本发明涉及热界面材料技术领域，尤其涉及一种导热相变材料及其制备方法。
背景技术：
相变材料(PCM，Phase Change Material)包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。其中，相变温度在20～80℃之间的相变材料在吸热、储热方面具有很广泛的用途，但是现有的该相变温度范围的PCM大多成本高、导热性能差，不利于其推广应用。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种导热相变材料，旨在提供一种导热率高的导热相变材料。
为实现上述目的，本发明提供一种导热相变材料，所述导热相变材料含有树脂基体、导热填料、及偶联剂，所述树脂基体为氢化改性蜡粉、蒎烯树脂改性蜡及季戊四醇酯改性蜡中的至少一种。
优选地，按重量份，所述导热相变材料包含：树脂基体5.5～17.5份、导热填料57.5～70.7份、及偶联剂0.3～1.5份。
优选地，所述导热填料为氮化硼、氧化铝粉、氮化铝、氧化锌、碳化硅、银粉、铝粉、铜粉、银包铝粉、银包铜粉、及氧化铝包覆银粉中的至少一种。
优选地，所述偶联剂为铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯、氯酸三苄酯及异丁基三乙氧基硅中的至少一种。
优选地，所述导热相变材料还包含重量份为0～0.3份的抗老化剂，所述抗老化剂为2，8-二叔丁基-4-甲基苯酚、丁基羟基茴香醚、叔丁基对苯二酚及二丁基羟基甲苯中的至少一种。
优选地，所述导热相变材料还包含重量份为8～12份的补强剂，所述补强剂为活性晶须硅、气相白炭黑及纳米碳酸钙中的至少一种。
优选地，所述导热相变材料还包含重量份为14～18份的增粘剂和/或重量份为1.5～6.0份的阻燃剂，所述增粘剂为双马来酰亚胺改性丁腈橡胶、环氧改性丁腈橡胶、氢化改性丁腈橡胶及松香改性丁腈橡胶中的至少一种，所述阻燃剂为氢氧化铝粉、三聚氰胺磷酸盐及聚多磷酸盐中的至少一种。
优选地，所述导热相变材料为厚度为0.1～0.5mm，宽度为15～240mm的卷材。
本发明还提出一种导热相变材料的制备方法，包括以下步骤：
将基体树脂、偶联剂、导热填料加入搅拌釜，加热使所述基体树脂熔融，并搅拌得到混合物，其中，所述树脂基体为氢化改性蜡粉、蒎烯树脂改性蜡及季戊四醇酯改性蜡中的至少一种；
对搅拌釜进行抽真空处理，得到熔融流体；
对所述熔融流体进行成型处理，得到所述导热相变材料。
优选地，所述将基体树脂、偶联剂、导热填料加入搅拌釜的步骤，还包括添加抗老化剂、补强剂、增粘剂及阻燃剂中的至少一种到搅拌釜。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明技术方案选用的氢化改性蜡粉、蒎烯树脂改性蜡、季戊四醇酯改性蜡的储热密度大，热化学稳定性好，且其熔点为50～75℃，与电子元件工作温度一致，导热相变材料在该温度范围内发生固-液转变，吸收大量的热量，从而降低电子元件的温度；导热填料分散于树脂基体中，形成导热网链，大大提高树脂基体的导热性能；偶联剂用于改善导热填料与树脂基体的界面相容性，降低导热填料与树脂基体界面间的热阻。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种导热相变材料，所述导热相变材料含有树脂基体、导热填料、及偶联剂，所述树脂基体为氢化改性蜡粉、蒎烯树脂改性蜡及季戊四醇酯改性蜡中的至少一种。
将该导热相变材料填充于电子元件和散热基板的间隙中，将电子元件产生的热传导到散热基板，进而传导到周围环境中。
本发明技术方案选用的氢化改性蜡粉，蒎烯树脂改性蜡，季戊四醇酯改性蜡的储热密度大，热化学稳定性好，且其熔点为50～75℃，与电子元件工作温度一致，导热相变材料在该温度范围内发生固-液转变，吸收大量的热量，从而降低电子元件的温度；导热填料分散于树脂基体中，形成导热网链，大大提高树脂基体的导热性能；偶联剂用于改善导热填料与树脂基体的界面相容性，降低导热填料与树脂基体界面间的热阻。
按重量份，所述导热相变材料包含：树脂基体5.5～17.5份、导热填料57.5～70.7份、及偶联剂0.3～1.5份。
本发明技术方案中树脂基体、导热填料、偶联剂及抗老化剂以一定比例混合，制得的导热相变材料综合性能达到最佳。
所述导热填料为氮化硼、氧化铝粉、氮化铝、氧化锌、碳化硅、银粉、铝粉、铜粉、银包铝粉、银包铜粉、及氧化铝包覆银粉中的至少一种。
优选地，导热填料的粒径为0.1～70μm。
本发明技术方案中的导热填料可选用陶瓷类，如氮化硼、氮化铝、碳化硅，由于其特殊的晶体结构，导热系数较高；金属氧化物类，如氧化铝、氧化锌，具有较高的性价比；金属粉，如银粉、铝粉、铜粉、银包铝粉、银包铜粉、氧化铝包覆银粉，金属中的自由电子发生碰撞能够传导能量，从而导热。导热填料的添加，有效增大了导热相变材料的比表面积，显著地提高热端初始温度的吸收速率和导热相变材料的导热率，起到快速吸热、传热的效果。
所述偶联剂为铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯、氯酸三苄酯及异丁基三乙氧基硅中至少的一种。
本发明技术方案的偶联剂在导热填料与树脂基体之间形成桥键，有效改善作为无机物的导热填料与作为有机物的树脂基体的相容性，从而降低二者的接触热阻，提高导热相变材料的导热性能。
所述导热相变材料还包含重量份为0～0.3份的抗老化剂，所述抗老化剂为2，8-二叔丁基-4-甲基苯酚、丁基羟基茴香醚、叔丁基对苯二酚及二丁基羟基甲苯中的至少一种。
本发明技术方案的2，8-二叔丁基-4-甲基苯酚、丁基羟基茴香醚、叔丁基对苯二酚及二丁基羟基甲苯能够防止导热相变材料被氧化，用于减缓导热相变材料在高温工作环境中的老化进程，延长其使用寿命。
所述导热相变材料还包含重量份为8～12份的补强剂，所述补强剂为活性晶须硅、气相白炭黑及纳米碳酸钙中的至少一种。
本发明技术方案的导热相变材料发生相变后，转变为液态，活性晶须硅、气相白炭黑及纳米碳酸钙作为补强剂，能够增强导热相变材料液化后的强度。
所述导热相变材料还包含重量份为14～18份的增粘剂和/或重量份为1.5～6.0份的阻燃剂，所述增粘剂为双马来酰亚胺改性丁腈橡胶、环氧改性丁腈橡胶、氢化改性丁腈橡胶及松香改性丁腈橡胶中的至少一种，所述阻燃剂为氢氧化铝粉、三聚氰胺磷酸盐及聚多磷酸盐中的至少一种。
本发明技术方案的双马来酰亚胺改性丁腈橡胶、环氧改性丁腈橡胶、氢化改性丁腈橡胶及松香改性丁腈橡胶作为增粘剂，能够起到防沉和增稠的作用，防止导热相变材料吸热液化后导热填料聚集沉降。阻燃剂的加入有效提高导热相变材料的阻燃性能，增强安全性。
所述导热相变材料为厚度为0.1～0.5mm，宽度为15～240mm的卷材。
本发明技术方案的导热相变材料为经过压延成型制得的卷材，厚度较小，能够填充于电子元件与散热器之间的空隙中，根据实际需要裁切为不同形状和尺寸。
本发明还提供一种导热相变材料的制备方法，包括以下步骤：
将基体树脂、偶联剂、导热填料加入搅拌釜，加热使所述基体树脂熔融，并搅拌得到混合物，其中，所述树脂基体为氢化改性蜡粉，蒎烯树脂改性蜡及季戊四醇酯改性蜡中的至少一种；
将搅拌釜进行抽真空处理，得到熔融流体；
对所述熔融流体进行成型处理，得到所述导热相变材料。
优选地，将所述熔融流体冷却至80～120℃后，进行压延成型处理。
本发明技术方案将基体树脂、偶联剂、导热填料加热至100～150℃，使得基体树脂熔融，同时搅拌，便于导热填料和偶联剂在基体树脂中分散均匀；而后将混合物温度降至80～120℃，便于后续的成型处理。
所述将基体树脂、偶联剂、导热填料加入搅拌釜的步骤，还包括添加抗老化剂、补强剂、增粘剂及阻燃剂中的至少一种到搅拌釜。
本发明技术方案导热相变材料添加有抗老化剂、补强剂、增粘剂及阻燃剂，能够提高导热相变材料的抗老化性能，物理强度，防止导热填料沉降以及阻燃性能。
实施例一：
称取氢化改性蜡粉37.5g，活性晶须硅50g，双马来酰亚胺改性丁腈橡胶80g，2，8-二叔丁基-4-甲基苯酚1.5g于搅拌釜中，加热搅拌120分钟，转速为55～65rpm，温度为150℃；
在搅拌釜中加入铝酸三甲酯7.5g，搅拌30分钟，转速为35～40rpm；
在搅拌釜中加入三聚氰胺磷酸盐9g，搅拌30min，转速为20～30rpm；
在搅拌釜中加入银包铝粉314.5g，搅拌10min，转速为18～25rpm；
刮壁，搅拌120min，抽真空脱去气泡；
将物料降温至120℃，搅拌、抽真空，持续30min，得到熔融流体；
将上述熔融流体压延成型，得到厚度为0.2mm，宽度为240mm的卷材，冷却后即为所述的导热相变材料。
实施例二：
称取蒎烯树脂改性蜡27.5g，活性晶须硅60g，松香改性丁腈橡胶70g，叔 丁基对苯二酚0.5g于搅拌釜中，加热搅拌120分钟，转速为55～65rpm，温度为100℃；
在搅拌釜中加入氯酸三苄酯2.5g，搅拌30分钟，转速为35～40rpm；
在搅拌釜中加入氢氧化铝粉7.5g，搅拌30min，转速为20～30rpm；在搅拌釜中加入银包铜粉332g，搅拌10min，转速为18～25rpm；刮壁，搅拌120min，抽真空脱去气泡；
将物料降温至80℃，搅拌、抽真空、持续30min，得到熔融流体；
将上述熔融流体进行压延成型，得到厚度为0.5mm，宽度为120mm的卷材，冷却后即为所述的导热相变材料。
实施例三：
称取季戊四醇酯改性蜡30g，活性晶须硅40g，环氧改性丁腈橡胶90g，丁基羟基茴香醚1.0g于搅拌釜中，加热搅拌120分钟，转速为55～65rpm，温度为120℃；
在搅拌釜中加入铝酸三异丙酯5g，搅拌30分钟，转速为35～40rpm；
在搅拌釜中加入聚多磷酸盐15g，搅拌30min，转速为20～30rpm；
在搅拌釜中加入氧化铝包覆银粉319g，搅拌10min，转速为18～25rpm；
刮壁，搅拌120min，抽真空脱去气泡，将物料降温至100℃，搅拌、抽真空、持续30min，得到熔融流体；
将上述熔融流体压延成型，得到厚度为0.1mm，宽度为15mm的卷材，冷却后即为所述的导热相变材料。
将上述导热相变材料经可靠性测试，对比各性能的变化，上述实施例结果如下表1所示。
表1导热相变材料测试结果
老化实验结果表明，导热相变材料的热阻老化前后几乎没有改变，也没有异样变化，表明产品具有很好的稳定性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包含在本发明的专利保护范围内。