[发明专利]绝缘导热垫片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种绝缘导热垫片，包括绝缘导热材料、高分子聚合物与粘结剂，所述绝缘导热材料为二维片状结构，所述二维片状结构沿着该绝缘导热垫片的厚度方向取向，所述高分子聚合物呈丝状，将二维片状结构相互连接，最终贯穿于所述绝缘导热垫片内部，所述二维导热填料选自氮化硼、氮化铝、碳化硅中的至少一种。

技术领域

本发明涉及导热散热材料、导热界面材料、热管理材料等领域。

背景技术

在5G基站、笔记本电脑、高功率LED显示器等电子器件中，需要散热器将加热元件产生的热量及时散发，以保证电子器件的运行稳定性。大多数情况下，发热元件与散热器之间需要设置导热垫片，用于降低界面热阻。随着电子器件功率的大幅提升，普通的导热垫片(导热系数一般在10W/(m·K)以下)已经远远不能满足散热需求。

专利文献CN109891578A公开了一种垂直排列高导热碳纤维为主要导热填料的导热垫片，其导热系数可以达到25W/(m·K)及以上。然而，这些高导热垫片中主要的导热填料均具有较高的导电性，在应用时存在引起电子器件短路的风险。

另一方面，氮化硼、碳化硅、氮化铝等二维导热材料在具有较高的导热性能同时兼具绝缘性。若采用片状的氮化硼、碳化硅和氮化铝，并使它们在导热垫片中沿着厚度方向进行排列，可以得到绝缘导热垫片。此外，对于二维导热填料来讲，片径越大，所得导热垫片的导热性能越高。然而，片状材料在粘结剂例如有机硅胶中的填充量普遍较小，且较大的片径会进一步增加填充难度，最终得到的垫片导热性能往往并不理想。

因此，亟需提供一种兼具绝缘性和优异导热性的导热垫片及其制备方法。

发明内容

鉴于上述诸问题，本发明提供一种具有绝缘且导热性优异的导热垫片，其既可以实现二维片状高导热绝缘填料的高填充量，又可以填充片径较大的二维高导热绝缘填料，并且能够保证二维片状高导热填料沿着厚度方向进行排列，因此在提供优异导热性的同时还保证了绝缘性，能够避免电子器件短路问题。另外，本发明还提供一种制备该绝缘导热垫片的方法。

根据本发明的一个方面，提供一种绝缘导热垫片，其具有二维导热填料、网络结构与粘结剂，其中高分子丝状物首先将二维导热填料相互连接，并最终贯穿于整个体系中形成网络结构，从而提升了整体的力学性能；同时，二维导热的填料沿着该绝缘导热垫片的厚度方向取向。

其中，所述二维导热填料占比50wt％-92wt％，优选60wt％-80wt％，更优选65wt％-75wt％。

其中，所述网络结构由高分子聚合物拉丝形成。

其中，所述高分子聚合物占比1wt％-5wt％，优选为2wt％-4wt％。

其中，所述粘结剂占比5wt％-49wt％，优选为15wt％-40wt％，更优选20wt％-30wt％。

其中，所述二维导热填料选自氮化硼、氮化铝、碳化硅中的至少一种。

其中，所述二维导热填料在片径5-300μm，优选10-200μm，最优为20-50μm。

其中，所述高分子聚合物选自PI、PE、PP、PS、PA、PTFE、ABS、PET、PVDF中的至少一种，并且优选地所述高分子聚合物为拉丝级。

其中，所述粘接剂选自聚氨酯、丙烯酸树脂、有机硅胶中的至少一种。

其中，所述有机硅胶为液体有机硅胶，选自α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、α,ω-二羟基聚甲基(3,3,3-三氟丙基)硅氧烷、α,ω-二乙基聚二甲基硅氧烷、氰基硅氧基硅烷中的至少一种。

其中，所述绝缘导热垫片，其厚度为0.25-5mm，优选0.5-2mm。