[发明专利]一种计算机散热用碳纳米管掺杂导热硅脂及其制备方法

说明书

本发明属于导热硅脂技术领域，具体涉及一种计算机散热用碳纳米管掺杂导热硅脂及其制备方法。本发明对单壁碳纳米管依次经过酸化形成羧基、氯化亚砜酰氯化、与巯基苯胺形成酰胺，最终经异氟尔酮二异氰酸酯对巯基封端制备出有机改性碳纳米管；本发明制备出的有机改性碳纳米管作为导热硅脂的填料极大改善了导热硅脂的散热性能，导热率可达到6.98 W/(m.K)。

技术领域

本发明属于导热硅脂技术领域，具体涉及一种计算机散热用碳纳米管掺杂导热硅脂及其制备方法。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，作为计算机系统核心的中央处理器(Centralprocessing unit,CPU)的运算速度越来越快，其发热量也随之增大。如果CPU散热不好，温度过高,很容易导致计算机在运行过程中出现热启动，死机等问题。因此，为CPU提供良好的散热系统是保证计算机正常工作的重要条件之一。

导热硅脂是含有硅油的膏状物，不同的导热硅脂有着不同的导热性能。由于制造工艺的限制，在CPU和散热片之间即使是很光滑的面-面接触也不可避免地存在一定空隙，而空隙的存在将严重地影响CPU的散热效果。人们通常用导热硅脂填充在这些空隙中，以保证CPU和散热片之间的良好接触，增大接触面积，最终达到提高传热效率的目的。因此，导热硅脂散热性能的好坏对CPU的散热将有着关键的影响。

碳纳米管具有高导热率，分子动力学模拟计算的单壁碳管(SWNT)的室温热导率高达6600W/(m.K)，试验测试出多壁碳纳米管(MWNT)的室温热导率达3000W/(m.K)，所以碳纳米管通常作为导热硅脂的添加剂用来改善导热硅脂的热导率；南昌大学刘俊峰等人(材料科学与工程学报，2009年，27(2):271-273，碳纳米管/导热硅脂复合材料的导热性能)中对碳纳米管依次进行酸化、酯化后作为添加剂添加到AS-610B导热硅脂中，其导热系数由改性前的0.385W/(m.K)提高到0.725W/(m.K)；华北电力大学陈川等人(中国胶黏剂，2017年，26(8):42-47，碳纳米管/氮化硼导热硅脂的制备及其导热性能研究)以甲基硅油为基础油、无水乙醇为分散剂、CNTs(多壁碳纳米管)/BN(氮化硼)混杂物为导热填料,制备出CNTs/BN复合导热硅脂；加入CNTs(多壁碳纳米管)后复合导热硅脂的热导率由0.6117W/(m.K)提高到0.6994W/(m.K)，提高了14.3％。

目前虽有多种碳纳米管制备的导热硅脂，其热导率也较碳纳米管掺杂改性前有所提高，但最终制备出的导热硅脂热导率仍较低，所以如何对碳纳米管进行修饰改性制备出高热导率的导热硅脂是目前技术研发的重要方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种高热导率的计算机散热用碳纳米管掺杂导热硅脂，本发明对单壁碳纳米管依次经过酸化形成羧基、氯化亚砜酰氯化、与巯基苯胺形成酰胺，最终经异氟尔酮二异氰酸酯对巯基封端制备出有机改性碳纳米管；本发明制备出的有机改性碳纳米管作为导热硅脂的填料极大改善了导热硅脂的散热性能，导热率可达到6.98W/(m.K)。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种有机改性碳纳米管的制备方法，所述有机改性碳纳米管由浓硫酸和浓硝酸酸化在单壁碳纳米管上引入羧基、氯化亚砜与羧基反应形成酰氯、对巯基苯胺与酰氯形成酰胺，最后经异氟尔酮二异氰酸酯封端制备而成；

优选的，有机改性碳纳米管的制备方法具体包括如下步骤：

1)将20mg单壁碳纳米管置于25ml浓硫酸和浓硝酸的混合液(浓硫酸/浓硝酸＝3：1)中超声回流反应6-8h，然后降温至室温后在3000rpm下离心，水洗至滤液成中性后在90℃下真空干燥至恒重得羧基碳纳米管；FT-IR(KBr):1730cm^-1的羰基特征峰；在酸性条件下，在单壁碳纳米管的表面引入羧基；