一种高导热阻燃材料、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高导热阻燃材料、制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]现阶段，由于LED、CPU、各种芯片及其他发热元件不断的微型化，功率不断提高，而热量却不能及时有效的散发出去，热量的长时间积累会对器件造成损坏。为了及时有效的将LED、CPU及各种芯片和发热体运行时产生的热量散发出去，经常会用到弹性体导热垫片；目前，高导热弹性体垫片通常由大量填充导热填料来提高导热性能，而大量导热填料的填充会造成垫片的强度下降、硬度提高的问题出现。现阶段，由于纳米石墨片具有优越的导热性能，开始受到人们的关注，然而其大量填充会降低垫片的绝缘性能，而氧化铝由于价格便宜、绝缘性能良好，被广泛用作导热填料，此高导热阻燃弹性垫片预用在OLED照明和OLED高功耗显示器上。相关高导热垫片的状况以及存在的问题主要如下:
专利号CN 101982502 A中提及一种热界面材料及其制备方法，运用等离子体对液体硅橡胶包覆的氧化铝进行处理，制备得到导热垫片，然而该方法制备的垫片没有阻燃性能，且导热性能不高，导热仅为1.3ff/m.k。
[0003]专利号CN 103627179 A中提及一种含有石墨烯的高导热硅橡胶复合材料及其制备方法，将石墨烯和氧化铝共混物直接加入到硅橡胶制备了导热垫片，其制备的导热垫片并没有阻燃性能，且导热性能不高，为1.4ff/m.k。
[0004]专利号CN 103819902 A中公开了一种以硅橡胶为热界面的高导热弹性复合填料及制备方法，将碳纳米管和石墨烯与金属氧化铝简单共混加入前驱体溶液中，采用微波加热沉积法将复合材料沉积，最后将所得悬浊液进行过滤干燥，得到导热复合材料，该方法只是将填料简单的共混，并没有对填料进行处理，且制备的复合材料没有阻燃性能。
[0005]专利号CN101168620A中公开了一种阻燃导热硅橡胶，其将氧化铝和氢氧化铝加入到硅橡胶中，固化制备复合材料，其并没有对填料进行处理，且导热性能不高，仅为1.1ff/m.k。
[0006]专利号中CN 103723705 A中公开了一种石墨烯/纳米铝复合物及其制备方法，其应用领域不属于导热领域，另外此种制备方法制作出的“石墨烯”并不是通常定义上的石墨烯；并且此种制备方法并不会产生纳米铝，氢氧化铝在200摄氏度时开始分解为氧化铝和水，氧化铝是非常稳定的物质，比如蓝宝石，在800摄氏度以上温度也只能变成α、Y型氧化铝，不会生成纳米铝，300摄氏度的条件更不可能产生纳米铝，所以此专利的可行性非常有限。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高导热阻燃材料、制备方法及其应用。
[0008]本发明提供一种高导热阻燃材料，所述高导热阻燃材料的成分包括I?5质量份的纳米石墨片和100?500质量份的氧化铝粉体，二者相互混合均匀，且所述纳米石墨片的表面还包覆有氢氧化铝包覆层。
[0009]所述纳米石墨片的厚度为50nm?10nm,直径为5Mm?1Mm ;氧化招粉体为粒径小于等于10Mffl的球形氧化铝颗粒；所述氢氧化铝包覆层均匀包覆于纳米石墨片的表面，该氢氧化招包覆层的厚度为1nm?50nm。
[0010]本发明还提供一种高导热阻燃材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)选用I?5质量份的纳米石墨片，在十二烷基硫酸钠溶液中进行超声处理并过滤、干燥；
(2)将干燥后的纳米石墨片进行等离子处理，再置于硝酸铝溶液中，并加入氨水进行反应，待反应完全后过滤、干燥，将干燥后的产物与100?500质量份的氧化铝粉体进行混合，混合后得到高导热阻燃材料。
[0011]本发明还提供一种高导热阻燃弹性垫片，应用所述的高导热阻燃材料制备而成，其所述高导热阻燃弹性垫片的成分包括I?5质量份的纳米石墨片、100?500质量份的氧化铝粉体、100?200质量份的液体硅橡胶、I?4质量份的含氢硅油交联剂、0.1?I质量份的阻聚剂和0.5?3质量份的钼催化剂，以上各种成分相互混合均匀，且所述纳米石墨片的表面还包覆有氢氧化铝包覆层。
[0012]所述纳米石墨片的厚度为50nm?10nm,直径为5Mm?1Mm ;氧化招粉体为粒径小于等于10Mffl的球形氧化铝颗粒；所述氢氧化铝包覆层均匀包覆于纳米石墨片的表面，该氢氧化招包覆层的厚度为1nm?50nm。
[0013]本发明还提供一种高导热阻燃弹性垫片的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤:(I)选用I?5质量份的纳米石墨片，在十二烷基硫酸钠溶液中进行超声处理并过滤、干燥；
(2)将干燥后的纳米石墨片进行等离子处理，再置于硝酸铝溶液中，并加入氨水进行反应，待反应完全后过滤、干燥，将干燥后的产物与100?500质量份的氧化铝粉体进行混合，混合后得到待用填料；
(3)称取100?200质量份的液体硅橡胶置于搅拌机中搅拌，并依次加入I?4质量份的含氢娃油交联剂、0.1?I质量份的阻聚剂和0.5?3质量份的钼催化剂；
(4)将步骤(2)中得到的待用填料也加入搅拌机中，再进行搅拌混合，然后置于模具中进行加热、固化，即得到高导热阻燃弹性垫片。
[0014]所述步骤(I)处理后的纳米石墨片的厚度为50 nm?10nm,直径为5Mm?1Mm ；超声处理的功率为500W?900W，超声处理的时间为Ih?12h。
[0015]所述步骤(2)中氧化铝粉体为粒径为小于等于10Mffl的球形氧化铝颗粒；所述硝酸铝溶液的浓度为100g/L?500g/L ;所述等离子体进行等离子处理的功率为800W?1000W，等离子处理的时间3h?5h。
[0016]所述步骤(3)中液体硅橡胶的粘度为500cs?200000cs。
[0017]所述步骤(3)中的交联剂、阻聚剂、钼催化剂的纯度均大于等于95%。
[0018]本发明具有的优点在于:
本发明提供一种高导热阻燃材料、制备方法及其应用，通过超声处理使纳米石墨片剥离开来，增加了导热通路，提高了导热性能；通过等离子体处理使纳米石墨片表面具有了缺陷点；通过化学处理，使氢氧化铝包覆在了纳米石墨片的表面，具有了阻燃性能，且进一步提高了导热性能；将氧化铝与氢氧化铝包覆的纳米石墨片加入到硅橡胶中制备得到的导热阻燃垫片，其具有硬度低、导热性能好和阻燃性能良好等优点，可以很好的解决电子行业中的散热问题。
【附图说明】
[0019]图1:球形氧化铝扫描电镜照片；
图2:等尚子处理后的纳米石墨片的表面形貌图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0021]本发明提供一种高导热阻燃材料，所述高导热阻燃材料的成分包括I?5质量份的纳米石墨片和100?500质量份的氧化铝粉体，二者相互混合均匀，且所述纳米石墨片的表面还包覆有氢氧化铝包覆层。
[0022]所述纳米石墨片的厚度为50nm?10nm,直径为5Mm?10Mm。氧化招粉体为粒径小于等于10Mffl的球形氧化铝颗粒。所述纳米石墨片经过一系列处理而使其表面包裹有氢氧化招包覆层，该氢氧化招包覆层的厚度为1nm?50nm。
[0023]本发明提供一种高导热阻燃材料的制备方法，包括以下步骤:
(I)选用I?5质量份的纳米石墨片，在浓度为10g/L?20g/L的十二烷基硫酸钠溶液中进行超声处理，超声处理的功率为500W?900W，超声处理的时间为Ih?12h。超声处理完成后进行过滤，将过滤后的纳米石墨片置于鼓风干燥箱中于55°C?65°C温度下干燥3h~5h。经过上述处理后的纳米石墨片如图2所不，其厚度为50nm?10nm,直径为5Mm?ιομπ?ο
[0024](2)将干燥后的纳米石墨片置于功率为800W?1000W的等离子体中进行等离子处理，等离子处理的时间3h~5h，并将等离子处理后的纳米石墨片置于100g/L?500g/L的硝酸铝溶液中，在搅拌的过程中，加入浓度为lg/L?8g/L的氨水，充分搅拌至铝离子反应完全；然后过滤产物，将过滤后的产物在鼓风干燥箱中55°C?65°C下处理2h~3h，并将处理后的产物与100?500质量份氧化铝粉体进行混合，混合后得到高导热阻燃材料。所述氧化铝粉体为粒径小于10Mffl的球形氧化铝颗粒，如图1所示。所述硝