CN110343351A - 一种自修复高分子导热材料及其制备方法 - Google Patents

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黄竹品
王光星
侯文轩
郑康
张献
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Abstract

本发明公开了一种自修复高分子导热材料及其制备方法，含有以下质量分数的原材料：0‑80%的导热填料，1‑40%的碳酸钙和≥5%的聚丙烯酸，制备方法为取氯化钙溶液于容器中，逐滴加入聚丙烯酸溶液，室温下，磁力搅拌均匀后，加入导热填料，持续搅拌，超声混合均匀，然后加入碳酸钠溶液，静置数小时后，离心分离去除上层清液，获得柔性复合导热材料，最后热压固化成型。该材料制备工艺简单，具有很好的柔韧性和延展性，成型后的导热系数超过6 Wm‑1k‑1，可用作热界面材料。

Description

一种自修复高分子导热材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种自修复高分子导热材料及其制备方法。
背景技术
随着电子工业的发展，小体积化、高集成度、高功率化成为目前各类电子元器件的发展趋势，然而，高度集成化以及紧凑型封装技术大大减少了器件的散热空间，致使器件的热流密度急剧增加，散热问题日益凸显，对热管理的需求也在不断增加。
先进的热管理材料是热管理***中的物质基础，包括热界面材料、散热片用材料及高导热封装材料等，其中热界面材料在电子元器件热管理中起到了十分重要的作用。热界面材料主要用于器件中各部件或单元的连接处，发挥支撑和提高散热性能的作用。比如当芯片、热沉和散热片互相结合时，界面连接处存在大量的微小空隙，空隙中的空气是热的不良导体，这会导致***散热效率降低，因此需使用热界面材料填充这些空隙以降低芯片与热沉和散热片之间的接触热阻，从而提高热传导效率。所以热界面材料需同时具有柔性、可延展性和高的热导率。
随着微电子产品发展对散热需求的提高，热界面材料也在不断发展，最早普遍使用的是导热硅脂，但是它的操作难度较大，时效性差，目前逐渐被无机-高分子复合热界面材料所取代。无机-高分子复合热界面材料是热界面材料发展的一个重要方向。但是高分子材料本身不具有导热性能，通常与无机导热填料复合后可提高导热性能，但是为了达到一定的导热率往往需要加入大量的无机填料，这样复合材料的可延展性和柔韧性就会大幅下降，可加工性更无从谈起。为了在保持材料柔韧性和高导热率之间的平衡，就得降低导热填料的添加量，这样的结果是复合材料的导热性能提升有限。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种自修复高分子导热材料及其制备方法，该材料同时具有很好的可延展性、柔韧性和较高的导热系数，又具有自修复功能，在热界面材料收到撞击受损热传导性能下降时通过自修处理即可恢复原有的性能。
为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：
一种自修复高分子导热材料，所述的自修复高分子导热材料含有聚丙烯酸、碳酸钙和导热填料，其中，按质量分数计算，碳酸钙含量为1-40%，聚丙烯酸含量为≥5%，导热填料为0-80%。
所述的导热填料选自金属粉末、氮化硼、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化铝、石墨烯和碳纳米管中的任意一种或几种的混合物。
优选的，所述的金属粉末为金粉、银粉、铜粉或铝粉。
一种如上所述的自修复高分子导热材料的制备方法，包括以下步骤：取氯化钙溶液于容器中，逐滴加入聚丙烯酸溶液，磁力搅拌均匀后，加入导热填料，持续搅拌，超声混合均匀，然后加入碳酸钠溶液，静置数小时后，离心分离去除上层清液，获得柔性复合导热材料，最后热压固化成型。
进一步的，所述的热压固化成型的温度为45-100℃。
本发明的优点是：
本发明材料在润湿状态具有很好的柔韧性和可塑性，可被塑造成任意形状，既可用于填充大空隙也可填充小空隙；在热固成型后在碳酸钙粒子的锚固作用和丰富的氢键作用下，复合材料表现出优异的强度，利于器件的支撑稳固；固化成型后复合材料的导热系数可达到6 Wm-1k-1以上，既具有较高的导热性能又具有很好的延展性和可塑性。受损的成型材料只要在受损处滴加少量的水滴并烘干即可恢复原有的性能。
具体实施方式
一种自修复高分子导热材料，所述的自修复高分子导热材料含有聚丙烯酸、碳酸钙和导热填料，其中，按质量分数计算，碳酸钙含量为1-40%，聚丙烯酸含量为≥5%，导热填料为0-80%。
所述的导热填料选自金属粉末、氮化硼、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化铝、石墨烯和碳纳米管中的任意一种或几种的混合物。
优选的，所述的金属粉末为金粉、银粉、铜粉或铝粉。
一种如上所述的自修复高分子导热材料的制备方法，包括以下步骤：取氯化钙溶液于容器中，逐滴加入聚丙烯酸溶液，室温下，磁力搅拌均匀后，加入导热填料，持续搅拌，超声混合均匀，然后加入碳酸钠溶液，静置数小时后，离心分离去除上层清液，获得柔性复合导热材料，最后热压固化成型。
进一步的，所述的热压固化成型的温度为45-100℃。
以下对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
取15ml 0.5M的碳酸钙溶液加入烧杯中，逐滴加入5ml 50wt%的聚丙烯酸水溶液，室温下磁力搅拌4小时，然后加入1g氮化硼和0.2g石墨烯，持续搅拌三小时后超声处理1h，得到混合均匀的悬浊液。然后一边搅拌一边加入15ml 0.5M的碳酸钠溶液，静置1h，最后在离心机中以10000rpm/min的转速转10mins，去除上层清液，即可得到柔性复合材料。放于方形模具中于60℃下热压成型，测得导热系数为5.85 Wm-1k-1。样品折断后，在断裂处滴加少量的水，放入烘箱中烘干即可恢复到原来的强度。
实施例2
取15ml 0.5M的碳酸钙溶液加入烧杯中，逐滴加入5ml 50wt%的聚丙烯酸水溶液，室温下磁力搅拌4小时，然后加入1g氮化硼和0.3g石墨烯，持续搅拌三小时后超声处理1h，得到混合均匀的悬浊液。然后一边搅拌一边加入15ml 0.5M的碳酸钠溶液，静置1h，最后在离心机中以10000rpm/min的转速转10mins，去除上层清液，即可得到柔性复合材料。放于圆形模具中于60℃下热压成型，测得导热系数为6.5 Wm-1k-1。样品折断后，在断裂处滴加少量的水，放入烘箱中烘干即可恢复到的强度。
实施例3
取15ml 0.5M的碳酸钙溶液加入烧杯中，逐滴加入5ml 50wt%的聚丙烯酸水溶液，室温下磁力搅拌4小时，然后加入2g氮化硼和0.3g石墨烯，持续搅拌三小时后超声处理1h，得到混合均匀的悬浊液。然后一边搅拌一边加入15ml 0.5M的碳酸钠溶液，静置1h，最后在离心机中以10000rpm/min的转速转10mins，去除上层清液，即可得到柔性复合材料。放于条形模具中于60℃下热压成型，测得导热系数为4.6 Wm-1k-1。样品折断后，在断裂处滴加少量的水，放入烘箱中烘干即可恢复到原来的强度。
实施例4
取15ml 0.5M的碳酸钙溶液加入烧杯中，逐滴加入5ml 50wt%的聚丙烯酸水溶液，室温下磁力搅拌4小时，然后加入0.5g氮化硼和0.3g石墨烯，持续搅拌三小时后超声处理1h，得到混合均匀的悬浊液。然后一边搅拌一边加入15ml 0.5M的碳酸钠溶液，静置1h，最后在离心机中以10000rpm/min的转速转10mins，去除上层清液，即可得到柔性复合材料。放于方形模具中于60℃下热压成型，测得导热系数为5.9 Wm-1k-1。样品折断后，在断裂处滴加少量的水，放入烘箱中烘干即可恢复到原来的强度。
实施例5
取15ml0.5M的碳酸钙溶液加入烧杯中，逐滴加入3ml 50wt%的聚丙烯酸水溶液，室温下磁力搅拌4小时，然后加入1g氮化硼和0.3g石墨烯，持续搅拌三小时后超声处理1h，得到混合均匀的悬浊液。然后一边搅拌一边加入15ml 0.5M的碳酸钠溶液，静置1h，最后在离心机中以10000rpm/min的转速转10mins，去除上层清液，即可得到柔性复合材料。放于圆形模具中于60℃下热压成型，测得导热系数为5.09 Wm-1k-1。样品折断后，在断裂处滴加少量的水，放入烘箱中烘干即可恢复到原来的强度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种自修复高分子导热材料，其特征在于，所述的自修复高分子导热材料含有聚丙烯酸、碳酸钙和导热填料，其中，按质量分数计算，碳酸钙含量为1-40%，聚丙烯酸含量为≥5%，导热填料为0-80%。
2.根据权利要求1所述的自修复高分子导热材料，其特征在于，所述的导热填料选自金属粉末、氮化硼、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化铝、石墨烯和碳纳米管中的任意一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的自修复高分子导热材料，其特征在于，所述的金属粉末为金粉、银粉、铜粉或铝粉。
4.一种如权利要求1所述的自修复高分子导热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取氯化钙溶液于容器中，逐滴加入聚丙烯酸溶液，室温下，磁力搅拌均匀后，加入导热填料，持续搅拌，超声混合均匀，然后加入碳酸钠溶液，静置数小时后，离心分离去除上层清液，获得柔性复合导热材料，最后热压固化成型。
5.根据权利要求4所述的自修复高分子导热材料的制备方法，其特征在于，所述的热压固化成型的温度为45-100℃。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110862686A (zh) * 2019-11-20 2020-03-06 天津工业大学 一种高分子导热复合材料及其制备方法
CN112479717A (zh) * 2020-11-19 2021-03-12 航天特种材料及工艺技术研究所 一种自愈合基体改性SiC/SiC复合材料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107573446A (zh) * 2016-07-04 2018-01-12 香港城市大学深圳研究院 氮化硼纳米片与聚丙烯酸凝胶复合热界面材料及制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107573446A (zh) * 2016-07-04 2018-01-12 香港城市大学深圳研究院 氮化硼纳米片与聚丙烯酸凝胶复合热界面材料及制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BURCU KURT等: "High-strength semi-crystalline hydrogels with self-healing and shape memory functions", 《EUROPEAN POLYMER JOURNAL》 *
SHUYUAN LIN等: "Synthetic Multifunctional Graphene Composites with Reshaping and Self-Healing Features via a Facile Biomineralization-Inspired Process", 《ADVANCED MATERIALS》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110862686A (zh) * 2019-11-20 2020-03-06 天津工业大学 一种高分子导热复合材料及其制备方法
CN112479717A (zh) * 2020-11-19 2021-03-12 航天特种材料及工艺技术研究所 一种自愈合基体改性SiC/SiC复合材料及其制备方法

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