一种热界面复合材料及其制备方法与流程

本申请涉及导热材料，尤其涉及一种热界面复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、热界面材料是树脂基体与导热填料等的混合物，可应用于发热器件与散热器件之间，起导热绝缘作用，是电子材料热管理的关键部件之一。为了提高材料的导热性能，通常需要在树脂基体中添加大量的导热填料，使混合后的浆料粘度大，固化成型困难，且由于传统制备方法固化速度慢，导致固体导热填料沉降偏析，使导热性能大打折扣，难以达到预期效果。

技术实现思路

1、本申请提供了一种热界面复合材料及其制备方法，以解决如下技术问题：如何提高热界面复合材料的导热效率。

2、第一方面，本发明提供了一种热界面复合材料的制备方法，包括以下步骤：

3、配制热界面复合材料的浆料；

4、将所述浆料采用光固化3d打印技术进行逐层打印、固化成型，得到热界面复合材料；

5、所述热界面复合材料的浆料，按重量比计，包括：

6、导热填料40％～95％

7、光引发剂0.2％～5％

8、余量为树脂基体。

9、可选的，所述逐层打印、固化成型中，每层固化厚度为10μm～200μm，每层曝光时间为1s～20s。

10、可选的，所述每层固化厚度不小于所述导热填料的最大粒径，所述导热填料粒径为0.5μm～20μm。

11、可选的，所述每层固化厚度为导热填料最大粒径的1.5～10倍。

12、可选的，所述配制热界面复合材料的浆料，具体包括：将导热填料、光引发剂和树脂基体按重量比例混合均匀后，脱泡得到热界面复合材料的浆料。

13、可选的，所述混合方式包括搅拌、球磨、均质、乳化的一种或几种。

14、可选的，所述树脂基体包括5％～40％树脂、0.1％～5％分散剂、0.5％～10％改性剂以及0～5％增稠剂。

15、第二方面，本发明还提供了一种热界面复合材料，按重量比计，所述热界面复合材料的原料包括：40％～95％导热填料、0.2％～5％光引发剂、5％～40％树脂、0.1％～5％分散剂、0.5％～10％改性剂以及0～5％增稠剂。

16、所述导热填料在材料中起导热作用，导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氧化锆、氢氧化铝、氧化镁的一种或几种混合物；

17、所述树脂作为热界面材料基体，树脂为有机硅树脂、聚烯烃树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯等的一种或几种混合物；

18、所述光引发剂能够促使浆料在光照时固化成型，光引发剂为双(1-(2,4-二氟苯基)-3-吡咯基)二茂钛、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、安息香双甲醚等的一种或几种；

19、所述分散剂用于分散浆料中的导热填料，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇甲醚醋酸酯、聚乙二醇、聚丙烯酸盐、硬脂酸盐等的一种或几种；

20、所述改性剂用于导热填料的改性，改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸、油酸、磷酸等的一种或几种；

21、增稠剂用于调节浆料的流动性，增稠剂为卡拉胶、乙烯基纤维素、聚丙烯酸、聚乙烯醇缩丁醛、奎二酸、二硬脂酸酯、蒙脱土、勃姆石等的一种或几种混合物。

22、可选的，所述热界面复合材料采用第一方面中所述的制备方法制得。

23、可选的，所述热界面复合材料厚度为0.1mm～5mm，热导率0.1w/(m·k)～20w/(m·k)。

24、本发明提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

25、本发明提供了一种热界面复合材料及其制备方法，该方法通过配制热界面复合材料的浆料，将所述浆料采用光固化3d打印技术进行逐层打印、固化成型，得到热界面复合材料。浆料包括导热填料40％～95％，光引发剂0.2％～5％和树脂基体，其中导热填料起导热作用，光引发剂能促使浆料在光照时固化成型；采用3d打印技术能够实现材料的均匀铺料，材料固化时间短，大大提升了固化速度，从而防止了导热填料的沉降偏析；同时逐层打印，使得各层间由于3d打印工作台的精确挤压，形成了紧密结合的层状结构，减少了材料内部可能出现的空洞和裂纹，使复合材料致密度较高，进而提高热界面复合材料的导热效率和稳定性。

26、本方法制备工艺简单，流程短，成本低，具备规模化生产前景。

技术特征：

1.一种热界面复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述逐层打印、固化成型中，每层固化厚度为10μm～200μm，每层曝光时间为1s～20s。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述每层固化厚度不小于所述导热填料的最大粒径，所述导热填料粒径为0.5～20μm。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述每层固化厚度为导热填料最大粒径的1.5～10倍。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述配制热界面复合材料的浆料，具体包括：将导热填料、光引发剂和树脂基体按重量比例混合均匀后，脱泡得到热界面复合材料的浆料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合方式包括搅拌、球磨、均质、乳化的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述树脂基体包括5％～40％树脂、0.1％～5％分散剂、0.5％～10％改性剂以及0～5％增稠剂。

8.一种热界面复合材料，其特征在于，按重量比计，所述热界面复合材料的原料包括：40％～95％导热填料、0.2％～5％光引发剂、5％～40％树脂、0.1％～5％分散剂、0.5％～10％改性剂以及0～5％增稠剂。

9.根据权利要求8所述的热界面复合材料，其特征在于，采用权利要求1～7任一所述的制备方法制得。

10.根据权利要求9所述的热界面复合材料，其特征在于，所述热界面复合材料厚度为0.1mm～5mm，热导率为0.1w/(m·k)～20w/(m·k)。

技术总结
本发明提供了一种热界面复合材料及其制备方法，配制热界面复合材料的浆料，包括导热填料40％～95％，光引发剂0.2％～5％和树脂基体，其中导热填料起导热作用，光引发剂能促使浆料在光照时固化成型；将所述浆料采用光固化3D打印技术进行逐层打印、固化成型，得到热界面复合材料。3D打印技术能够实现材料的均匀铺料，材料固化时间短，大大提升了固化速度，从而防止了导热填料的沉降偏析；同时逐层打印，使得各层间由于3D打印工作台的精确挤压，形成了紧密结合的层状结构，减少了材料内部空洞和裂纹，使复合材料致密度较高，进而提高复合材料的导热效率和稳定性。本方法制备工艺简单，流程短，成本低，具备规模化生产前景。

技术研发人员：任新林,李东红,张岩岩,张晓旭,杨丰豪,王毅,张阳,范硕阳,周俊文
受保护的技术使用者：中铝郑州有色金属研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/29