一種粘接於散熱板的導熱膠及其製備方法
2023-04-25 07:01:51 3
一種粘接於散熱板的導熱膠及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及導熱膠的利用領域，特別是涉及一種粘接於散熱板的導熱膠及其製備方法。包括室溫硫化矽橡膠樹脂、導熱分散劑、助劑。製備方法：首先將碳納米管進行預處理製成導熱分散劑，然後將導熱分散劑與矽橡膠和助劑進行共混。有益效果是：多壁碳納米管經過預處理製成的導熱分散劑，與硫化矽橡膠相容性好，能在膠黏劑體系中均勻分散，不存在聚集結塊的現象。同時，多壁碳納米管又具有高熱導率，將其作為導熱填料加入到膠黏劑體系中，徹底解決了導熱膠散熱性不理想的問題，導熱係數值為15W/m·K~32W/m·k。不僅如此，本發明製備方法簡單、採用的原料性能優異，製備的導熱膠在電腦散熱器上應用非常理想，滿足了各方面的要求。
【專利說明】一種粘接於散熱板的導熱膠及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及導熱膠的利用領域，特別是涉及一種粘接於散熱板的導熱膠及其製備方法。
【背景技術】
[0002]在這個高速發展的數字時代，電子產品日益受到重視，特別是電腦幾乎成為每個上班族的必備品。而電腦從開始啟動那刻起，散熱就開始了，散熱性能的好壞直接影響電腦的性能，關乎電腦的運行速度和使用壽命。特別是在運行大型遊戲時，電腦主板產生了大量的熱量，如果熱量沒有得到很好的擴散，可想而知對電腦組件的破壞是何等的巨大。
[0003]而起到散熱作用的就是散熱器，肉眼看似光滑的表面其實在顯微鏡下觀察是不平整的，其表面的各種凹凸不平都會嚴重影響到熱傳導效率。表面的縫隙和不平使得空氣存在其中。由於空氣的導熱係數低而且不容易排除，當表面的空氣吸收了熱量發生膨脹後，就會引起處理器與散熱器之間的縫隙進一步擴大。
[0004]導熱膠的出現解決了這一難題，將導熱膠塗覆在散熱器表面，填補了散熱器表面的凹凸不平，這樣一來散熱器和處理器直接就實現了零距離接觸，處理器發出的熱量通過導熱膠直接傳遞到散熱器上，散熱器的功效實現完美發揮。
導熱膠是由樹脂、導熱填料，助劑等部分組成，其中導熱填料對導熱膠的導熱係數起決定作用，目前，市場上常見的幾種導熱填料有氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、氧化矽等。氮化鋁，導熱係數非常高，但是價格昂貴，通常每公斤在幾百元至上千元；氮化鋁比表面積大、吸油值高，隨著氮化鋁在樹脂中填充率的增加，體系粘度急劇上升，實際製成的導熱膠膜中氮化鋁填充率很低，嚴重影響導熱膠膜的導熱性。另外，氮化鋁吸潮後會與水發生水解反應A1N+3H20=A1 (0H) 3丨+NH3丨，水解產生的Al (0H) 3會使導熱通路產生中斷，進而影響聲子的傳遞，因此做成製品後導熱率會不斷降低，即使用矽烷偶聯劑進行表面處理，也不能保證100%填料表面被包覆；氧化鈹，雖然其熱導率很高，但是由於其毒性大，導致其在導熱膠膜的實際應用受到了很大的限制；氮化硼，導熱係數非常高，性質穩定。根據產品純度和粒度不同價格差別較大，從幾百元到上千元每公斤不等。雖然單純使用氮化硼可以達到較高的熱導率，但與氮化鋁類似，隨著氮化硼在樹脂中填充率的增加，在體系中添加量大於40%後體系粘度會急劇上升，給混膠和填料的分散造成很大影響，實際製成的導熱膠膜中氮化硼填充率很低，導熱率較低。有國外廠商生產球形氮化硼，產品粒徑大，比表面積小，填充率高，不易增粘，但是價格極高，限制了其在高導熱膠膜中的應用；氧化鎂，價格便宜，但是在空氣中易吸潮，容易吸收水分和二氧化碳而逐漸成為鹼式碳酸鎂，增粘性較強，不能大量填充，由氧化鎂製成的導熱膠膜導熱率會不斷降低，導熱率極不穩定。另外，由於其耐酸性差，限制了其在酸性環境下的應用；氧化矽，結晶型矽微粉價格較低，適合大量填充降低成本。但由於其導熱性偏低，不適合生產高導熱產品。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術的技術難題，提出一種粘接於散熱板的導熱膠及其製備方法，所製備的導熱膠具有高導熱係數和良好的粘接性能。
[0006]本發明為實現上述目的，所採用的技術方案是:一種粘接於散熱板的導熱膠，其特徵在於，其成分按以下重量百分比組成:室溫硫化矽橡膠樹脂為659Γ75.5%、導熱分散劑為149Γ24.5%、助劑為0.59Tll% ;所述的導熱分散劑為32%的多壁碳納米管、62%的丁酮和6%的ΒΥΚ-161助劑。
[0007]一種粘接於散熱板的導熱膠的製備方法，其特徵在於，步驟如下:
第一步，首先製備導熱分散劑，按重量百分比取32%的多壁碳納米管、62%的丁酮和6%的ΒΥΚ-161助劑，將ΒΥΚ-161助劑溶解於丁酮中，然後在磁力攪拌下加入多壁碳納米管，待多壁碳納米管充分潤溼後，利用球磨機對混合物進行研磨1-2小時後即可得到分散均勻的多壁碳納米管預處理劑，最後使用T份L-20bR高速冷凍離心機通過離心的方法去除上清液，得到導熱分散劑。
[0008]第二步，按重量百分比取659Γ75.5%的室溫硫化矽橡膠樹脂、149Γ24.5%的導熱分散劑和0.59Tll%的助劑，將各組分加入到容器中，在常溫下使用MYP11-2A恆溫磁力攪拌器和ΤΗΖ-82Α水浴恆溫振蕩器進行磁力攪拌0.5tTlh和超聲振蕩0.5tTlh，隨後再進行一次磁力攪拌0.5tTlh和超聲振蕩0.5tTlh，即可得到混合均勻的導熱膠。
[0009]本發明的有益效果是:多壁碳納米管經過預處理製成的導熱分散劑，與硫化矽橡膠相容性好，能在膠黏劑體系中均勻分散，不存在聚集結塊的現象。同時，多壁碳納米管又具有高熱導率，將其作為導熱填料加入到膠黏劑體系中，徹底解決了導熱膠散熱性不理想的問題，導熱係數值為15W/m*lT32W/m*k。不僅如此，本發明製備方法簡單、採用的原料性能優異，製備的導熱膠在電腦散熱器上應用非常理想，滿足了各方面的要求。
【具體實施方式】
[0010]下面結合實施例對本發明一種粘接於散熱板的導熱膠及其製備方法技術方案作進一步描述。
[0011]一種粘接於散熱板的導熱膠，其成分按以下重量百分比組成:室溫硫化矽橡膠樹脂為659Γ75.5%、導熱分散劑為149Γ24.5%、助劑為0.5°/Γ?1% ;導熱分散劑為32%的多壁碳納米管、62%的丁酮和6%的ΒΥΚ-161助劑。
[0012]多壁碳納米管為內徑小於50nm、外徑小於60nm、長度為小於30 μ m的多壁碳納米管。
[0013]助劑為觸變劑氣相二氧化矽、增塑劑八甲基矽油、交聯劑甲基三甲氧基矽烷、偶聯劑KH-550和催化劑二月桂酸二丁基錫中的至少一種。
[0014]實施例1按重量百分比稱取，室溫硫化矽橡膠樹脂67%，導熱分散劑24%，助劑9%。
[0015]9%的助劑具體為:氣相二氧化矽6%、甲基三甲氧基矽烷1%、1%的KH-550和二月桂酸二丁基錫1%。
[0016]製備過程:第一步，首先製備導熱分散劑，按重量百分比取32%的多壁碳納米管、62%的丁酮和6%的BYK-161助劑，將BYK-161助劑溶解於丁酮中，然後在磁力攪拌下加入多壁碳納米管，待多壁碳納米管充分潤溼後，利用球磨機對混合物進行研磨1-2小時後即可得到分散均勻的多壁碳納米管預處理劑，最後使用T份L-20bR高速冷凍離心機通過離心的方法去除上清液，得到導熱分散劑。
[0017]第二步，按重量百分比取67%的室溫硫化矽橡膠樹脂、24%的導熱分散劑、6%的氣相二氧化矽、1%的甲基三甲氧基矽烷、1%的KH-550和1%的二月桂酸二丁基錫。將各組分加入到容器中，在常溫下使用MYP11-2A恆溫磁力攪拌器和THZ-82A水浴恆溫振蕩器進行磁力攪拌0.6h和超聲振蕩0.6h，隨後再進行一次磁力攪拌0.6h和超聲振蕩0.6h，即可得到混合均勻的導熱膠。
[0018]實施例2按重量百分比稱取,室溫硫化娃橡膠71%,導熱分散劑20%,氣相二氧化娃4%、八甲基矽油1%、甲基三甲氧基矽烷1%、1%的KH-550和二月桂酸二丁基錫2%。
[0019]製備過程:首先，將BYK-161溶解於丁酮中，然後在磁力攪拌下緩緩加入多壁碳納米管，待多壁碳納米管全部加入後，利用球磨機對混合物進行研磨，兩小時後即可得到分散均勻的多壁碳納米管預處理劑，最後通過離心的方法去除上清液，得到導熱分散劑。將71%的室溫硫化矽橡膠、20%的導熱分散劑、4%的氣相二氧化矽、1%的八甲基矽油、1%的甲基三甲氧基矽烷、1%的KH-550和2%的二月桂酸二丁基錫加入到容器中，在常溫下進行磁力攪拌lh和超聲振蕩0.5h，隨後再進行一次磁力攪拌0.5h和超聲振蕩0.5h，即可得到混合均勻的導熱膠。
[0020]實施例3按重量百分比稱取，室溫硫化矽橡膠74.8%，導熱分散劑19.6%，氣相二氧化矽2.8%、八甲基矽油0.2%、甲基三甲氧基矽烷1.4%、0.2%的KH-550和二月桂酸二丁基錫1%。
[0021]製備過程:首先，將BYK-161溶解於丁酮中，然後在磁力攪拌下緩緩加入多壁碳納米管，待多壁碳納米管全部加入後，利用球磨機對混合物進行研磨，一小時後即可得到分散均勻的多壁碳納米管預處理劑，最後通過離心的方法去除上清液，得到導熱分散劑。將74.8%的室溫硫化矽橡膠、19.6%的導熱分散劑、2.8%的氣相二氧化矽、0.2%的八甲基矽油、
1.4%的甲基三甲氧基矽烷、0.2%的KH-550和1%的二月桂酸二丁基錫加入到容器中，在常溫下進行磁力攪拌0.5h和超聲振蕩0.5h，隨後再進行一次磁力攪拌lh和超聲振蕩lh，即可得到混合均勻的導熱膠。
[0022]T份L_20bR高速冷凍離心機為上海安亭科學儀器廠生產。
[0023]MYP11-2A恆溫磁力攪拌器為上海梅穎浦儀器儀表製造有限公司生產。水浴恆溫振蕩器型號為THZ-82A。
【權利要求】
1.一種粘接於散熱板的導熱膠，其特徵在於，其成分按以下重量百分比組成:室溫硫化矽橡膠樹脂為659Γ75.5%、導熱分散劑為149Γ24.5%、助劑為0.5°/Γ?1% ;所述的導熱分散劑由32%的多壁碳納米管、62%的丁酮和6%的ΒΥΚ-161助劑製備而成。
2.根據權利要求1所述的一種粘接於散熱板的導熱膠，其特徵在於，所述的多壁碳納米管為內徑小於50nm、外徑小於60nm、長度為小於30 μ m的多壁碳納米管。
3.根據權利要求1所述的一種粘接於散熱板的導熱膠，其特徵在於，所述的助劑為觸變劑氣相二氧化矽、增塑劑八甲基矽油、交聯劑甲基三甲氧基矽烷、偶聯劑KH-550和催化劑二月桂酸二丁基錫中的至少一種。
4.一種粘接於散熱板的導熱膠的製備方法，其特徵在於，步驟如下: 第一步，首先製備導熱分散劑，按重量百分比取32%的多壁碳納米管、62%的丁酮和6%的BYK-161助劑，將BYK-161助劑溶解於丁酮中，然後在磁力攪拌下加入多壁碳納米管，待多壁碳納米管充分潤溼後，利用球磨機對混合物進行研磨1-2小時後即可得到分散均勻的多壁碳納米管預處理劑，最後使用T份L-20bR高速冷凍離心機通過離心的方法去除上清液，得到導熱分散劑； 第二步，按重量百分比取659Γ75.5%的室溫硫化矽橡膠樹脂、149Γ24.5%的導熱分散劑和0.59Tll%的助劑，將各組分加入到容器中，在常溫下使用ΜΥΡ11-2Α恆溫磁力攪拌器和ΤΗΖ-82Α水浴恆溫振蕩器進行磁力攪拌0.5tTlh和超聲振蕩0.5tTlh，隨後再進行一次磁力攪拌0.5tTlh和超聲振蕩0.5tTlh，即可得到混合均勻的導熱膠。
【文檔編號】C09J183/04GK104449545SQ201410684684
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】翟丹丹, 王永明, 高之香, 李崇, 吳金麗, 郭平勝, 李士學, 李程 申請人:三友（天津）高分子技術有限公司