本發(fā)明屬于界面材料領(lǐng)域，涉及一種粘性可控的導(dǎo)熱界面材料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：隨著電子器件變得越來(lái)越小，運(yùn)行速度越來(lái)越快，以熱形式散發(fā)的能量劇烈增加。業(yè)內(nèi)長(zhǎng)江導(dǎo)熱界面材料用于發(fā)熱器件上，轉(zhuǎn)移界面耗散的過多的熱量。而目前，在導(dǎo)熱界面材料領(lǐng)域，隨著行業(yè)的發(fā)展客戶對(duì)產(chǎn)品的要求出現(xiàn)了顯著的變化：首先，除了高導(dǎo)熱的要求外，客戶越來(lái)越關(guān)注材料的壓縮性能，特別是產(chǎn)品的可壓縮性、壓縮應(yīng)力和壓縮殘余應(yīng)力?？蛻粢蟛牧喜粌H要具有高可壓縮性，而且要有非常低的壓縮應(yīng)力和壓縮殘余應(yīng)力。這個(gè)要求越來(lái)越多的被定義為材料的功能性。其次，客戶越來(lái)越關(guān)注材料的應(yīng)用便利性。材料要容易剝離，同時(shí)沒有拉伸變形問題。再者，不同的客戶甚至是同一個(gè)客戶在使用同一款導(dǎo)熱墊片材料時(shí)，要求導(dǎo)熱墊片材料要有顯著不同的表面粘性來(lái)滿足其不同應(yīng)用場(chǎng)景需求。為了滿足客戶對(duì)材料的壓縮性要求，在材料配方設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常需要通過犧牲材料的導(dǎo)熱性來(lái)?yè)Q取，這會(huì)造成產(chǎn)品成本的增加。不僅如此，為了滿足客戶對(duì)材料的壓縮性要求，經(jīng)常要把材料的硬度控制在一個(gè)比較低的范圍，這又會(huì)導(dǎo)致材料難以剝離，很難應(yīng)用。為了解決以上問題，laird全新開發(fā)了一項(xiàng)導(dǎo)熱墊片材料表面粘性控制技術(shù)，通過在產(chǎn)品表面涂布有機(jī)硅樹脂實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的表面粘性的控制。但是多增加的表面涂布層會(huì)降低材料的導(dǎo)熱性，特別是對(duì)于厚度小于10mil超薄導(dǎo)熱界面材料。因此，研發(fā)一種新型的導(dǎo)熱界面材料，在滿足材料壓縮性能和粘性的同時(shí)還能保證材料的導(dǎo)熱性能迫在眉睫。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種粘性可控的導(dǎo)熱界面材料及其制備方法與應(yīng)用，該粘性可控的導(dǎo)熱界面材料具有良好的材料壓縮性能和導(dǎo)熱性能，熱阻小，且制備成本低。為了達(dá)到前述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種粘性可控的導(dǎo)熱界面材料，該粘性可控的導(dǎo)熱界面材料包括緊密粘合的導(dǎo)熱本體層和表面涂層，所述導(dǎo)熱本體層由有機(jī)硅樹脂和微米級(jí)導(dǎo)熱粉體按質(zhì)量比為5:95-40:60混合形成，所述表面涂層由有機(jī)硅樹脂和納米級(jí)導(dǎo)熱粉體按質(zhì)量比為60:40-99.99:0.01混合形成。在上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料中，所述有機(jī)硅樹脂可以為本領(lǐng)域常見的有機(jī)硅樹脂。上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料，通過控制表面涂層中有機(jī)硅樹脂的配方以及有機(jī)硅樹脂和導(dǎo)熱粉體的質(zhì)量比來(lái)實(shí)現(xiàn)粘性的控制。在上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料中，優(yōu)選地，所述微米級(jí)導(dǎo)熱粉體的形狀為塊狀、球形、無(wú)規(guī)則狀或者片狀。在上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料中，優(yōu)選地，所述納米級(jí)導(dǎo)熱粉體的形狀為塊狀、球形、單晶棒狀、晶須狀、纖維狀或者片狀。在上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料中，優(yōu)選地，所述微米級(jí)導(dǎo)熱粉體的d50＜200μm，所述納米級(jí)導(dǎo)熱粉體的d50＜40μm，且所述微米級(jí)導(dǎo)熱粉體的平均粒徑大于所述納米級(jí)導(dǎo)熱粉體的平均粒徑。其中，所述微米級(jí)導(dǎo)熱粉體的d50＞1μm。在上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料中，優(yōu)選地，所述表面涂層的厚度小于76μm，所述導(dǎo)熱本體層的厚度小于9mm。在上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱本體層的密度為1.5g/cm3-3.8g/cm3，所述表面涂層的密度為0.98g/cm3-3.0g/cm3，且所述表面涂層的密度小于所述導(dǎo)熱本體層的密度。在上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料中，優(yōu)選地，所述表面涂層在常溫下的粘度為50cp-800,000cp。該常溫的測(cè)試溫度為23℃。在上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料中，優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱本體層中的微米級(jí)導(dǎo)熱粉體包括氧化鋅、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、碳化硅、金屬粉體和碳材料中的一種或幾種的組合；優(yōu)選地，所述金屬粉體包括鋁粉，所述碳材料包括石墨烯；優(yōu)選地，所述氮化硼為六方單晶片狀結(jié)構(gòu)或六方單晶的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)；優(yōu)選地，所述碳材料為片狀或者纖維狀。在上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料中，優(yōu)選地，所述表面涂層中的納米級(jí)導(dǎo)熱粉體包括納米二氧化硅、納米氧化鋅、納米氮化鋁、納米金屬粉體和納米碳化硅中的一種或幾種的組合。優(yōu)選地，所述納米金屬粉體包括納米級(jí)鋁粉，也可以是其他具有導(dǎo)熱性的納米級(jí)金屬粉體。更優(yōu)選地，所述納米氧化鋅為單晶棒狀；所述納米二氧化硅為晶須狀。上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料對(duì)8mils導(dǎo)熱墊片散熱功率達(dá)0.122℃in2/w以上；其采用含有納米級(jí)導(dǎo)熱粉體的表面涂層，既達(dá)到了對(duì)導(dǎo)熱界面材料的表面粘性控制，同時(shí)又顯著減小對(duì)導(dǎo)熱界面材料熱性能的影響。本發(fā)明還提供上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料的制備方法，其包括以下步驟：將有機(jī)硅樹脂與微米級(jí)導(dǎo)熱粉體混合，形成層狀的界面材料本體膠；將有機(jī)硅樹脂與納米級(jí)導(dǎo)熱粉體混合，形成層狀的表面涂層的原料膠；將所述層狀的表面涂層的原料膠涂覆至所述層狀的界面材料本體膠的表面，然后壓膜成型、固化，形成緊密貼合的表面涂層與導(dǎo)熱本體層，得到所述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料。所述涂覆可以采用本領(lǐng)域常規(guī)手段實(shí)現(xiàn)。在上述制備方法中，所述將有機(jī)硅樹脂與微米級(jí)導(dǎo)熱粉體混合或?qū)⒂袡C(jī)硅樹脂與納米級(jí)導(dǎo)熱粉體混合形成表面涂層的原料膠可以采用本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)混膠的均勻性。所述壓膜成型和固化可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的固化手段，從而使形成的表面涂層與導(dǎo)熱本體層緊密貼合。在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述壓膜成型的溫度為100℃-150℃。在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述固化的溫度為100℃-150℃，時(shí)間為10min-40min。本發(fā)明提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料的制備方法，簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明還提供上述粘性可控的導(dǎo)熱界面材料在電子器件中作為填充散熱片的應(yīng)用，所述填充散熱片用于散熱芯片和結(jié)構(gòu)件殼體之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料及其制備方法與應(yīng)用包括以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料通過對(duì)所述微米級(jí)導(dǎo)熱粉體和所述納米級(jí)導(dǎo)熱粉體形貌及粒徑分布的控制，大幅減小了常規(guī)表面粘性控制技術(shù)導(dǎo)致的產(chǎn)品熱性能損失，對(duì)于厚度在0.5mm以下的低厚度導(dǎo)熱墊片產(chǎn)品效果尤其明顯，特別是對(duì)于厚度小于10mils的薄型導(dǎo)熱墊片界面材料，在保持良好粘度的同時(shí)，仍具有良好的材料壓縮性能和導(dǎo)熱性能，且熱阻小；(2)本發(fā)明提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料解決了消費(fèi)電子領(lǐng)域所使用的超薄導(dǎo)熱墊片材料應(yīng)用困難的問題，特別適用于智能手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品；(3)本發(fā)明提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料的制備方法使表面涂層與導(dǎo)熱本體層一次成型，在100℃-150℃溫度下進(jìn)行交聯(lián)固化反應(yīng)，制得表面粘性可控的導(dǎo)熱界面材料，制備方法簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明圖1是實(shí)施例1提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例1提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料的微米級(jí)導(dǎo)熱粉體球形氧化鋁的sem圖；圖3是實(shí)施例1提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料的納米級(jí)導(dǎo)熱粉體片狀氮化硼的sem圖。具體實(shí)施方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明可實(shí)施范圍的限定。實(shí)施例1本實(shí)施例提供一種粘性可控的導(dǎo)熱界面材的制備方法，其包括以下步驟：將有機(jī)硅樹脂和微米級(jí)導(dǎo)熱粉體球形氧化鋁按10:90的質(zhì)量比混合，充分混合均勻后制得本體膠材料；將有機(jī)硅樹脂與納米級(jí)導(dǎo)熱粉體片狀氮化硼按95:5的質(zhì)量比混合形成表面涂層的原料膠；將表面涂層的原料膠涂覆到導(dǎo)熱界面材料本體膠的表面，然后在室溫下一次壓膜成型，再在120℃溫度下固化25min，成緊密貼合的表面涂層3與導(dǎo)熱本體層2，得到粘性可控的導(dǎo)熱界面材料1，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，球形氧化鋁的掃描電鏡圖如圖2所示，該球形氧化鋁的d50為40μm；片狀氮化硼的掃面電鏡圖如圖3所示，該片狀氮化硼的d50為30μm；該粘性可控的導(dǎo)熱界面材料1的厚度為8mils，表面涂層3的厚度為1mil，密度為1.13g/cm3，導(dǎo)熱本體層2的厚度為7mils，密度為3.1g/cm3。將本實(shí)施例制得的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料1進(jìn)行常溫下的粘度測(cè)試、壓縮性能測(cè)試和導(dǎo)熱性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如表1所示。表1樣品序號(hào)表層粘度30psi壓力型變8mils下的熱阻℃·in2/w實(shí)施例1700cp15.3％0.122對(duì)比例160015.1％0.145對(duì)比例2/15.5％0.1由表1可知，本實(shí)施例制得的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料1的表面涂層3在常溫下的粘度為700cp，在30psi壓力型變?yōu)?5.3％，8mils的熱阻為0.122℃·in2/w。由上可知，本實(shí)施例制得的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料在保持良好粘度的同時(shí)，仍具有良好的材料壓縮性能和導(dǎo)熱性能，且熱阻小。鑒于該粘性可控的導(dǎo)熱界面材料具有的良好性能，本實(shí)施例還提供將其作為填充散熱片用于智能手機(jī)和平板電腦中，該散熱片用于散熱芯片和結(jié)構(gòu)件殼體之間。對(duì)比例1本對(duì)比例提供一種粘性導(dǎo)熱界面材的制備方法，其包括以下步驟：將有機(jī)硅樹脂和微米級(jí)導(dǎo)熱粉體球形氧化鋁按10:90的質(zhì)量比混合形成界面材料本體膠，然后在120℃溫度下固化25min成型，形成導(dǎo)熱本體層，再在導(dǎo)熱本體層的表面通過表面刷涂或者噴涂一層有機(jī)硅樹脂涂層，制得粘性導(dǎo)熱界面材；其中，微米級(jí)導(dǎo)熱粉體球形氧化鋁的d50分別為5μm和40μm；該粘性導(dǎo)熱界面材料的厚度為8mils，有機(jī)硅樹脂涂層的厚度為1mil，導(dǎo)熱本體層的厚度為7mils。對(duì)本對(duì)比例制得的粘性導(dǎo)熱界面材料進(jìn)行常溫下的粘度測(cè)試、壓縮性能測(cè)試和導(dǎo)熱性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如表1所示，該粘性導(dǎo)熱界面材料在常溫下的粘度為600cp，在30psi壓力型變?yōu)?5.1％，8mils的熱阻為0.145℃·in2/w。由實(shí)施例1與對(duì)比例1比較可知，實(shí)施例1制得的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料具有更好的導(dǎo)熱性能，且制備方法簡(jiǎn)單，一次成型。對(duì)比例2本對(duì)比例提供一種導(dǎo)熱界面材料的制備方法，其包括以下步驟：將有機(jī)硅樹脂和微米級(jí)導(dǎo)熱粉體-球形氧化鋁按10:90的質(zhì)量比混合形成界面材料本體膠，然后在120℃溫度下固化25min成型，制得導(dǎo)熱界面材；其中，微米級(jí)導(dǎo)熱粉體球形氧化鋁的d50分別為5μm和40μm；該導(dǎo)熱界面材料的厚度為8mils。對(duì)本對(duì)比例制得的導(dǎo)熱界面材料進(jìn)行壓縮性能測(cè)試和導(dǎo)熱性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如表1所示，該導(dǎo)熱界面材料在30psi壓力型變?yōu)?5.5％，8mils的熱阻為0.1℃·in2/w。由實(shí)施例1與對(duì)比例2比較可知，實(shí)施例1制得的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料的導(dǎo)熱性能接近沒有覆蓋表面涂層的導(dǎo)熱界面材料，即實(shí)施例1制得的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料具有接近導(dǎo)熱界面材料本體的導(dǎo)熱性能。由實(shí)施例1與對(duì)比例1-2可知，本發(fā)明提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料通過對(duì)所述微米級(jí)導(dǎo)熱粉體和所述納米級(jí)導(dǎo)熱粉體形貌及粒徑分布的控制，大幅減小了常規(guī)表面粘性控制技術(shù)導(dǎo)致的產(chǎn)品熱性能損失，對(duì)于厚度小于10mils的薄型導(dǎo)熱墊片界面材料，在保持良好粘度的同時(shí)，仍具有良好的材料壓縮性能和導(dǎo)熱性能，且熱阻??；為解決消費(fèi)電子領(lǐng)域所使用的超薄導(dǎo)熱墊片材料應(yīng)用困難的問題，提供了新思路，在智能手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景；且本發(fā)明提供的粘性可控的導(dǎo)熱界面材料的制備方法使表面涂層與導(dǎo)熱本體層一次成型，制備方法簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)前第1頁(yè)12