CN108302973A - 一种阻燃相变散热结构及其制作方法 - Google Patents

一种阻燃相变散热结构及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃相变散热结构及其制作方法，包括铝箔，所述铝箔的顶面上涂覆有阻燃导热硅胶层，其底面上涂覆有相变材料层。所述相变材料层由按重量份计的以下原料制备而成：聚异丁烯15‑20份、石蜡10‑15份、氢氧化铝20‑40份、氢氧化镁20‑40份、偶联剂0.5‑1份、分散剂0.5‑1份。本发明阻燃相变散热结构具有导热性好、阻燃性好、柔韧可压缩的特点，同时还具有相变储能特性。

Description

一种阻燃相变散热结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种散热结构，具体涉及一种阻燃相变散热结构及其制作方法。
背景技术
散热片是一种给电器中的易发热电子元件散热的装置，多由铝合金，黄铜或青铜做成板状，片状，多片状等，如电脑中CPU中央处理器要使用相当大的散热片，电视机中电源管，行管，功放器中的功放管都要使用散热片。一般散热片在使用中要在电子元件与散热片接触面涂上一层导热硅脂，使元器件发出的热量更有效地传导到散热片上，再经散热片散发到周围空气中去。
现有技术中大都采用金属散热片，金属散热片虽然本身导热系数高，但是界面性质很差，与热源接触时有很大的接触热阻，不能很好的将热量从热源传递到金属，从而影响散热。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是在于提供一种阻燃相变散热结构及其制作方法，该阻燃相变散热结构具有导热性好、阻燃性好、柔韧可压缩的特点，同时还具有相变储能特性。
本发明的第二个目的是为了提供供一种阻燃相变散热结构及其制作方法的制作方法。
实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种阻燃相变散热结构，包括铝箔，其特征在于，所述铝箔的顶面上涂覆有阻燃导热硅胶层，其底面上涂覆有相变材料层；
相变材料层由按重量份计的以下原料制备而成：聚异丁烯15-20份、石蜡10-15份、氢氧化铝20-40份、氢氧化镁20-40份、偶联剂0.5-1份、分散剂0.5-1份。
作为优选，所述阻燃导热硅胶层由重量份计的以下原料制备而成：甲基乙烯基硅橡胶2-8份、乙烯基硅胶15-20份、二甲基硅油18-25份、含氢硅油0.5-2份、铂金催化剂0.5-1份、氢氧化铝20-40份、氢氧化镁20-40份、纳米二氧化硅10-20份、中空玻璃微珠10-20份。
作为优选，所述氢氧化铝与氢氧化镁的重量比为1.2-2:1。
作为优选，所述氢氧化铝与氢氧化镁的重量比为1.5:1。
作为优选，所述纳米二氧化硅的粒径为1.5-10nm。
作为优选，所述中空玻璃微珠的粒径为30-50μm。
优选的，所述相变材料层的导热系数为1.5-2.0w/mk，相变温度为50-60℃。
作为优选，所述铝箔的厚度为0.02-0.04mm，所述阻燃导热硅胶的厚度为0.03-0.8mm，所述相变材料层的厚度为0.03-0.8mm。
实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种阻燃相变散热结构的制作方法，其特征在于，包括：
备料步骤：分别称取铝箔、阻燃导热硅胶基料、相变材料基料；
硫化步骤：将备料步骤中的阻燃导热硅胶基料均匀涂覆于铝箔的顶面上，放置于隧道炉中进行硫化，硫化完成后，形成阻燃导热硅胶层；
热涂覆步骤：将备料步骤中的相变材料基料均匀热涂覆于完成硫化步骤后的铝箔的底面上，控制温度为65-75℃，形成相变材料层，即得到阻燃相变散热结构。
作为优选，硫化步骤中，硫化的过程的参数设置为：一区温度为125℃，二区温度为135℃，三区温度为140℃，四区温度为145℃，每个温度区的硫化时间均为1.5分钟。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的阻燃相变散热结构的铝箔，具有优异的导热性能。铝的导热系数也达到270w/mk，具有强大的散热功能。另外由于铝箔表面附着有阻燃导热硅胶层，导热硅胶层为弹性体，具有很好的柔韧性和可压缩性，同时铝箔表面附着的相变材料层，具有从固相到液相的相转变过程，在相变过程中将产生吸收大量的潜热，能够较好地解决短时、周期性工作的大功率设备或受周期性好热流密度影响设备的温度控制问题，本发明的相变材料层添加了氢氧化铝、氢氧化镁，具有优异的阻燃效果。因此，该阻燃相变散热结构具有导热性好、阻燃性好、柔韧可压缩的特点，同时还具有相变储能特性。
2、本发明的阻燃导热硅胶层中添加了氢氧化铝、氢氧化镁，具有优异的阻燃效果，同时还添加了纳米二氧化硅、中空玻璃微珠，大幅度提高了耐高温性。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，以下实施例中，除特殊说明外，所有原料均可从市场购得。
实施例1：
一种阻燃相变散热结构的制作方法，包括：
备料步骤：分别称取铝箔、阻燃导热硅胶基料、相变材料基料；其中，所述阻燃导热硅胶层由重量份计的以下原料制备而成：甲基乙烯基硅橡胶6份、乙烯基硅胶18份、二甲基硅油20份、含氢硅油1份、铂金催化剂0.8份、氢氧化铝30份、氢氧化镁20份、纳米二氧化硅15份、中空玻璃微珠15份。
硫化步骤：将备料步骤中的阻燃导热硅胶基料均匀涂覆于铝箔的顶面上，放置于隧道炉中进行硫化，硫化完成后，形成阻燃导热硅胶层；硫化的过程的参数设置为：一区温度为125℃，二区温度为135℃，三区温度为140℃，四区温度为145℃，每个温度区的硫化时间均为1.5分钟。这样设计，能够使导热硅胶在固化过程中与铝箔稳固连接为一体。
热涂覆步骤：将备料步骤中的相变材料基料均匀热涂覆于完成硫化步骤后的铝箔的底面上，控制温度为70℃，形成相变材料层，即得到阻燃相变散热结构。相变材料层由按重量份计的以下原料制备而成：聚异丁烯18份、石蜡2份、氢氧化铝30份、氢氧化镁20份、偶联剂0.8份、分散剂0.8份。
所述铝箔的厚度为0.03mm，所述阻燃导热硅胶的厚度为0.05mm，所述相变材料层的厚度为0.05mm；
经检测：所述铝的导热系数达到270w/mk。所述导热硅胶层的导热系数为3.2w/mk；其最大压缩比为72％，极限氧指数为33。所述相变材料层的导热系数为1.5w/mk，相变温度为55℃,储热量为190J/g，极限氧指数为30。
实施例2：
一种阻燃相变散热结构的制作方法，包括：
备料步骤：分别称取铝箔、阻燃导热硅胶基料、相变材料基料；其中，所述阻燃导热硅胶层由重量份计的以下原料制备而成：甲基乙烯基硅橡胶2份、乙烯基硅胶15份、二甲基硅油18份、含氢硅油0.5份、铂金催化剂0.5份、氢氧化铝24份、氢氧化镁20份、纳米二氧化硅10份、中空玻璃微珠10份。
硫化步骤：将备料步骤中的阻燃导热硅胶基料均匀涂覆于铝箔的顶面上，放置于隧道炉中进行硫化，硫化完成后，形成阻燃导热硅胶层；硫化的过程的参数设置为：一区温度为125℃，二区温度为135℃，三区温度为140℃，四区温度为145℃，每个温度区的硫化时间均为1.5分钟。这样设计，能够使导热硅胶在固化过程中与铝箔稳固连接为一体。
热涂覆步骤：将备料步骤中的相变材料基料均匀热涂覆于完成硫化步骤后的铝箔的底面上，控制温度为75℃，形成相变材料层，即得到阻燃相变散热结构。相变材料层由按重量份计的以下原料制备而成：聚异丁烯15份、石蜡10份、氢氧化铝20份、氢氧化镁20份、偶联剂0.5份、分散剂0.5份
所述铝箔的厚度为0.02mm，所述阻燃导热硅胶的厚度为0.03mm，所述相变材料层的厚度为0.03mm；
经检测：所述铝的导热系数达到270w/mk。所述阻燃导热硅胶层的导热系数为2.9w/mk，其最大压缩比为64％，极限氧指数为30。所述相变材料层的导热系数为1.5w/mk，相变温度为55℃,储热量为190J/g，极限氧指数为28。
实施例3：
一种阻燃相变散热结构的制作方法，包括：
备料步骤：分别称取铝箔、阻燃导热硅胶基料、相变材料基料；其中，所述阻燃导热硅胶层由重量份计的以下原料制备而成：甲基乙烯基硅橡胶8份、乙烯基硅胶20份、二甲基硅油25份、含氢硅油2份、铂金催化剂1份、氢氧化铝30份、氢氧化镁40份、纳米二氧化硅20份、中空玻璃微珠20份。
硫化步骤：将备料步骤中的阻燃导热硅胶基料均匀涂覆于铝箔的顶面上，放置于隧道炉中进行硫化，硫化完成后，形成阻燃导热硅胶层；硫化的过程的参数设置为：一区温度为125℃，二区温度为135℃，三区温度为140℃，四区温度为145℃，每个温度区的硫化时间均为1.5分钟。这样设计，能够使导热硅胶在固化过程中与铝箔稳固连接为一体。
热涂覆步骤：将备料步骤中的相变材料基料均匀热涂覆于完成硫化步骤后的铝箔的底面上，控制温度为65-75℃，形成相变材料层，即得到阻燃相变散热结构。相变材料层由按重量份计的以下原料制备而成：聚异丁烯20份、石蜡15份、氢氧化铝40份、氢氧化镁40份、偶联剂1份、分散剂1份。
所述铝箔的厚度为0.04mm，所述阻燃导热硅胶的厚度为0.8mm，所述相变材料层的厚度为0.8mm；
经检测：所述铝的导热系数达到270w/mk。所述阻燃导热硅胶层的导热系数为2.7w/mk，其最大压缩比为68％，极限氧指数为29。所述相变材料层的导热系数为1.5w/mk，相变温度为55℃,储热量为190J/g，极限氧指数为28。
对比例1：
本对比例与实施例1相比，区别在于：所述阻燃导热硅胶层由重量份计的以下原料制备而成：甲基乙烯基硅橡胶6份、乙烯基硅胶18份、二甲基硅油20份、含氢硅油1份、铂金催化剂0.8份。相变材料层由按重量份计的以下原料制备而成：聚异丁烯18份、石蜡12份、偶联剂0.8份、分散剂0.8份。
经检测：所述铝的导热系数达到270w/mk。所述导热硅胶层的导热系数为3.2w/mk；其最大压缩比为70％，极限氧指数为26。所述相变材料层的导热系数为1.5w/mk，相变温度为55℃,储热量为190J/g，极限氧指数为27。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃相变散热结构，包括铝箔，其特征在于，所述铝箔的顶面上涂覆有阻燃导热硅胶层，其底面上涂覆有相变材料层；
相变材料层由按重量份计的以下原料制备而成：聚异丁烯15-20份、石蜡10-15份、氢氧化铝20-40份、氢氧化镁20-40份、偶联剂0.5-1份、分散剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的阻燃相变散热结构，其特征在于，所述阻燃导热硅胶层由重量份计的以下原料制备而成：甲基乙烯基硅橡胶2-8份、乙烯基硅胶15-20份、二甲基硅油18-25份、含氢硅油0.5-2份、铂金催化剂0.5-1份、氢氧化铝20-40份、氢氧化镁20-40份、纳米二氧化硅10-20份、中空玻璃微珠10-20份。
3.根据权利要求1所述的阻燃相变散热结构，其特征在于，所述氢氧化铝与氢氧化镁的重量比为1.2-2:1。
4.根据权利要求3所述的阻燃相变散热结构，其特征在于，所述氢氧化铝与氢氧化镁的重量比为1.5:1。
5.根据权利要求1所述的阻燃相变散热结构，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为1.5-10nm。
6.根据权利要求1所述的阻燃相变散热结构，其特征在于，所述中空玻璃微珠的粒径为30-50μm。
7.根据权利要求1所述的阻燃相变散热结构，其特征在于，所述相变材料层的导热系数为1.5-2.0w/mk，相变温度为50-60℃。
8.根据权利要求1所述的阻燃相变散热结构，其特征在于，所述铝箔的厚度为0.02-0.04mm，所述阻燃导热硅胶的厚度为0.03-0.8mm，所述相变材料层的厚度为0.03-0.8mm。
9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的阻燃相变散热结构的制作方法，其特征在于，包括：
备料步骤：分别称取铝箔、阻燃导热硅胶基料、相变材料基料；
硫化步骤：将备料步骤中的阻燃导热硅胶基料均匀涂覆于铝箔的顶面上，放置于隧道炉中进行硫化，硫化完成后，形成阻燃导热硅胶层；
热涂覆步骤：将备料步骤中的相变材料基料均匀热涂覆于完成硫化步骤后的铝箔的底面上，控制温度为65-75℃，形成相变材料层，即得到阻燃相变散热结构。
10.根据权利要求9所述的阻燃相变散热结构的制作方法，其特征在于，硫化步骤中，硫化的过程的参数设置为：一区温度为125℃，二区温度为135℃，三区温度为140℃，四区温度为145℃，每个温度区的硫化时间均为1.5分钟。
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