[发明专利]一种碳纳米管/微膨石墨复合导热硅脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管/微膨石墨复合导热硅脂及其制备方法，主要适用于大功率电子元器件封装散热等领域。

背景技术

导热硅脂是一种高导热有机硅材料，可在-50~300℃温度下长期保持膏状，广泛应用于高功率电子元器件发热体与散热基座之间，有效地降低了界面接触热阻。随着电子元器件向大功率化、集约化发展，对导热系数高、热稳定性优异、析油值低的高性能导热硅脂需求越来越大。

微膨胀石墨作为一类成本极为低廉的石墨层间化合物（GIC），由于具有丰富的多尺度孔隙结构，较大的比表面积，结构松散，多孔而弯曲，表面能提高、吸附石墨力增强，蠕虫状石墨之间可自行嵌合，柔软性、回弹性和可塑性均得到很大的提升。其优异的导热性、柔软性、回弹性和可塑性，为制备性能优异的导热材料提供了方向。但是现有技术中还没有关于将微膨石墨应用于导热硅脂材料中研究，如何将微膨石墨应用在导热硅脂材料中并发挥其优异导热性、柔软性、回弹性和可塑性，值得我们进行研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于大功率电子元器件封装散热用的碳纳米管/微膨石墨复合导热硅脂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种碳纳米管/微膨石墨复合导热硅脂。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种碳纳米管/微膨石墨复合导热硅脂的制备方法，具体包括以下步骤：

S1.将微膨石墨浸渍在硝酸铁水溶液中，超声震荡一定时间后过滤，真空干燥，将干燥后的材料置于炉内，在保护气体氛围下升温至650~700℃，然后通入C2H2气体，保温40~50min，然后在保护气体氛围下冷却至室温，得碳纳米管/微膨石墨复合材料，备用；

S2.取400份的无水乙醇放入到反应釜内，取3~8%导热填料的偶联剂加入到反应釜内，恒温60~100℃、100~300r/min搅拌10~30min，得乙醇溶液；

S3.将步骤S1中的复合材料加入到乙醇溶液中，超声搅拌2~4h，待乙醇蒸发完全，得改性复配导热填料；

S4.将60~90份步骤S3中导热填料、甲基苯基硅油10～30份、甲基苯基硅油体积份的0.1％～1％的交联剂、0.1～1份的结构改善剂、0.1～1份的抗氧剂加入到密炼机内，在80℃、10r/min，95℃、20r/min，115℃、30r/min情况下各密炼40～60min，得到复合导热硅脂。

优选地，步骤S1所述微膨石墨制备步骤包括：

S11.取鳞片石墨和微晶石墨质量比为2~3:1进行球磨，球磨过程球料比为3~5:1，球磨时间为6~8h，转速为200~300r/min，至粒度200~300目，为混合料；其中，所述鳞片石墨含碳量不低于85%，所述微晶石墨为郴州市鲁塘石墨粉，其碳含量为70~80%；

S12.将S11所得混合料置于马弗炉中，在保护气体氛围下按升温速率为5~20℃/min升温至350℃~400℃，保温10~30min，空冷至室温待用；

S13.将S12热处理之后的混合料进行化学插层处理，得可膨胀混合石墨；

S14.将S13所得可膨胀混合石墨在400~500℃下进行膨化处理2~5min，得微膨石墨。

优选地，步骤S13所述化学插层处理步骤包括：

S131.将高氯酸与步骤S12所得混合粉体按液固比为10～30：1L/Kg混合搅拌均匀；

S132.按所述混合粉体与高锰酸钾的质量比为1：2～8加入高锰酸钾，在室温下搅拌均匀后，升温至30～60℃继续搅拌反应1～3.0h；

S133.加入去离子水使所述反应装置内的温度升高至60～100℃，再继续搅拌反应1～3.0h；

S134.过滤，然后对过滤物进行洗涤、干燥，得可膨胀混合石墨。

优选地，步骤S1中硝酸铁水溶液的浓度为0.1~0.2mol/L，超声震荡时间为0.5~3h，真空干燥温度为90℃，真空干燥时间为8~12h，保护气氛为氮气、氩气中的一种。

优选地，步骤S2所述的偶联剂为：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)：γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)＝1:1。

优选地，步骤S4所述的交联剂按过氧化二异丙苯(DCP)与三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)质量份1:1组合得。

优选地，步骤S4所述的结构改善剂为气相二氧化硅。

优选地，步骤S4所述的抗氧剂为二异辛基苯胺。