10min，例如5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min或9.5min等。

41、优选地，步骤(3)所述抽真空的时间为5～10min，例如5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min或9.5min等。

42、优选地，步骤(3)所述捏合具体包括：现在频率为12～18hz(例如13hz、14hz、15hz、16hz或17hz等)下捏合2～3min(例如2.1min、2.2min、2.3min、2.4min、2.5min、2.6min、2.7min、2.8min或2.9min等)，再在频率为20～30hz(例如22hz、24hz、26hz或28hz等)下捏合10～30min(例如2.1min、2.2min、2.3min、2.4min、2.5min、2.6min、2.7min、2.8min或2.9min等)。

43、优选地，步骤(3)所述开炼的时间为10～30min，例如12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min或28min等。

44、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的丙烯酸系导热凝胶在硬盘光学精密设备、投影仪、笔记本电脑、通讯设备、高速海量存储驱动器、热管组件、汽车发动机控制设备或医疗电子设备中的应用。

45、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

46、本发明提供的丙烯酸系导热凝胶的制备原料包括丙烯酸酯类单体、引发剂、增塑剂和导热粉；所述丙烯酸导热凝胶的制备原料中无硅油成分，使用时不会析出硅油，更不会挥发硅氧烷，进而不会对电路造成污染，更不会造成电路短路，且可以制备成针管装，十分适合自动化点胶生产，同时还具有压缩减震，界面热阻低和热传导效果好的优点，适合在电子设备中使用。