[发明专利]一种导热胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种导热胶及其制备方法和应用。导热胶的制备方法是将硅烷偶联剂溶液与石墨烯依次进行混合和固液分离，得到固相；然后对所述固相进行低温干燥，得到硅烷改性石墨烯；所述固相低温干燥的温度为‑10～‑30℃；然后将所得硅烷改性石墨烯与端羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、氮化铝和有机锡催化剂混合，得到基膏；再将基膏与硫化剂混合，得到导热硅胶。本发明利用硅烷偶联剂对石墨烯进行处理，配合低温干燥，能够提高石墨烯在基膏中分散的均匀性，为石墨烯发挥导热作用提供基础；本发明将硅烷改性石墨烯与氮化铝配合作用，能提高导热胶的导热性。实施例结果表明，本发明按照上述方案能够得到导热系数为6.0W/(m·K)导热胶。

技术领域

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种导热胶及其制备方法和应用。

背景技术

随着集成技术和微电子封装技术的发展，电子元器件和电子设备的物理尺寸却逐渐趋向于小型化、微型化，而电子元器件的总功率密度不断增长，电子元器件运行过程中产生的热量迅速积累，从而导致电子器件周围的热流密度迅速增加，生成高温环境，这必然会影响电子元器件和电子设备的使用性能。可以说，电子元器件的散热问题是当前电子元器件和电子设备制造领域进一步发展所面临的的一大难题。

目前一种主要的散热方式是给大功率元器件装上散热器，散热器与电子元器件之间用导热胶连接，利用导热胶将电子元器件产生的热量传递到散热器，再通过散热器散发出去，这一过程中导热胶导热系数的高低直接影响了散热效率。

普通导热胶是导热硅胶，该类物质通过在硅酮低聚物中添加导热填料的方式制备得到，导热硅胶的导热系数需要依靠增加导热填料添加量而提高，但过多导热填料的添加会影响导热胶的粘度，导致导热硅胶无法正常使用，不得不通过增加硅油的方式降低硅胶的粘度，而硅油在高温条件下容易析出，影响电子元器件的性能。

随后，人们将导热性能优异的石墨烯应用到导热胶中，利用绝缘化处理后的石墨烯减少导热填料的用量，在不影响导热胶粘度的基础上，提高导热胶的导热系数。上述方案虽然可以在一定程度上提高导热胶的导热系数，但在实际大规模制备过程中，所得导热胶的导热性能仍不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导热胶及其制备方法和应用，本发明提供的导热胶的制备方法能够得到导热性能较好的导热胶，可作为电子器件导热胶使用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种导热胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅烷偶联剂溶液与石墨烯依次进行混合和固液分离，得到固相；然后对所述固相进行低温干燥，得到硅烷改性石墨烯；所述低温干燥的温度为-10～-30℃；

(2)将所述步骤(1)得到的硅烷改性石墨烯与端羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、氮化铝和有机锡催化剂混合，得到基膏；

(3)在无水条件下，将所述步骤(2)得到的基膏与硫化剂混合，得到导热胶。

优选的，所述步骤(1)中硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂与石墨烯的质量比为0.8～1.5:1。

优选的，所述步骤(2)中硅烷改性石墨烯、端羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、氮化铝和有机锡催化剂的质量比为1～2:100:0.5～1.0:50～80:0.5～1.0。

优选的，所述氮化铝的平均粒径为1～2μm。

优选的，所述有机锡催化剂包括二醋酸二丁基锡和/或二月桂酸二丁基锡。

优选的，所述步骤(3)中基膏与硫化剂的质量比为100:0.5～0.8。

优选的，所述步骤(3)中硫化剂包括含氢硅油和甲基硅油。

优选的，所述含氢硅油和甲基硅油的质量比为1:2.5～4。