[发明专利]一种电气绝缘相变导热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热界面相变导热材料，特别是涉及一种电气绝缘相变导热材料，以及该导热材料的制备方法。

背景技术

高温将会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产生有害影响，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10%，50℃时的寿命只有25℃时的1/6。导热性能的提高通常伴随着散热性能的优化。可见散热对于电子设备的小型化、密集化及提高其精度至关重要。为了解决发热电子元器件的散热问题，通常使用散热器对元器件进行散热。但是，限于现有的工业生产技术，在电子元器件表面与散热器之间存在着极细微的凹凸不平的界面缝隙，界面缝隙中的空气会增加界面热阻，阻碍热量传导，严重影响电子元器件的整体散热效果。

热界面导热材料是一种普遍用于电子元器件散热的材料，主要用于填补电子元器件表面与散热器接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少接触热阻，提高器件散热效率。相变导热材料是其中主要的一种。

相变导热材料是热量增强聚合物，具有较高导热率、低热阻等特点，设计用于使电子元器件和与之相连的散热片之间的热阻值降低到最小，这一热阻小的通道使散热片的性能达到最佳，能有效填充界面间的空隙，祛除界面间空气，将散热器功效提高40%多。

传统的相变导热材料是利用聚合物技术，以有机高分子材料、导热填料及石蜡相变填料混合制成。由于材料不绝缘，在高温下相变为液体，经过多次挤压，有可能导致金属与金属接触，难以满足部分电子元器件与散热器之间的绝缘要求，容易造成电子元器件的短路。因此，传统的相变导热材料不能作为电气绝缘材料来使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气绝缘相变导热材料及其制备方法，本发明的导热材料使用时可以直接贴合到电子元器件板上，具有优异的电气绝缘性能，击穿电压可以达到6000Vac/mm，经多次挤压后不会造成电子元器件短路，可以作为电气绝缘材料使用。

本发明的电气绝缘相变导热材料是一种高分子复合材料，其由下述重量百分比的原料制备得到：双组份加成型液体硅橡胶4%～12%，石蜡-丙烯酸相变微胶囊10%～30%，导热粉体50%～70%，硅烷偶联剂1%～2%，乙烯基封端硅油10%～25%。

其中，所述的导热粉体是由大、中、小三种粒径的导热粉体按照6～7﹕2～3﹕1的重量比组成，所述大粒径导热粉体的颗粒尺寸为70μm～80μm，中粒径导热粉体的颗粒尺寸为30μm～40μm，小粒径导热粉体的颗粒尺寸为0.5μm～1μm。

进一步地，所述的导热粉体是氧化铝、氮化铝、碳化硅中的一种或几种的任意比例混合物。

上述原料中，所述的硅烷偶联剂优选KH-570。

所述的双组份加成型液体硅橡胶的粘度为12万cst、硬度30（shore A），其中A、B组分的重量比为100﹕1。

所述的石蜡-丙烯酸相变微胶囊是以石蜡为芯材、丙烯酸为壁材，采用原位聚合法制备得到的相变微胶囊，微胶囊呈球形，粒径40μm～50μm，相变温度50℃～60℃，相变潜热≥140J/g。

优选地，所述的乙烯基封端硅油是由粘度为20000cst～30000cst的乙烯基封端硅油和粘度为3000cst～4000cst的乙烯基封端硅油按照2～3﹕6的重量比组成的混合物。

本发明电气绝缘相变导热材料的制备方法是在所述重量百分比的导热粉体中加入所述重量百分比的硅烷偶联剂，常温常压下搅拌得到改性导热粉体；将所述重量百分比的乙烯基封端硅油加入所述重量百分比双组份加成型液体硅橡胶的A组分中混合均匀，再加入上述改性导热粉体和所述重量百分比的石蜡-丙烯酸相变微胶囊，及双组份加成型液体硅橡胶的B组分，于80Pa～150Pa真空度下搅拌混合得到胶料，硫化成型得到相变微胶囊导热材料。

更具体地，本发明所述的电气绝缘相变导热材料可以采用下述方法制备：

1).以石蜡为芯材、丙烯酸为壁材，采用原位聚合法制备得到石蜡-丙烯酸相变微胶囊；

2).分别将颗粒尺寸70μm～80μm的大粒径导热粉体、颗粒尺寸30μm～40μm的中粒径导热粉体、颗粒尺寸0.5μm～1μm的小粒径导热粉体于200℃烘烤30h～40h除去水分后，按照6～7﹕2～3﹕1的重量比混合得到导热粉体原料；

3).向所述重量百分比的步骤2)的导热粉体中加入所述重量百分比的硅烷偶联剂，常温常压下高速搅拌得到改性导热粉体；

4).将所述重量百分比的乙烯基封端硅油加入所述重量百分比的双组份加成型液体硅橡胶的A组分中混合均匀，以降低液体硅橡胶的粘度；