[发明专利]一种导热屏蔽有机硅材料及其制备方法

说明书

一种导热屏蔽有机硅材料及其制备方法，具体公开了一种导热屏蔽的有机硅复合膜材料，其中包含了导热柔性材料，在导热柔性材料中具有石墨膜芯材和/或石墨烯膜芯材，其特征在于，石墨膜或石墨烯膜芯材为呈波浪状或瓦楞状的石墨膜或石墨烯膜，且石墨膜或石墨烯膜与复合膜材料的延展方向平行；优选地，所述导热柔性材料为液体硅橡胶；更优选地，所述的液体硅橡胶由聚乙烯基硅氧烷、交联剂、催化剂、抑制剂和表面处理剂制成。本发明的方法制备方法简单，材料容易获得，同时取得了优异的导热和屏蔽效果。

技术领域

本发明涉及有机硅材料领域，具体涉及一种导热屏蔽多功能有机硅材料及其制备方法。

背景技术

第五代移动通信(5G)是面向2020年信息社会需求的新一代移动通信系统，具有频谱利用率高、数据流量大、网络耗能低、可靠性高和时延短等特点，是物联网、无人驾驶、远程医疗、人工智能等新一代信息技术应用创新的基础。5G通信技术的突破和应用场景的扩大，将促进智能终端的革命性发展，给多功能聚合物复合材料产业发展带来了新的机遇。随着智能终端不断向超高系统集成、小型化和高密度化发展，特别是三维集成封装技术受到了广泛的认可以后，高性能的导热、导电、屏蔽性能聚合物复合材料获得越来越广泛的关注。目前,三维集成封装技术在多方面都取得了突破性的进展，然而仍然存在由于内部复杂电磁环境导致的电可靠性问题，以及由于堆叠芯片增大了功率密度导致的热可靠性问题。因此，针对这些问题开发一种导热屏蔽多功能的复合材料已成为新一代电子产品迫切需要解决的关键问题。

随着科技的发展，聚合物复合材料在各个领域获得了越来越广泛的应用，如导热界面材料、导电橡胶材料及电磁屏蔽材料等。这是因为与金属材料相比，聚合物复合材料自身轻质、柔性、可压缩、耐腐蚀等优势。一般来说，聚合物复合材料是通过在聚合物基材中添加所需性能(如导热、导电、电磁屏蔽)的填料制备而成的。为了获得较高的导热、导电性能，填料的添加体积分数要达到60％以上，以确保填料间互相接触构成连通的导热、导电网络。大量导热填料的加入不仅增加了成本和重量，还会使材料的弹性下降、硬度增加，而导热性能却很难得到明显提升。

石墨烯自从被发现以来由于其具有诸多优异性能(如优异的导电性能、导热性能、吸波性能等)而受到广泛关注，其超高的热导率(～5000W/mK)使得石墨烯在热管理领域具有巨大的应用前景。但目前可大规模量产的石墨烯原料都是粉体状态，石墨烯的片径一般在20μm以下，片径过于细小，作为导热导电填料单独使用也难以实现大量添加。另外，单独使用石墨烯作为填料并不利于导热导电网络的构建，考虑到目前高质量石墨烯粉体的生产成本依然较高，单独利用石墨烯制备高性能导热导电复合材料并不理想。因此，如何利用石墨烯材料构造轻质高导热导电屏蔽的复合材料已成为当前多功能聚合物复合材料研究和发展的重要方向。

现有有机硅热界面材料的制备技术主要是通过在有机硅材料添加密度比较大的导热无机粉体，或在然后通过粒子之间的紧密堆积构造导热通道，这需要大量的不同粒径的粉体才可以实现导热性能，且导热颗粒之间存在较多的接触热阻，导致无法获得轻质高热导率的热界面材料。

发明内容

鉴于背景技术存在的技术问题，本发明摒弃传统的导热粉体与有机硅直接混合制备有机硅热界面材料的方法，提出构造一种高导热的瓦楞状石墨/石墨烯骨架，然后在间隙中填充柔软的有机硅，这种方法有效降低和消除了粉体之间导热网络通道时的接触热阻，实现垂直方向的高热导率；同时，由于石墨/石墨烯膜的致密性、导电吸波特性，从而获得具有高导热和屏蔽性能的有机硅石墨膜复合材料。本发明的另一目的还在于提供一种高导热屏蔽的多功能有机硅热界面材料的制备方法。

具体地，本发明一个方面提供了一种导热屏蔽的有机硅复合膜材料，其中包含了导热柔性材料，在导热柔性材料中具有石墨膜芯材和/或石墨烯膜芯材，其特征在于石墨膜或石墨烯膜芯材为呈波浪状或瓦楞状的石墨膜或石墨烯膜，且石墨膜或石墨烯膜与复合膜材料的延展方向平行。

进一步地，所述导热柔性材料为液体硅橡胶。