CN113321933A - 纵向高导热垫片、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供纵向高导热垫片的制备方法,包括:将物料混匀、真空脱泡后,得到混合物料,所述混合物料至少包括粘结剂、各向异性导热填料;所述混合物料进入挤出设备,通过挤出方式进入拉伸空腔,所述拉伸空腔包括横向拉伸空腔和纵向拉伸空腔,所述横向拉伸空腔和纵向拉伸空腔均呈锥形,所述横向拉伸空腔的锥形的窄口与所述纵向拉伸空腔的窄口相对,所述横向拉伸空腔使得所述混合物料中各向异性导热填料横向排列,所述纵向拉伸空腔使得横向排列的异性导热填料变为纵向排列,得到预成型体;将上述预成型体经过牵引、压延和硫化,得到纵向高导热垫片。本发明还提供纵向高导热垫片及应用。本发明高效实现定向排列,省去层叠、模压、切片等繁琐工序。
Description
技术领域
本发明属于导热散热技术领域,涉及一种纵向高导热垫片、制备方法及 应用。
背景技术
现有的纵向高导热垫片,主要的方法包括:挤出法、磁场定向法、静电 植绒法等。挤出法的原理是,在挤出机将物料挤出的过程中,各向异性导热 填料(如炭纤维)沿着流体流动的方向进行定向排列;将挤出的物料进行堆 叠、热压、固化、切片后,得到纵向高导热垫片。该方法中,物料挤出时需 要通过狭缝,其厚度一般不超过10mm,因此需要将挤出成型的物料进行堆 叠,压制成型。其工艺步骤较为复杂,且在堆叠时存在较大的缝隙,易造成压制后的材料存在空洞;同时由于缝隙处的融合,以及压制时的溢流等原因, 容易造成物料中导热填料取向的改变。此外,由于堆叠后需要进行模压成型, 并于挤出的垂直方向上进行裁切成片,该方法难以制备较大面积的高导热垫 片。
磁场定向法的原理是,通过超强磁场(如>10T)将各向异性导热填料(如 炭纤维)沿着磁场方向进行定向,从而获得纵向高导热垫片。由于导热填料 在基体胶中具有很高的填充量(如>80wt.%),造成物料的粘度很大 (如>106mPa s),要求超大型超导磁体形成稳态磁场,设备设计异常复杂, 要求异常苛刻且造价非常昂贵,不利于连续化生产。此外,稳态超强磁场设 备的内腔尺寸一般较小(小于300mm),该方法难以制备较大面积的高导热垫片。
静电植绒法的原理是,通过超强电场,在底胶上将各向异性导热填料(如 炭纤维)进行定向植绒,再经过液相浸渍将各向异性导热调料浸没,最终得 到纵向高导热垫片。超强电场要求多次的涂敷-植绒-浸渍-固化循环,其工艺 过程较为复杂,且植绒时各向异性填料的定向性难以把控,浸渍所用溶液须 具有流动性,会导致填充量大幅下降,并且,浸渍过程中部分气泡可能得不 到有效的排除,这些不利因素最终影响了产品的导热效果。
发明内容
针对现有技术存在问题中的一个或多个,根据本发明的一个方面提供一 种纵向高导热垫片的制备方法,包括:
将物料混匀、真空脱泡后,得到混合物料,所述混合物料至少包括粘结 剂、各向异性导热填料;
所述混合物料进入挤出设备,通过挤出方式进入拉伸空腔,所述拉伸空 腔包括横向拉伸空腔和纵向拉伸空腔,所述横向拉伸空腔和纵向拉伸空腔均 呈锥形,所述横向拉伸空腔的锥形的窄口与所述纵向拉伸空腔的窄口相对, 所述横向拉伸空腔使得所述混合物料中各向异性导热填料横向排列,所述纵 向拉伸空腔使得横向排列的异性导热填料变为纵向排列,得到预成型体;
将上述预成型体经过牵引、压延和硫化,得到纵向高导热垫片。
优选地,所述拉伸空腔还包括过渡区,用于连接横向拉伸空腔和纵向拉 伸空腔。
优选地,所述拉伸空腔还包括稳定区,所述稳定区连接纵向拉伸空腔, 稳定从纵向拉伸空腔挤出的混合物料的厚度。
优选地,所述混合物料还包括各向同性导热填料,所述各向同性导热填 料选自二氧化硅、氧化锌、氧化铝、氮化铝、碳化硅和氧化铍中至少一种。
优选地,所述各向同性填料为未经表面处理的或经过表面处理的填料, 所述表面处理为表面包覆或表面包裹,所述表面包覆或表面包裹,是在各向 同性导热填料表面包覆或包裹表面处理剂或者表面活性剂。
优选地,所述表面处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、 双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂酸、 醇、酯的偶联剂中的至少一种。
优选地,所述表面活性剂具体为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物、 卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型、烷基葡糖苷(APG)、脂肪酸甘油酯、脂肪酸 山梨坦和聚山梨酯中的至少一种。
优选地,所述二氧化硅、氧化锌、氧化铝、氮化铝、碳化硅和氧化铍选 自球形或类球形中至少一种。
优选地,所述二氧化硅的粒径为100nm-200μm,更优为1-150μm,最优 为5-100μm。
优选地,所述二氧化硅在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%, 更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%。
优选地,所述氧化锌的粒径为100nm-200μm,更优为1-150μm,最优为 5-100μm。
优选地,所述氧化锌在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%, 更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%。
优选地,所述氧化铝的粒径为100nm-200μm,更优为1-150μm,最优为 5-100μm。
优选地,所述氧化铝在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%, 更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%。
优选地,所述氮化铝的粒径为50nm-200μm,更优为1-100μm,最优为 5-50μm。
优选地,所述氮化铝在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%, 更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%。
优选地,所述碳化硅的粒径为100nm-200μm,更优为1-100μm,最优为5-50μm。
优选地,所述碳化硅在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%, 更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%。
优选地,所述氧化铍的粒径为100nm-200μm,更优为1-100μm,最优为 5-50μm。
优选地,所述氧化铍在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%, 更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%。
优选地,所述混合物料还包括催化剂,所述催化剂占所述纵向高导热垫 片的含量为0wt.%-5wt.%。
优选地,所述催化剂为胺类催化剂、有机金属催化剂中的一种。
优选地,所述胺类催化剂包括DMP-30、叔胺类促进剂、季铵盐类促进 剂、脂肪胺类促进剂、N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N’,N’- 四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、 N,N’-二乙基哌嗪、三乙醇胺、DMEA、吡啶和N,N’-二甲基吡啶中的至少一 种。
优选地,所述有机金属催化剂包括铂金催化剂、二丁基锡二月桂酸酯 (DY-12)和有机锡化合物中至少一种。
优选地,所述粘结剂选自热固性树脂、热塑性树脂和热塑性弹性体中至 少一种。
优选地,所述粘结剂占所述纵向高导热垫片的含量为5wt.%-40wt.%;优 选地,所述热固性树脂选自交联型树脂中至少一种。
优选地,所述热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚氨 酯、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯、聚甲基硅氧烷、马来酰胺树脂、热固性聚 苯醚、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂、聚丁 二烯树脂、脲醛树脂和邻苯二甲二烯丙酯树脂中至少一种。
优选地,所述有机硅树脂选自单组份缩合型有机硅橡胶、单组份加成型 双组分有机硅橡胶、双组分缩合型有机硅橡胶和双组分加成型有机硅橡胶中 至少一种。
优选地,所述双组分加成型有机硅橡胶具体为由乙烯基聚有机硅氧烷和 Si-H基聚有机硅氧烷组成。
优选地,所述乙烯基聚有机硅氧烷和Si-H基聚有机硅氧烷的质量比具体 为1.5:1-1:1.5。
优选地,所述热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、 聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶、乙烯-烯烃共聚物、聚偏 氯乙烯、聚甲基戊烯、聚乙烯醇、聚缩醛、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氟乙烯、 聚四氟乙烯、ABS树脂和苯乙烯-丙烯腈共聚物中至少一种。
优选地,所述热塑性弹性体选自苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、二烯 类弹性体、氯乙烯类弹性体和聚氨酯类弹性体中至少一种。
优选地,所述各向异性导热填料选自一维导热填料、二维导热填料中至 少一种。
优选地,所述各向异性导热填料是未经表面处理的或经过表面处理的, 所述表面处理为化学处理或物理处理。
优选地,所述化学处理选自中至少一种,优选化学处理为氧化和金属化。
优选地,所述氧化采用硫酸、硝酸、过氧化氢和高锰酸钾其中至少一种 氧化剂进行氧化处理。
优选地,所述金属化是在各向异性导热填料表面进行镀镍、镀铜或镀银 金属化处理。
优选地,所述物理处理具体选自包覆或包裹中至少一种,优选包覆或包 裹处理是在各向异性导热填料表面包覆或包裹表面处理剂或者表面活性剂。
优选地,所述表面处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、 双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂酸、 醇、酯的偶联剂中的至少一种。
优选地,所述表面活性剂为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物、卵 磷脂、氨基酸型、甜菜碱型、烷基葡糖苷(APG)、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山 梨坦、聚山梨酯中的至少一种。
优选地,所述一维导热填料选自炭纤维、纳米碳管、纳米碳纤维、金属 纤维、陶瓷纤维中至少一种。
优选地,所述炭纤维选自炭纤维a、炭纤维b和炭纤维c中至少一种;优 选中间相沥青基炭纤维。
优选地,所述炭纤维a为沥青和聚丙烯氰中至少一种经纺丝、碳化和石 墨化而得。
优选地,所述炭纤维b为烃及烃的衍生物经过化学气相沉积法而得。
优选地,所述炭纤维c为烃及烃的衍生物由电弧放电而得。
优选地,所述烃及烃的衍生物选自甲烷、乙烯、乙醇和苯中至少一种。
优选地,所述炭纤维的长度为5-500μm,更优为50-300μm。
优选地,所述炭纤维的直径为5-30μm,更优为7-15μm。
优选地,所述炭纤维的导热系数为200W/(m·K)以上,更优为500W/(m·K) 以上,最优为1000W/(m·K)以上。
优选地,所述炭纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%; 更优为20wt.%-70wt.%;最优为30wt.%-55wt.%。
优选地,所述纳米碳管的制备方法选自电弧放电法和化学气相沉积法中 至少一种。
优选地,所述纳米碳管选自单壁纳米碳管和多壁纳米碳管中至少一种。
优选地,所述纳米碳管的直径为2-200nm,更优为10-150nm,最优为20-60nm。
优选地,所述纳米碳管的长度为10-300μm,更优为15-200μm,最优为 20-50μm。
优选地,所述纳米碳管的导热系数为100W/(m·K)以上,更优为 500W/(m·K)以上,最优为1000W/(m·K)以上。
优选地,所述纳米碳管在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%; 更优为20wt.%-70wt.%;最优为30wt.%-55wt.%。
优选地,所述纳米碳纤维的制备方法选自电弧放电法、有机纤维炭化法 和化学气相沉积法中至少一种。
优选地,所述纳米碳纤维选自板状纳米碳纤维、鱼骨状纳米碳纤维和管 状纳米碳纤维中至少一种。
优选地,所述纳米碳纤维的直径为10-990nm,更优为100-600nm,最优 为200-500nm。
优选地,所述纳米碳纤维的长度为10-300μm,更优为20-250μm,最优 为50-200μm。
优选地,所述纳米碳纤维的导热系数为100W/(m·K)以上,更优为 400W/(m·K)以上,最优为800W/(m·K)以上。
优选地,所述纳米碳纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为 10wt.%-85wt.%,更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
优选地,所述金属纤维包括银纤维、铜纤维和铝纤维中的至少一种;
优选地,所述金属纤维的直径0.01-50μm,更优为0.1-40μm,最优为 1-30μm。
优选地,所述金属纤维的长度50-500μm,更优为60-400μm,最优为 80-300μm。
优选地,所述金属纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%, 更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
优选地,所述陶瓷纤维包括碳化硅纤维、氧化铝纤维、氧化锌纤维、氧 化铍纤维、二氧化硅纤维和氮化铝纤维中的至少一种。
优选地,所述陶瓷纤维的直径0.01-50μm,更优为0.1-40μm,最优为 1-30μm。
优选地,所述陶瓷纤维的长度50-500μm,更优为60-400μm,最优为 80-300μm。
优选地,所述陶瓷纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%, 更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
优选地,所述二维导热填料选自石墨烯、石墨和氮化硼中至少一种。
优选地,石墨烯的制备方法选自机械剥离法、气相沉积法、氧化还原法、 外延生长法中至少一种。
优选地,所述石墨烯的片径为1-500μm,更优为5-200μm,最优为 50-150μm。
优选地,所述石墨烯的层数为1-10层,优选为1-5层,更优为1-3层。
优选地,所述石墨烯的导热系数为200W/(m·K)以上,更优为600W/(m·K) 以上,最优为1200W/(m·K)以上。
优选地,所述石墨烯在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%, 更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
优选地,所述石墨片选自天然石墨、石墨化天然石墨、膨胀石墨、石墨 化膨胀石墨、人工石墨中至少一种。
优选地,所述石墨化天然石墨,是将天然石墨经2400℃以上高温处理所 得。
优选地,所述石墨化膨胀石墨,是将膨胀石墨经2400℃以上高温处理所 得。
优选地,所述人工石墨是有机高分子前驱体,经过碳化、石墨化得到的。
优选地,所述有机高分子前驱体包括聚酰亚胺、聚酰胺、聚噁二唑、聚 苯并噁唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑、聚对亚苯 基亚乙烯基以及聚苯并咪唑或聚苯并双咪唑中的至少一种。
优选地,所述石墨的片径为1-500μm;更优为5-200μm;最优为50-150μm。
优选地,所述石墨的厚度为0.01-100μm;更优为1-50μm;最优为5-30μm。
优选地,所述石墨在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%, 更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
优选地,所述氮化硼具体为六方氮化硼。
优选地,所述氮化硼的片径为0.05-500μm,更优为10-300μm,最优为 50-200μm。
优选地,所述氮化硼在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%, 更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
优选地,所述各向异性导热填料与各向同向填料的总含量定义为填料总 含量,所述填料总含量在所述纵向高导热垫片中的含量为55wt.%-95wt.%; 更优为60wt.%-85%;最优为65wt.%-80wt.%。
优选地,,所述挤出设备具体为双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、多螺杆挤 出机、无螺杆挤出机中至少一种。
优选地,所述牵引、压延、硫化,采用连续化工序或采用单独的几段段 工序。
优选地,所述连续化工序,是指挤出设备、拉伸空腔、牵引设备、压延 设备、硫化设备联用,形成一整套连续化制备产线。
优选地,所述单独的几段工序是指自物料从挤出设备、拉伸空腔挤出后, 牵引、压延、硫化形成单独的三段工序,或形成牵引-压延联用工序与单独的 硫化工序,或单独的牵引工序与压延-硫化联用工序。
优选地,所述牵引,优先采用三辊牵引;牵引速率为1-500mm/s。
优选地,所述压延,采用平盘与表面平坦的压头形成的一对压制装置来 进行,或使用夹辊来进行压制;压延厚度在挤出物料厚度的基础上,降低 0.05-0.2mm。
优选地,所述硫化,采用平板硫化、恒温隧道炉硫化或变温隧道炉硫化, 物料固化成型;硫化温度60-250℃。
优选地,所述混合物料还包括磁性金属粉、触变性赋予剂、分散剂、固 化促进剂、缓凝剂、微增粘剂、增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂、稳定剂和着色 剂中的一种或多种。
本发明还提供上述制备方法制备得到的纵向高导热垫片。
本发明还提供上述纵向高导热垫片在导热中的应用。
本发明还提供上述纵向高导热垫片在制备导热产品中的应用。
本发明通过双锥腔体的拉伸空腔的拉伸作用实现各项异性导热填料在基 体粘结剂中的定向排列;混合物料首先经过横向锥体空腔的横向拉伸空腔的 作用,混合物料中各向异性导热填料沿着物料流动方向进行排列;再次经过 纵向锥体空腔的纵向拉伸空腔拉伸作用,混合物料中各向异性导热填料会逐 渐垂直于物料流动方向排列,并经牵引、压延、硫化等处理,最终得到各向 异性导热填料沿纵向排列的导热垫片材料。比普通挤出方式,椎体的横向拉 伸空腔拉伸可以更加高效实现各项异性导热填料的定向排列,排列的规整程 度更高;锥体的纵向拉伸空腔拉伸成功地将各项异性导热填料的排列方式变 为垂直于挤出方向,从而省去了将平行于挤出方向的物料进行层叠、模压、 切片等繁琐工序。本发明不但减少了模压成型以及沿着特定方向切片等工艺 步骤,而且实现了规模化连续化的制备方式,其制备工艺简单易行,连续化 程度高,产品尺寸可控,易于实现规模化生产。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本 发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明所述纵向高导热垫片制备方法的流程图的示意图;
图2是本发明所述拉伸空腔的一个实施例的示意图;
图3是本发明所述拉伸空腔的第二实施例的示意图;
图4a是本发明所述拉伸空腔的第三实施例的示意图;
图4b和4c是本发明所述拉伸空腔的第三实施例的立体示意图;
图4d是本发明所述拉伸空腔的第三实施例的上视图的示意图;
图4e是图4d的剖视图;
图4f是图4e中A处的放大图;
图4g是本发明所述拉伸空腔的第三实施例的前视图的示意图;
图4h是图4g的剖视图;
图4i是图4h中B处的放大图;
图4j是本发明所述拉伸空腔的第三实施例的左视图的示意图;
图4k是图4j的剖视图;
图4l是图4k中C处的放大图。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可 认识到的那样,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可通过各种不同方 式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限 制性的。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结 构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当 然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不 同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的, 其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供 了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其 他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述 的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述,但本发明并不限于以下实 施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能 从公开商业途径获得。
图1是本发明所述纵向高导热垫片制备方法的流程图的示意图,如图1 所示,所述制备方法包括:
步骤S1,将物料混匀、真空脱泡后,得到混合物料,所述混合物料至少 包括粘结剂、各向异性导热填料;所述混合物料视具体情况添加各向同性导 热填料;所述混合物料视具体情况添加催化剂;
步骤S2,将所述混合物料于挤出设备中,经拉伸空腔挤出,得到预成型 体,所述拉伸空腔用于实现各项异性导热填料沿着纵向(垂直方向,将挤出 设备的挤出方向作为水平方向)进行排列;
步骤S3,将步骤S2所得的预成型体经过牵引、压延和硫化,得到纵向 高导热垫片。
图2是本发明所述拉伸空腔的一个实施例的示意图,如图2所示,所述 拉伸空腔包括横向拉伸空腔1和纵向拉伸空腔3,所述横向拉伸空腔和纵向 拉伸空腔均呈锥形,所述横向拉伸空腔的锥形的窄口与所述纵向拉伸空腔的 窄口相对,所述横向拉伸空腔使得所述混合物料中各向异性导热填料横向排 列,所述纵向拉伸空腔使得横向排列的异性导热填料变为纵向排列,得到预 成型体,也就是说,杂乱无章的混合物料10经过横向拉伸空腔1,在流体流 动的过程中内部填料实现了横向排列;横向排列的混合物料经过纵向拉伸空 腔3,具有粘性的流体由于纵向尺寸突然增大,黏住上下两个内部空腔,粘 流态物料在纵向上得到拉伸,内部填料变为纵向排列。
图3是本发明所述拉伸空腔的第二实施例的示意图,如图3所示,所述 拉伸空腔包括横向拉伸空腔1、过渡区2和纵向拉伸空腔3,过渡区用于连接 横向拉伸空腔和纵向拉伸空腔。
图4a-l是本发明所述拉伸空腔的第三实施例的示意图,如图4a-l所示, 所述拉伸空腔横向拉伸空腔1、过渡区2、纵向拉伸空腔3和稳定区4,所述 稳定区连接纵向拉伸空腔,稳定从纵向拉伸空腔挤出的混合物料的厚度。
本发明纵向高导热垫片制备方法采用双锥空腔拉伸法,将充分混合后的 原料从挤出装置中挤出,依次经过横向拉伸锥体空腔和纵向拉伸锥体空腔, 再经牵引、压延、硫化等工艺,得到纵向高导热垫片产品。本发明的双锥空 腔拉伸法,具有工艺简便、高效率、规模化、连续化的优势,所得产品在纵 向上具有高导热性能,满足高热流密度工况下的界面导热散热的热管理要求。
在一个实施例中,所述粘结剂选自热固性树脂、热塑性树脂和热塑性弹 性体中至少一种;
所述粘结剂分子量无特殊要求,粘结剂占所述纵向高导热垫片的含量为 5wt.%-40wt.%;
具体的,所述热固性树脂选自交联型树脂中至少一种;具体选自环氧树 脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚氨酯、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯、聚甲基 硅氧烷、马来酰胺树脂、热固性聚苯醚、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、 糠醛丙酮树脂及糠醇树脂、聚丁二烯树脂、脲醛树脂和邻苯二甲二烯丙酯树 脂中至少一种;所述有机硅树脂具体选自单组份缩合型有机硅橡胶、单组份 加成型双组分有机硅橡胶、双组分缩合型有机硅橡胶和双组分加成型有机硅 橡胶中至少一种;所述双组分加成型有机硅橡胶具体为由乙烯基聚有机硅氧 烷和Si-H基聚有机硅氧烷组成;所述乙烯基聚有机硅氧烷和Si-H基聚有机 硅氧烷的质量比具体为1.5:1-1:1.5;
所述热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、 聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶、乙烯-烯烃共聚物、聚偏氯乙烯、 聚甲基戊烯、聚乙烯醇、聚缩醛、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙 烯、ABS树脂和苯乙烯-丙烯腈共聚物中至少一种;
所述热塑性弹性体选自苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、二烯类弹性体、 氯乙烯类弹性体和聚氨酯类弹性体中至少一种;
所述的粘结剂视具体情况添加催化剂,所述催化剂为胺类催化剂、有机 金属催化剂中的其中一种;所述胺类催化剂包括DMP-30、叔胺类促进剂、 季铵盐类促进剂、脂肪胺类促进剂、N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基) 醚、N,N,N’,N’-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基吗啉、 N-甲基吗啉、N,N’-二乙基哌嗪、三乙醇胺、DMEA、吡啶,N,N’-二甲基吡 啶等;所述有机金属催化剂包括:铂金催化剂、二丁基锡二月桂酸酯(DY-12)、 有机锡化合物等;
所述催化剂占所述纵向高导热垫片的含量为0wt.%-5wt.%。
在一个实施例中,步骤S1中,所述各项异性导热填料选自一维导热填 料、二维导热填料中至少一种;
所述各向异性导热填料可以是未经表面处理的或经过表面处理的,所述 的表面处理为化学处理或物理处理;
所述化学处理具体选自中至少一种,优选化学处理为氧化和金属化;
所述氧化,采用硫酸、硝酸、过氧化氢、高锰酸钾等其中至少一种氧化 剂进行氧化处理;
所述金属化,是在各项异性导热填料表面进行镀镍、镀铜、镀银等金属 化处理;
所述物理处理具体选自包覆或包裹中至少一种,优选的包覆或包裹处理, 是在各项异性导热填料表面包覆或包裹表面处理剂或者表面活性剂;
所述表面处理剂具体为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双 金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂酸、醇、 酯的偶联剂等中的至少一种;
所述表面活性剂具体为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物、卵磷脂、 氨基酸型、甜菜碱型、烷基葡糖苷(APG)、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司 盘)、聚山梨酯(吐温)等中的至少一种。
所述一维导热填料选自炭纤维、纳米碳管、纳米碳纤维、金属纤维、陶 瓷纤维等中至少一种;
具体地,所述炭纤维选自炭纤维a、炭纤维b和炭纤维c中至少一种;优 选中间相沥青基炭纤维;
所述炭纤维a为沥青和聚丙烯氰中至少一种经纺丝、碳化和石墨化而得;
所述炭纤维b为烃及烃的衍生物经过化学气相沉积法而得;
所述炭纤维c为烃及烃的衍生物由电弧放电而得;
所述烃及烃的衍生物具体选自甲烷、乙烯、乙醇和苯中至少一种;
所述炭纤维的长度具体为5-500μm,更优为50-300μm;
所述炭纤维的直径具体为5-30μm,更优为7-15μm;
所述炭纤维的导热系数为200W/(m·K)以上,更优为500W/(m·K)以上, 最优为1000W/(m·K)以上;
所述炭纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%;更优为20wt.%-70wt.%;最优为30wt.%-55wt.%。
具体地,所述纳米碳管的制备方法选自电弧放电法和化学气相沉积法中 至少一种;
所述纳米碳管选自单壁纳米碳管和多壁纳米碳管中至少一种;
所述纳米碳管的直径为2-200nm,更优为10-150nm,最优为20-60nm;
所述纳米碳管的长度为10-300μm,更优为15-200μm,最优为20-50μm;
所述纳米碳管的导热系数为100W/(m·K)以上,更优为500W/(m·K)以上, 最优为1000W/(m·K)以上;
所述纳米碳管在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%;更优 为20wt.%-70wt.%;最优为30wt.%-55wt.%。
具体地,所述纳米碳纤维的制备方法选自电弧放电法、有机纤维炭化法 和化学气相沉积法中至少一种;
所述纳米碳纤维选自板状纳米碳纤维、鱼骨状纳米碳纤维和管状纳米碳 纤维中至少一种;
所述纳米碳纤维的直径为10-990nm,更优为100-600nm,最优为200-500 nm;
所述纳米碳纤维的长度为10-300μm,更优为20-250μm,最优为50-200μm;
所述纳米碳纤维的导热系数为100W/(m·K)以上,更优为400W/(m·K)以 上,最优为800W/(m·K)以上;
所述纳米碳纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更 优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
具体地,所述金属纤维包括银纤维、铜纤维、铝纤维等中的至少一种;
所述金属纤维的直径0.01-50μm,更优为0.1-40μm,最优为1-30μm;
所述金属纤维的长度50-500μm,更优为60-400μm,最优为80-300μm;
所述金属纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优 为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
具体地,所述陶瓷纤维包括碳化硅纤维、氧化铝纤维、氧化锌纤维、氧 化铍纤维、二氧化硅纤维、氮化铝纤维等中的至少一种;
所述陶瓷纤维的直径0.01-50μm,更优为0.1-40μm,最优为1-30μm;
所述陶瓷纤维的长度50-500μm,更优为60-400μm,最优为80-300μm;
所述陶瓷纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优 为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
所述二维导热填料选自石墨烯、石墨、氮化硼等中至少一种;
具体的,制备所述石墨烯的方法选自机械剥离法、气相沉积法、氧化还 原法、外延生长法中至少一种;
所述石墨烯的片径为1-500μm,更优为5-200μm,最优为50-150μm;
所述石墨烯的层数为1-10层,优选为1-5层,更优为1-3层;
所述石墨烯的导热系数为200W/(m·K)以上,更优为600W/(m·K)以上, 最优为1200W/(m·K)以上;
所述石墨烯在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
具体地,所述石墨片选自天然石墨、石墨化天然石墨、膨胀石墨、石墨 化膨胀石墨、人工石墨中至少一种;
所述石墨化天然石墨,是将天然石墨经2400℃以上高温处理所得;
所述的石墨化膨胀石墨,是将膨胀石墨经2400℃以上高温处理所得;
所述人工石墨,是有机高分子前驱体,经过碳化、石墨化得到的;
所述有机高分子前驱体,包括聚酰亚胺、聚酰胺、聚噁二唑、聚苯并噁 唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑、聚对亚苯基亚乙 烯基、聚苯并咪唑或聚苯并双咪唑等中的至少一种;
所述石墨的片径为1-500μm;更优为5-200μm;最优为50-150μm;
所述石墨的厚度为0.01-100μm;更优为1-50μm;最优为5-30μm。
所述石墨在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优为 20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
具体地,所述氮化硼具体为六方氮化硼;
所述氮化硼的片径为0.05-500μm,更优为10-300μm,最优为50-200μm。
所述氮化硼在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
在一个实施例中,所述各项同性导热填料选自二氧化硅、氧化锌、氧化 铝、氮化铝、碳化硅和氧化铍至少一种;
所述各向同性填料,可以是未经表面处理的或经过表面处理的,所述的 表面处理为表面包覆或表面包裹;
所述的表面包覆或表面包裹,是在各向同性导热填料表面包覆或包裹表 面处理剂或者表面活性剂;
所述表面处理剂具体为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双 金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂酸、醇、 酯的偶联剂等中的至少一种;
所述表面活性剂具体为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物、卵磷脂、 氨基酸型、甜菜碱型、烷基葡糖苷(APG)、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司 盘)、聚山梨酯(吐温)等中的至少一种;
具体地,所述的二氧化硅、氧化锌、氧化铝、氮化铝、碳化硅和氧化铍, 其形状无特殊要求,优选自球形或类球形中至少一种;
所述二氧化硅的粒径为100nm-200μm,更优为1-150μm,最优为5-100μm;
所述二氧化硅在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
具体地,所述氧化锌的粒径为100nm-200μm,更优为1-150μm,最优为 5-100μm;
所述氧化锌在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
具体地,所述氧化铝的粒径为100nm-200μm,更优为1-150μm,最优为 5-100μm;
所述氧化铝在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
具体地,所述氮化铝的粒径为50nm-200μm,更优为1-100μm,最优为 5-50μm;
所述氮化铝在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
具体地,所述碳化硅的粒径为100nm-200μm,更优为1-100μm,最优为 5-50μm;
所述碳化硅在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
具体地,所述氧化铍的粒径为100nm-200μm,更优为1-100μm,最优为 5-50μm;
所述氧化铍在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
在一个实施例中,所述各项异性导热填料与各项同向填料的总含量定义 为填料总含量;
所述填料总含量在所述纵向高导热垫片中的含量为55wt.%-95wt.%;更 优为60wt.%-85%;最优为65wt.%-80wt.%。
在一个实施例中,步骤S2中,拉伸空腔充当挤出设备的挤出摸头;混合 物料首先进入挤出设备,通过挤出方式进入拉伸空腔,并最终从拉伸空腔挤 出。
所述挤出设备具体为双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、多螺杆挤出机、无 螺杆挤出机中至少一种;
所述拉伸空腔,其作用是实现各项异性导热填料沿着纵向进行排列;
所述拉伸空腔,包括横向拉伸锥体空腔、过渡区(横纵过渡)、纵向拉伸 空腔、稳定区等几个主要组成部分;
所述混合物料由挤出设备挤出,依次经过横向拉伸空腔、过渡区、纵向 拉伸空腔和稳定区;
所述横向拉伸空腔的作用是实现各项异性填料沿着挤出方向(即水平方 向)进行定向排列;
所述纵向拉伸空腔的作用是实现各项异性填料沿着纵向(垂直方向)进 行排列;
所述过渡区是横向拉伸锥体空腔与纵向拉伸锥体空腔之间的连接部分, 作为横向和纵向的过渡区域;
所述稳定区是物料从纵向拉伸空腔挤出后,将其厚度稳定化。
在一个实施例中,步骤S3所述牵引、压延、硫化,可以采用连续化工序, 也可以采用单独的几段段工序;
所述的连续化工序,是指挤出设备(含拉伸锥体空腔)、牵引设备、压延 设备、硫化设备联用,形成一整套连续化制备产线;
所述的单独的几段工序,是指自物料从挤出设备(含拉伸锥体空腔)挤 出后,牵引、压延、硫化可以形成单独的三段工序,也可以形成牵引-压延联 用工序与单独的硫化工序,或是单独的牵引工序与压延-硫化联用工序;
所述的牵引,优先采用三辊牵引;牵引速率为1-500mm/s;
所述的压延,可以采用平盘与表面平坦的压头形成的一对压制装置来进 行,也可以使用夹辊来进行压制;压延厚度在挤出物料厚度的基础上,降低 0.05-0.2mm;
所述的硫化,采用平板硫化、恒温隧道炉硫化或变温隧道炉硫化,物料 固化成型;硫化温度60-250℃。
在一个实施例中,所述的纵向高导热垫片,除了上述的粘结剂、各项异 性导热填料、各向同性导热填料、催化剂以外,还可以根据目的适当包含其 它成分;
所述作为其它成分,可举出磁性金属粉、触变性赋予剂、分散剂、固化 促进剂、缓凝剂、微增粘剂、增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂、稳定剂、着色剂 等;此外,也可以通过调整磁性金属粉的含量,来对纵向高导热垫片赋予电 磁波吸收性能。
本发明还提供上述制备方法制备得到的纵向高导热垫片。
本发明还提供上述纵向高导热垫片在导热中的应用。
本发明还提供上述纵向高导热垫片在制备导热产品中的应用。
实施例1
本实施例中,采用的各组分如下:
粘结剂:双组分加成型液体硅胶;
各向异性导热填料:沥青基高导热炭纤维,平均长度300μm,平均直径 11μm,导热系数900W/(m·K);
各向同性导热填料:氧化铝,平均粒径20μm;
催化剂:铂金催化剂;
其中沥青基高导热炭纤维、氮化铝均经过硅烷偶联剂进行表面处理;
制备实施过程如下:
1)将各组分原料按照下面质量份比例进行均匀混合:
双组分加成型液体硅胶:145质量份
高导热炭纤维:550质量份
氮化铝粉末:300质量份
铂金催化剂:5质量份
2)将上述混合后的物料真空脱除气泡后,置于挤出设备中进行挤出,物 料流经拉伸锥体腔体挤出成片,挤出厚度定为2.05mm,挤出速率为3mm/s; 经三辊牵引后压延,压延厚度设定为2.00mm;在150℃恒温隧道炉内硫化 30min,得到纵向高导热垫片。
经过测试,该纵向高导热垫片性能参数如下:
瞬间压缩应力:0.84MPa(根据ASTM D575方法测试)
长期压缩应力:0.37MPa(根据ASTM D575方法测试)
粘附力:0.03MPa(根据ASTM D575方法测试)
回弹率:62%(压缩至应变50%)
热阻抗:0.33K·cm2/W(ASTM D5470,压缩应变至50%)
导热系数:43.34W/(m·K)(ASTM D5470)
实施例2
本实施例中,采用的各组分如下:
粘结剂:双组分加成型液体硅胶;
各向异性导热填料:沥青基高导热炭纤维,平均长度120μm,平均直径 11μm;
各向同性导热填料:氧化铝,平均粒径100μm、50μm、5μm,质量比例 为100μm:50μm:5μm=5:3:2;
催化剂:铂金催化剂
其中沥青基高导热炭纤维、氧化铝均经过硅烷偶联剂进行表面处理;
制备实施过程如下:
1)将各组分原料按照下面质量份比例进行均匀混合:
双组分加成型液体硅胶:100质量份
高导热炭纤维:170质量份
氧化铝粉末:400质量份
铂金催化剂:5质量份
2)将上述混合后的物料真空脱除气泡后,置于挤出设备中进行挤出,物 料流经拉伸锥体腔体挤出成片,挤出厚度定为2.05mm,挤出速率为3mm/s; 经三辊牵引后压延,压延厚度设定为2.00mm;在150℃恒温隧道炉内硫化 30min,得到纵向高导热垫片。
经过测试,该纵向高导热垫片性能参数如下:
瞬间压缩应力:0.90MPa(根据ASTM D575方法测试)
长期压缩应力:0.12MPa(根据ASTM D575方法测试)
粘附力:0.03MPa(根据ASTM D575方法测试)
回弹率:58%(压缩至应变50%)
热阻抗:0.32K·cm2/W(ASTM D5470,压缩应变至50%)
导热系数:44.56W/(m·K)(ASTM D5470)
本发明纵向高导热垫片、制备方法及应用,通过双锥腔体拉伸作用,在 挤出过程中依次通过横向锥体拉伸与纵向锥体拉伸的作用,直接得到各项异 性导热填料沿纵向排列的导热垫片。在直接挤出后,经牵引、压延、硫化工 艺,即可得到厚度可控、大规模连续化生产的纵向高导热垫片产品。
以上依据本发明的实施例为启示的,相关人员可以在不偏离本发明的 技术思想范围内,进行多样化的变更及修改。本发明的技术性范围不局限于 说明书上的内容,必须根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (16)
1.一种纵向高导热垫片的制备方法,其特征在于,包括:
将物料混匀、真空脱泡后,得到混合物料,所述混合物料至少包括粘结剂、各向异性导热填料;
所述混合物料进入挤出设备,通过挤出方式进入拉伸空腔,所述拉伸空腔包括横向拉伸空腔和纵向拉伸空腔,所述横向拉伸空腔和纵向拉伸空腔均呈锥形,所述横向拉伸空腔的锥形的窄口与所述纵向拉伸空腔的窄口相对,所述横向拉伸空腔使得所述混合物料中各向异性导热填料横向排列,所述纵向拉伸空腔使得横向排列的异性导热填料变为纵向排列,得到预成型体;
将上述预成型体经过牵引、压延和硫化,得到纵向高导热垫片。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述拉伸空腔还包括过渡区,用于连接横向拉伸空腔和纵向拉伸空腔。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述拉伸空腔还包括稳定区,所述稳定区连接纵向拉伸空腔,稳定从纵向拉伸空腔挤出的混合物料的厚度。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述混合物料还包括各向同性导热填料,所述各向同性导热填料选自二氧化硅、氧化锌、氧化铝、氮化铝、碳化硅和氧化铍中至少一种。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述各向同性填料为未经表面处理的或经过表面处理的填料,所述表面处理为表面包覆或表面包裹,所述表面包覆或表面包裹,是在各向同性导热填料表面包覆或包裹表面处理剂或者表面活性剂;优选地,所述表面处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂酸、醇、酯的偶联剂中的至少一种;优选地,所述表面活性剂具体为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物、卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型、烷基葡糖苷(APG)、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦和聚山梨酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的纵向高导热垫片的制备方法,其特征在于,所述二氧化硅、氧化锌、氧化铝、氮化铝、碳化硅和氧化铍选自球形或类球形中至少一种;
所述二氧化硅的粒径为100nm-200μm,更优为1-150μm,最优为5-100μm;
所述二氧化硅在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
所述氧化锌的粒径为100nm-200μm,更优为1-150μm,最优为5-100μm;
所述氧化锌在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
所述氧化铝的粒径为100nm-200μm,更优为1-150μm,最优为5-100μm;
所述氧化铝在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
所述氮化铝的粒径为50nm-200μm,更优为1-100μm,最优为5-50μm;
所述氮化铝在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
所述碳化硅的粒径为100nm-200μm,更优为1-100μm,最优为5-50μm;
所述碳化硅在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%;
所述氧化铍的粒径为100nm-200μm,更优为1-100μm,最优为5-50μm;
所述氧化铍在所述纵向高导热垫片中的含量为0wt.%-80wt.%,更优为15wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-60wt.%。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述混合物料还包括催化剂,所述催化剂占所述纵向高导热垫片的含量为0wt.%-5wt.%;优选地,所述催化剂为胺类催化剂、有机金属催化剂中的一种;优选地,所述胺类催化剂包括DMP-30、叔胺类促进剂、季铵盐类促进剂、脂肪胺类促进剂、N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N’,N’-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N’-二乙基哌嗪、三乙醇胺、DMEA、吡啶和N,N’-二甲基吡啶中的至少一种;优选地,所述有机金属催化剂包括铂金催化剂、二丁基锡二月桂酸酯(DY-12)和有机锡化合物中至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述粘结剂选自热固性树脂、热塑性树脂和热塑性弹性体中至少一种;所述粘结剂占所述纵向高导热垫片的含量为5wt.%-40wt.%;优选地,所述热固性树脂选自交联型树脂中至少一种;优选地,所述热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚氨酯、聚酰亚胺树脂、不饱和聚酯、聚甲基硅氧烷、马来酰胺树脂、热固性聚苯醚、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂、聚丁二烯树脂、脲醛树脂和邻苯二甲二烯丙酯树脂中至少一种;优选地,所述有机硅树脂选自单组份缩合型有机硅橡胶、单组份加成型双组分有机硅橡胶、双组分缩合型有机硅橡胶和双组分加成型有机硅橡胶中至少一种;优选地,所述双组分加成型有机硅橡胶具体为由乙烯基聚有机硅氧烷和Si-H基聚有机硅氧烷组成;优选地,所述乙烯基聚有机硅氧烷和Si-H基聚有机硅氧烷的质量比具体为1.5:1-1:1.5;
优选地,所述热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶、乙烯-烯烃共聚物、聚偏氯乙烯、聚甲基戊烯、聚乙烯醇、聚缩醛、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、ABS树脂和苯乙烯-丙烯腈共聚物中至少一种;
优选地,所述热塑性弹性体选自苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、二烯类弹性体、氯乙烯类弹性体和聚氨酯类弹性体中至少一种。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述各向异性导热填料选自一维导热填料、二维导热填料中至少一种;
所述各向异性导热填料是未经表面处理的或经过表面处理的,所述表面处理为化学处理或物理处理;
所述化学处理选自中至少一种,优选化学处理为氧化和金属化;
所述氧化采用硫酸、硝酸、过氧化氢和高锰酸钾其中至少一种氧化剂进行氧化处理;
所述金属化是在各向异性导热填料表面进行镀镍、镀铜或镀银金属化处理;
所述物理处理具体选自包覆或包裹中至少一种,优选包覆或包裹处理是在各向异性导热填料表面包覆或包裹表面处理剂或者表面活性剂;
所述表面处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂酸、醇、酯的偶联剂中的至少一种;
所述表面活性剂为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、季铵化物、卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型、烷基葡糖苷(APG)、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的至少一种;
所述一维导热填料选自炭纤维、纳米碳管、纳米碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维中至少一种;
所述炭纤维选自炭纤维a、炭纤维b和炭纤维c中至少一种;优选中间相沥青基炭纤维;
所述炭纤维a为沥青和聚丙烯氰中至少一种经纺丝、碳化和石墨化而得;
所述炭纤维b为烃及烃的衍生物经过化学气相沉积法而得;
所述炭纤维c为烃及烃的衍生物由电弧放电而得;
所述烃及烃的衍生物选自甲烷、乙烯、乙醇和苯中至少一种;
所述炭纤维的长度为5-500μm,更优为50-300μm;
所述炭纤维的直径为5-30μm,更优为7-15μm;
所述炭纤维的导热系数为200W/(m·K)以上,更优为500W/(m·K)以上,最优为1000W/(m·K)以上;
所述炭纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%;更优为20wt.%-70wt.%;最优为30wt.%-55wt.%;
所述纳米碳管的制备方法选自电弧放电法和化学气相沉积法中至少一种;
所述纳米碳管选自单壁纳米碳管和多壁纳米碳管中至少一种;
所述纳米碳管的直径为2-200nm,更优为10-150nm,最优为20-60nm;
所述纳米碳管的长度为10-300μm,更优为15-200μm,最优为20-50μm;
所述纳米碳管的导热系数为100W/(m·K)以上,更优为500W/(m·K)以上,最优为1000W/(m·K)以上;
所述纳米碳管在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%;更优为20wt.%-70wt.%;最优为30wt.%-55wt.%;
所述纳米碳纤维的制备方法选自电弧放电法、有机纤维炭化法和化学气相沉积法中至少一种;
所述纳米碳纤维选自板状纳米碳纤维、鱼骨状纳米碳纤维和管状纳米碳纤维中至少一种;
所述纳米碳纤维的直径为10-990nm,更优为100-600nm,最优为200-500nm;
所述纳米碳纤维的长度为10-300μm,更优为20-250μm,最优为50-200μm;
所述纳米碳纤维的导热系数为100W/(m·K)以上,更优为400W/(m·K)以上,最优为800W/(m·K)以上;
所述纳米碳纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%;
所述金属纤维包括银纤维、铜纤维和铝纤维中的至少一种;
所述金属纤维的直径0.01-50μm,更优为0.1-40μm,最优为1-30μm;
所述金属纤维的长度50-500μm,更优为60-400μm,最优为80-300μm;
所述金属纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%;
所述陶瓷纤维包括碳化硅纤维、氧化铝纤维、氧化锌纤维、氧化铍纤维、二氧化硅纤维和氮化铝纤维中的至少一种;
所述陶瓷纤维的直径0.01-50μm,更优为0.1-40μm,最优为1-30μm;
所述陶瓷纤维的长度50-500μm,更优为60-400μm,最优为80-300μm;
所述陶瓷纤维在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%;
所述二维导热填料选自石墨烯、石墨和氮化硼中至少一种;
石墨烯的制备方法选自机械剥离法、气相沉积法、氧化还原法、外延生长法中至少一种;
所述石墨烯的片径为1-500μm,更优为5-200μm,最优为50-150μm;
所述石墨烯的层数为1-10层,优选为1-5层,更优为1-3层;
所述石墨烯的导热系数为200W/(m·K)以上,更优为600W/(m·K)以上,最优为1200W/(m·K)以上;
所述石墨烯在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%;
所述石墨片选自天然石墨、石墨化天然石墨、膨胀石墨、石墨化膨胀石墨、人工石墨中至少一种;
所述石墨化天然石墨,是将天然石墨经2400℃以上高温处理所得;
所述石墨化膨胀石墨,是将膨胀石墨经2400℃以上高温处理所得;
所述人工石墨是有机高分子前驱体,经过碳化、石墨化得到的;
所述有机高分子前驱体包括聚酰亚胺、聚酰胺、聚噁二唑、聚苯并噁唑、聚苯并双噁唑、聚噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑、聚对亚苯基亚乙烯基以及聚苯并咪唑或聚苯并双咪唑中的至少一种;
所述石墨的片径为1-500μm;更优为5-200μm;最优为50-150μm;
所述石墨的厚度为0.01-100μm;更优为1-50μm;最优为5-30μm;
所述石墨在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%;
所述氮化硼具体为六方氮化硼;
所述氮化硼的片径为0.05-500μm,更优为10-300μm,最优为50-200μm;
所述氮化硼在所述纵向高导热垫片中的含量为10wt.%-85wt.%,更优为20wt.%-70wt.%,最优为30wt.%-55wt.%。
10.根据权利要求1-9任一所述的制备方法,其特征在于:所述各向异性导热填料与各向同向填料的总含量定义为填料总含量,所述填料总含量在所述纵向高导热垫片中的含量为55wt.%-95wt.%;更优为60wt.%-85%;最优为65wt.%-80wt.%。
11.根据权利要求1-9任一所述的制备方法,其特征在于,所述挤出设备具体为双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、多螺杆挤出机、无螺杆挤出机中至少一种。
12.根据权利要求1-9任一所述的制备方法,其特征在于,所述牵引、压延、硫化,采用连续化工序或采用单独的几段段工序;
所述连续化工序,是指挤出设备、拉伸空腔、牵引设备、压延设备、硫化设备联用,形成一整套连续化制备产线;
所述单独的几段工序是指自物料从挤出设备、拉伸空腔挤出后,牵引、压延、硫化形成单独的三段工序,或形成牵引-压延联用工序与单独的硫化工序,或单独的牵引工序与压延-硫化联用工序;
所述牵引,优先采用三辊牵引;牵引速率为1-500mm/s;
所述压延,采用平盘与表面平坦的压头形成的一对压制装置来进行,或使用夹辊来进行压制;压延厚度在挤出物料厚度的基础上,降低0.05-0.2mm;
所述硫化,采用平板硫化、恒温隧道炉硫化或变温隧道炉硫化,物料固化成型;硫化温度60-250℃。
13.根据权利要求1-12任一所述的制备方法,其特征在于:所述混合物料还包括磁性金属粉、触变性赋予剂、分散剂、固化促进剂、缓凝剂、微增粘剂、增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂、稳定剂和着色剂中的一种或多种。
14.权利要求1-13任一所述制备方法制备得到的纵向高导热垫片。
15.权利要求1-13任一所述纵向高导热垫片在导热中的应用。
16.权利要求1-13任一所述纵向高导热垫片在制备导热产品中的应用。
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