[发明专利]导热垫片及其制备方法

说明书

本发明提供一种导热垫片，包括导热填料和增强材料，所述导热填料为沿着导热垫片厚度方向排列的二维导热填料，所述增强材料为高分子聚合物拉丝形成的丝状物和/或高分子聚合物拉丝形成的丝状物经热处理后形成的炭质丝状物，所述高分子丝状物和/或炭质丝状物将二维导热填料紧密相连，形成填料/高分子和/或填料/炭丝网络结构。

技术领域

本发明涉及导热散热材料、导热界面材料、热管理材料等技术领域，具体地涉及导热垫片及其制备方法。

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，散热器能够将加热元件产生的热量及时散发，从而保证了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10W/m/K以下)已经远远不能满足散热需求。专利文献JP6646836B2公开了使用扁平石墨粉取向制备高导热垫片。然而，单一石墨粉填料难以高度填充，往往需要添加普通导热填料以构建足够的导热网络。普通导热填料对导热性能的提升效果有限，同时还增加了导热垫片的密度和硬度。对于石墨粉而言，片径越大，导热效果越好。而专利文献JP6646836B2中所用石墨粉片径集中在20-400μm范围内，如果采用更大片径的石墨粉，则会引起导热垫片开裂。

因此，可以提供一种增强手段，既可以实现单一石墨粉高填充量，又可以填充更大片径的石墨粉。对此，专利文献CN110437807A公开了一种仅使用高分子纤维与片状导热填料相结合，通过辊压的方式制备了导热垫片。但是，仅仅采用高分子纤维与导热填料制备的垫片，其内部结合力较弱，硬度较大，导致使用石墨粉、石墨烯、氮化硼等二维片状导热填料时，仅能得到平面方向高导热性能的垫片，而不足以制成厚度方向高导热性能的垫片。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种导热垫片，包括导热填料和增强材料，所述导热填料为沿着厚度方向排列的二维导热填料，所述增强材料为高分子聚合物拉丝形成的丝状物和/或高分子聚合物拉丝形成的丝状物经热处理后形成的炭质丝状物，所述高分子丝状物和/或炭质丝状物将二维导热填料紧密相连，形成填料/高分子和/或填料/炭丝网络结构。

可选地，导热垫片中二维导热填料占比50wt.％-90wt.％，优选60wt.％-80wt.％，占比低于50wt.％则由于二维导热填料过少，导热效果较差，高于90wt.％，则由于二维导热填料过多而引起导热垫片不能成型。

可选地，高分子聚合物占比0.3wt.％-5wt.％，优选为1wt.％-3wt.％，含量低于0.3wt.％，则不能形成有效的网络结构，含量高于5wt.％，则造成垫片硬度显著增大。

可选地，所述导热垫片中的二维导热填料所述二维导热填料包括10-1000μm范围的片径的二维导热填料，其中，片径分布在10-100μm与100-1000μm之间的比例为0.1-9.0，优先为0.5-2.0。

可选地，所述高分子聚合物，包括PE、PP、PS、PA、PTFE、ABS、PET、PBT、PVDF、POM、聚苯醚、聚砜等中的至少一种；高分子聚合物等级优选为拉丝级。

可选地，还包括粘结剂，所述填料/高分子和/或填料/炭丝网络结构贯穿于所述粘结剂中，并与之紧密结合。

可选地，粘结剂的占比5wt.％-49.7wt.％，优选为15wt.％-40wt.％。

可选地，所述的粘接剂包括环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂和有机硅胶中的一种或多种；从可压缩性、压缩回弹性、硬度、填缝效果等角度考虑，优选为有机硅胶；所述有机硅胶，优选液体有机硅胶；所述液体有机硅胶，可以包括聚二甲基环硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、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、氰基硅氧基硅烷和α,ω-二乙基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。