本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于功率型電子元器件、電子模組散熱系統(tǒng)，特別是一種熱界面材料。
背景技術(shù)：
：隨著電子元器件和電子模塊向高集成度，微型體積發(fā)展，發(fā)熱量越來(lái)越大，溫度升高帶來(lái)的運(yùn)行變慢和死機(jī)問(wèn)題越來(lái)越多，優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)變得越來(lái)越重要。在散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，芯片和模組產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱管、散熱片、金屬機(jī)殼導(dǎo)走釋放到外部環(huán)境中，熱界面材料應(yīng)用于芯片、熱管、散熱片以及機(jī)殼等連接處填補(bǔ)微小間隙，優(yōu)化散熱通道，幫助降低芯片和模組的工作溫度。熱界面材料包括導(dǎo)熱墊片，導(dǎo)熱膏，導(dǎo)熱相變材料和導(dǎo)熱絕緣片等，其中，導(dǎo)熱墊片以導(dǎo)熱系數(shù)高、可壓縮回彈、裝貼方便得到了普遍應(yīng)用。在局部應(yīng)用場(chǎng)合，不僅要求導(dǎo)熱，還要求導(dǎo)熱墊片能導(dǎo)電。因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品長(zhǎng)期工作后會(huì)積累灰層，在復(fù)雜的塑料、金屬件和灰層環(huán)境中，干燥的熱空氣流會(huì)使電子元件表面帶上靜電，靜電會(huì)影響微信號(hào)，積累更多的灰層。傳統(tǒng)的熱界面材料一般都絕緣，不考慮導(dǎo)電性，體積電阻率大于1Ω.cm,例如專(zhuān)利CN101151326A，CN101942122A和CN102051049A公開(kāi)的導(dǎo)熱材料。而傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料，導(dǎo)熱性不高，為了提高導(dǎo)熱系數(shù)，增加金屬填料用量，同時(shí)也增加了硬度，為了保持低的硬度，使用柔軟低交聯(lián)度的聚合物材料，這樣導(dǎo)熱墊片回彈性變差。導(dǎo)熱墊片需要一定回彈性，是因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品反復(fù)工作和停機(jī)，元器件會(huì)熱脹冷縮，熱界面間隙會(huì)反復(fù)縮小增大，當(dāng)開(kāi)機(jī)工作時(shí)溫度高間隙縮小，導(dǎo)熱墊片被壓縮，當(dāng)停機(jī)溫度降低時(shí)間隙增大，如果墊片不能回彈，那么導(dǎo)熱墊片和芯片或散熱片之間會(huì)留下間隙，間隙逐漸增大，散熱可靠性越來(lái)越差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的主要是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種能迅速導(dǎo)走靜電，具備良好的回彈性、不會(huì)因?yàn)闊崦浝淇s而產(chǎn)生散熱間隙的導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：一種柔性可回彈的導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物，由如下成分組成：聚醚胺100份，環(huán)狀碳酸酯5-125份，抗氧劑1010為0.5-5份，鈦酸酯偶聯(lián)劑3-9份，彈性微粉100-300份，導(dǎo)電導(dǎo)熱粉300-900份；其中，所述的環(huán)狀碳酸酯為聚醚胺的固化劑，所述的彈性微粉為硫化后，導(dǎo)熱導(dǎo)電硅橡膠經(jīng)過(guò)破碎加工而成且邵氏硬度A在25-40之間的、粒徑在100-1000目之間的細(xì)粉。作為對(duì)上述一種柔性可回彈的導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物的進(jìn)一步描述，所述的聚醚胺為分子量在2000到5000之間的氨基封端的聚醚多元醇。作為對(duì)上述一種柔性可回彈的導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物的進(jìn)一步描述，所述的環(huán)狀碳酸酯化合物為帶環(huán)氧基團(tuán)的小分子化合物或高聚物在預(yù)設(shè)條件下而與二氧化碳反應(yīng)合成所得。作為對(duì)上述一種柔性可回彈的導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物的進(jìn)一步描述，所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑包括異丙氧基三油酸酰氧基鈦酸酯，異丙氧基三硬脂酸酰氧基鈦酸酯。作為對(duì)上述一種柔性可回彈的導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物的進(jìn)一步描述，所述的導(dǎo)熱導(dǎo)電粉用于增加聚合物的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，包括表面鍍鎳的金屬鋁粉、表面鍍鎳的金屬銅粉，表面鍍銀的銅粉以及銀粉、銀納米線、石墨烯微片中的一種或者幾種混合物，導(dǎo)熱導(dǎo)電粉的粒徑在0.5～80微米。一種柔性可回彈的導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物的制備方法，包括如下步驟：在捏合機(jī)中先加入聚醚胺100份、環(huán)狀碳酸酯10-80份、抗氧劑1010為0.5-5份、鈦酸酯偶聯(lián)劑3-5份進(jìn)行捏合及攪拌20分鐘，再加入導(dǎo)熱導(dǎo)電粉300-900份，抽真空混合攪拌30分鐘，最后加入彈性微粉100-300份，抽真空混合攪拌20分鐘得到導(dǎo)電導(dǎo)熱漿料，利用流延或壓延方式進(jìn)行成型得到設(shè)定厚度的導(dǎo)電導(dǎo)熱片材，然后在85℃烘箱中恒溫硫化得到柔性可回彈的導(dǎo)電導(dǎo)熱性復(fù)合材料。作為對(duì)上述一種柔性可回彈的導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物的制備方法的進(jìn)一步描述，所述的彈性微粉按以下方法制備：準(zhǔn)備鍍鎳鋁粉或鍍銀銅粉，與石墨烯微片按9:1的比例預(yù)先在高速混合機(jī)中以2000轉(zhuǎn)/分鐘混合20分鐘后得到混合導(dǎo)熱導(dǎo)電粉；向捏合機(jī)中加入100份可室溫硫化的液體硅橡膠、硅烷偶聯(lián)劑KH560以及分批次加入300-700份混合導(dǎo)熱導(dǎo)電粉，抽真空捏合攪拌2h讓材料均勻混合，然后在室溫放置24h自然硫化得到邵氏硬度A為25-40的導(dǎo)熱導(dǎo)電硅橡膠；再將硫化后的導(dǎo)電導(dǎo)熱硅橡膠用粉碎機(jī)粉碎并過(guò)篩網(wǎng)得到粒徑在100-1000之間的彈性微粉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：在發(fā)熱芯片與散熱片、散熱機(jī)殼、熱管之間長(zhǎng)期緊密貼覆、使用該柔軟可回彈的導(dǎo)熱墊片，能迅速導(dǎo)走靜電，柔軟的導(dǎo)熱墊片充分貼合熱界面幫助散熱，而且在反復(fù)開(kāi)機(jī)停機(jī)過(guò)程中，其良好的回彈性不會(huì)因?yàn)闊崦浝淇s而產(chǎn)生散熱間隙。使用聚醚胺等柔性聚合物增加導(dǎo)熱導(dǎo)電粉體添加量，提高了導(dǎo)熱系數(shù)和降低體積電阻率，增加導(dǎo)電性，同時(shí)保證低硬度；而添加彈性微粉則可提高導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物的回彈性。另外，使用聚醚胺和環(huán)狀碳酸酯固化體系，能避免傳統(tǒng)聚氨酯體系中異氰酸酯與聚合物或填料中水分發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳而降低導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)電性，避免殘留TDI、MDI、HDI污染環(huán)境，危害人體呼吸系統(tǒng)。具體實(shí)施方式為了更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，給出下述制備實(shí)例。但本發(fā)明的范圍并不局限于此。本發(fā)明中，柔性可回彈的高導(dǎo)熱導(dǎo)電性墊片組合物如下，聚醚胺100份；環(huán)狀碳酸酯5-125份；抗氧劑Irganox1010為0.5-5份；鈦酸酯偶聯(lián)劑2-10份；彈性微粉100-300份；導(dǎo)電導(dǎo)熱粉300-900份；上述組合物中所述的聚醚胺為分子量在2000到5000之間的氨基封端的聚醚多元醇，例如可采用D2000為2000分子量的二官能度聚醚胺，XJT-5000為5000分子量的三官能度聚醚胺。上述組合物中的環(huán)狀碳酸酯化合物由帶環(huán)氧基團(tuán)的小分子化合物或高聚物在一定條件下和二氧化碳反應(yīng)合成所得，環(huán)氧基團(tuán)和二氧化碳在高壓和催化劑的作用下可生成環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)。帶環(huán)氧基團(tuán)的小分子化合物或高聚物可為三羥甲基丙烷縮水甘油醚，蓖麻油縮水甘油醚，聚丙二醇二縮水甘油醚等。該環(huán)狀碳酸酯包括但不限于三羥甲基丙烷縮水甘油醚與二氧化碳合成所得的三羥甲基丙烷三環(huán)碳酸酯，以及聚丙二醇二縮水甘油醚與二氧化碳合成所得的聚丙二醇二環(huán)碳酸酯。上述聚醚胺與環(huán)狀碳酸酯化合物反應(yīng)得到非異氰酸酯聚氨酯，完全避免了傳統(tǒng)工藝中殘余TDI、MDI、HDI等小分子化合物污染空氣，危害人的健康，更重要的是固化過(guò)程中不會(huì)有反應(yīng)性的氣泡產(chǎn)生，因?yàn)閭鹘y(tǒng)異氰酸酯固化劑固化受空氣中潮氣以及原材料吸附水的影響，異氰酸酯和水反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，在制品中形成氣孔，將會(huì)降低導(dǎo)熱和導(dǎo)電性。100份聚醚胺中所需環(huán)狀碳酸酯化合物的量為5-125份，優(yōu)選地采用10-80份。上述的鈦酸酯偶聯(lián)劑，其分子的一端可與導(dǎo)電粉表面吸附水所產(chǎn)生的羥基發(fā)生反應(yīng)而吸附在粉體表面，另一端則溶于聚醚胺和環(huán)碳酸酯，以增加導(dǎo)電導(dǎo)熱粉在聚醚胺、碳酸酯以及液體硅橡膠中的分散性。該鈦酸酯偶聯(lián)劑包括但不限于異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯,異丙氧基三硬脂酸酰氧基鈦酸酯。鈦酸酯偶聯(lián)劑相對(duì)100份聚醚胺的添加量為2-10份，最佳為3-5份。上述導(dǎo)熱導(dǎo)電粉用于增加聚合物的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，包括表面鍍鎳的金屬鋁粉、表面鍍鎳的金屬銅粉，表面鍍銀的銅粉以及銀粉、銀納米線、石墨烯微片等中的一種或者幾種混合物。導(dǎo)熱導(dǎo)電粉粒徑在0.5～80微米，導(dǎo)熱導(dǎo)電粉相對(duì)100份聚醚胺的添加量為300-900份。柔性可回彈的高導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物的制備過(guò)程如下:按上述比例在捏合機(jī)中先加入聚醚胺、環(huán)狀碳酸酯、抗氧劑Irganox1010、鈦酸酯偶聯(lián)劑捏合攪拌20分鐘，再加入導(dǎo)電導(dǎo)熱粉，抽真空混合攪拌30分鐘，最后加入彈性微粉，抽真空混合攪拌20分鐘得到導(dǎo)電導(dǎo)熱漿料，利用流延或壓延方式進(jìn)行成型得到一定厚度的導(dǎo)電導(dǎo)熱片材，然后在85℃烘箱中恒溫硫化得到柔性可回彈的導(dǎo)電導(dǎo)熱性復(fù)合材料。而彈性微粉為硫化后，硬度在邵氏A25-40之間的導(dǎo)熱導(dǎo)電硅橡膠經(jīng)過(guò)破碎加工而成的、粒徑在100-1000目之間的細(xì)粉。該彈性微粉按以下方法制備：鍍鎳鋁粉(或鍍鎳銅粉)和石墨烯微片按9:1的比例預(yù)先在高速混合機(jī)中以2000轉(zhuǎn)/分鐘混合20分鐘得到混合導(dǎo)熱導(dǎo)電粉；向捏合機(jī)中加入100份可室溫硫化的液體硅橡膠，硅烷偶聯(lián)劑KH560以及分批加入的300-700份混合導(dǎo)電粉，抽真空捏合攪拌2h，讓導(dǎo)電粉和液體硅橡膠均勻混合，然后在室溫放置24h自然硫化得到硬度邵氏A25-40的彈性導(dǎo)熱導(dǎo)電硅橡膠，該導(dǎo)熱導(dǎo)電硅橡膠的回彈性很好。將硫化后的導(dǎo)電導(dǎo)熱橡膠用粉碎機(jī)粉碎并過(guò)篩網(wǎng)，得到粒徑在100-1000目之間的導(dǎo)熱導(dǎo)電彈性微粉。彈性微粉相對(duì)100份聚醚胺的添加量為100-300份。固硅烷偶聯(lián)劑KH560可幫助導(dǎo)熱導(dǎo)電粉在液體硅橡膠中分散，同時(shí)KH560中的環(huán)氧基團(tuán)能與聚醚胺中的氨基反應(yīng)，讓彈性微粉與非異氰酸酯酯聚氨酯連在一起，賦予柔性導(dǎo)熱導(dǎo)電墊片組合物回彈性。具體實(shí)施例一根據(jù)上述制備方法，在捏合機(jī)中加入100份聚醚胺D2000,，鈦酸酯分散劑TCA-KTTO2.5份，抗氧劑Irganox1010為1份且抽真空混合均勻，加入50微米鎳包覆的鋁粉450份，然后加入300目導(dǎo)電導(dǎo)熱彈性微粉100份混合均勻，最后加入6份環(huán)碳酸酯固化劑TMPTri-C5抽真空攪拌均勻得到導(dǎo)熱導(dǎo)電漿料。然后將導(dǎo)電導(dǎo)熱漿料通過(guò)輥壓成片，并放置在80℃恒溫烘箱中硫化1-5小時(shí)得到導(dǎo)熱導(dǎo)電復(fù)合材料。具體實(shí)施例二根據(jù)上述制備方法，在捏合機(jī)中加入100份聚醚胺XJT-509(T-3000)，鈦酸酯分散劑TCA-KTTO1.9份，抗氧劑Irganox1010為1.5份抽真空混合均勻，加入65微米銀包覆的銅粉550份，然后加入500目導(dǎo)電導(dǎo)熱彈性微粉200份混合均勻，最后加入25份環(huán)碳酸酯固化劑PPO-Bis-C5抽真空攪拌均勻得到導(dǎo)熱導(dǎo)電漿料。然后將導(dǎo)電導(dǎo)熱漿料通過(guò)輥壓成片，并放置在80℃恒溫烘箱中硫化2小時(shí)得到導(dǎo)熱導(dǎo)電復(fù)合材料。具體實(shí)施例三根據(jù)上述制備方法，在捏合機(jī)中加入100份聚醚胺D2000，鈦酸酯分散劑TCA-KTTO，抗氧劑Irganox10101份抽真空混合均勻，加入60微米鎳包覆的銅粉470份，然后加入導(dǎo)電導(dǎo)熱彈性微粉200份混合均勻，最后加入6份環(huán)碳酸酯固化劑TMPTri-C5抽真空攪拌均勻得到導(dǎo)熱導(dǎo)電漿料。然后將導(dǎo)電導(dǎo)熱漿料通過(guò)輥壓成片，并放置在80℃恒溫烘箱中硫化2小時(shí)得到導(dǎo)熱導(dǎo)電復(fù)合材料。在傳統(tǒng)工藝制備柔性導(dǎo)電導(dǎo)熱復(fù)合材料中，其步驟及成分如下：在捏合機(jī)中加入100份2000分子量的聚醚多元醇D2000，鈦酸酯分散劑TCA-KTTO，抗氧劑Irganox10101份抽真空混合均勻，加入50微米鎳包覆的銅粉450份，然后加入導(dǎo)電導(dǎo)熱彈性微粉200份混合均勻，最后加入6份HDI-三聚體固化劑抽真空攪拌均勻得到導(dǎo)熱導(dǎo)電漿料。然后將導(dǎo)電導(dǎo)熱漿料通過(guò)輥壓成片，并放置在80℃恒溫烘箱中硫化2小時(shí)得到導(dǎo)熱導(dǎo)電復(fù)合材料。以下對(duì)前述的多種實(shí)施例中的導(dǎo)電導(dǎo)熱復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試用電阻測(cè)試儀測(cè)試導(dǎo)電-導(dǎo)熱復(fù)合材料的電阻率用湘潭DR-III型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀測(cè)試導(dǎo)熱系數(shù)，用shore00硬度計(jì)測(cè)試導(dǎo)電導(dǎo)熱復(fù)合材料的硬度，并將5mm厚的導(dǎo)電導(dǎo)熱復(fù)合材料壓縮到3mm，記錄回彈時(shí)間。性能參數(shù)實(shí)施例一實(shí)施例二實(shí)施例三傳統(tǒng)工藝體積電阻率(Ω.cm)0.080.0230.020.12導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.K)2.12.452.271.89Shore00硬度計(jì)45526048回彈時(shí)間(秒)15910無(wú)回彈從表中數(shù)據(jù)看出，本發(fā)明中的柔性導(dǎo)熱導(dǎo)電復(fù)合材料比傳統(tǒng)工藝制備的柔性導(dǎo)電導(dǎo)熱材料在導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和回彈性上更好。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3