一种高散热性的散热胶带及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种散热胶带(ipc分类号：h05k9/00)，尤其涉及一种高散热性的散热胶带及其制备方法。


背景技术：

2.最近随着电视及手机等电子产品的大面积化、高分辨率的实现，电子元件的阻力增加导致发热急剧增加，对电子产品的寿命和性能产生了重大影响，为了解决这些问题，已经开发了具有各种散热性能的材料，比如散热垫，散热胶带。
3.专利申请cn201710414111.0公开一种散热胶带，此专利制备的散热胶带减小了电子产品的厚度，也降低了电子产品的制造复杂程度，但是此发明粘结剂采用丙烯酸压敏粘结剂，并不能达到很好的散热效果。
4.因此，本发明制备一种具有3层结构的散热胶带，通过导热基材，导热胶层的协同作用，并在增加表面散热层，3个阶段的散热，最大化的起到了散热的效果。本发明通常应用于功率不高的热源与小型的散热器之间，用来固定led散热器等。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了高散热性的散热胶带从上到下依次为表面散热层1，导热基材2和导热胶层3。
6.作为一种优选的方案，所述表面散热层的厚度为0.1～10μm。
7.作为一种优选的方案，所述导热胶层的厚度为5～60μm。
8.作为一种优选的方案，所述导热胶层的厚度为15～45μm。
9.作为一种优选的方案，所述导热基材的厚度为50～120μm。
10.作为一种优选的方案，所述导热基材的厚度为30～80μm。
11.作为一种优选的方案，所述表面散热层，按重量份计，主要包括散热填充物a 80～120份，橡胶系胶粘剂15～25份，溶剂为200～300份。
12.作为一种优选的方案，所述散热填充物a为陶瓷类散热填充物、碳类散热填充物的一种或多种。
13.作为一种优选的方案，所述散热填充物a为陶瓷类散热填充物，碳类散热填充物的混合物。
14.作为一种优选的方案，所述陶瓷类散热填充物，碳类散热填充物的重量比为(2～3)：(3～4)。
15.作为一种优选的方案，所述碳类散热填充物为天然石墨烯、人造石墨烯、石墨烯、碳纳米管、硅类石墨烯的一种或多种。
16.作为一种优选的方案，所述陶瓷类散热填充物为氧化铝，氮化硼、氮化铝、氧化镁、氧化锌的一种或多种。
17.作为一种优选的方案，所述陶瓷类散热填充物为氧化铝，氮化硼、氮化铝的混合
物。
18.作为一种优选的方案，所述氧化铝，氮化硼、氮化铝的重量比(2～4)：(5～7)：(3～5)。
19.作为一种优选的方案，所述氧化铝，氮化硼，氮化铝的平均粒径均为1～15μm。
20.作为一种优选的方案，所述氧化铝的的平均粒径为5μm，购买自连云港鼎恒复合材料科技有限公司。
21.作为一种优选的方案，所述氮化硼的平均粒径为10μm，购买自清河县超泰金属材料有限公司的brofos-bn-w1。
22.作为一种优选的方案，所述氮化铝的平均粒径为10μm，购买自清河县超泰金属材料有限公司。
23.作为一种优选的方案，所述碳类散热填充物为石墨烯、碳纳米管的混合物。
24.作为一种优选的方案，所述石墨烯、碳纳米管的重量比为(1～3)：(2～3)。
25.作为一种优选的方案，所述石墨烯的粒径为4～10μm，可市售，例如东莞市淳亮工艺材料有限公司。
26.作为一种优选的方案，所述碳纳米管为5-15μm，可市售，例如上海茂果纳米科技有限公司。
27.作为一种优选的方案，所述橡胶系胶粘剂为氯丁橡胶胶粘剂，丁腈橡胶胶粘剂，三元乙丙橡胶胶粘剂，丁基橡胶胶粘剂的一种或多种。
28.作为一种优选的方案，所述橡胶系树脂为氯丁橡胶胶粘剂，购买自邢台润乾商贸有限公司。
29.作为一种优选的方案，所述溶剂为甲苯、乙酸乙酯、丁酮的一种或多种。
30.作为一种优选的方案，所述溶剂为乙酸乙酯。
31.作为一种优选的方案，所述导热基材为金属网材。所述金属网材是纯金属或合金。
32.作为一种优选的方案，所述金属网材的空隙大小为0.05～2mm。
33.作为一种优选的方案，所述金属网材为铜网、镍网、铁网、铝网、锡网、锌网、钨网及银网组成的群的一种或两种以上的合金。
34.作为一种优选的方案，所述金属网材为铜网。
35.作为一种优选的方案，所述导热胶层，按重量份计，原料至少包括：胶粘剂90～110份，硬化剂0.1～0.2份，散热填充物b 50～100份，表面活性剂0.02～0.08份，锡催化剂0.01～0.03份，溶剂150～200份。
36.作为一种优选的方案，所述胶粘剂为丙烯酸酯胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、硅酮胶粘剂的一种或多种。
37.作为一种优选的方案，所述胶粘剂为丙烯酸酯胶粘剂。
38.作为一种优选的方案，所述丙烯酸酯胶粘剂由2-乙烯基丙烯酸酯，丙烯酸叔丁酯，乙酸乙烯酯，丙烯酸，甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸叔丁酯，丙烯酸乙酯，2-羟丙基异丁烯酸甲酯，2-丙烯酸-2-羟基丙基酯，2-羟基乙基丙烯酸酯2种或2种以上混合物与过氧化苯甲酰，醋酸乙烯共聚而成。
39.作为一种优选的方案，所述丙烯酸酯胶粘剂的原料，按重量份计，2-乙烯基丙烯酸酯3～5份，丙烯酸叔丁酯40～60份，乙酸乙烯酯3～9份，丙烯酸6～8份，甲基丙烯酸叔丁酯7
～9份，过氧化苯甲酰0.1～0.7份，醋酸乙烯2～3份。
40.作为一种优选的方案，所述丙烯酸酯胶粘剂的制备方法主要包括以下步骤：将2-乙烯基丙烯酸酯，丙烯酸叔丁酯，乙酸乙烯酯，丙烯酸，甲基丙烯酸叔丁酯，过氧化苯甲酰，醋酸乙烯，搅拌均匀，分散，即得丙烯酸酯胶粘剂。
41.作为一种优选的方案，所述硬化剂为乙撑亚胺，异氰酸酯，环氧树脂，金属螯合物的一种或多种。
42.作为一种优选的方案，所述硬化剂为异氰酸酯化合物，金属螯合物的混合物。
43.作为一种优选的方案，所述异氰酸酯化合物，金属螯合物的重量比为(5～7)：1。
44.作为一种优选的方案，所述异氰酸酯化合物，金属螯合物的重量比为6：1。
45.作为一种优选的方案，所述异氰酸酯化合物购买自拜耳公司的异氰酸酯固化剂。
46.作为一种优选的方案，所述金属螯合物为锡类金属螯合物，铝类金属螯合物的一种或多种。
47.作为一种优选的方案，所述金属螯合物为锡类金属螯合物，购买自新典化学材料(上海)有限公司。
48.作为一种优选的方案，所述散热填充物b为石墨烯。
49.作为一种优选的方案，所述石墨烯的粒径为1～15μm。
50.作为一种优选的方案，所述石墨烯的粒径为4～10μm，可市售，例如东莞市淳亮工艺材料有限公司。
51.作为一种优选的方案，所述表面活性剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂购买自南京旗宇化学科技有限公司的硅烷偶联剂kh-602。
52.作为一种优选的方案，所述硅烷偶联剂，硬化剂的重量比为1：(2～4)。
53.作为一种优选的方案，所述溶剂为甲苯，乙酸乙酯，丁酮的一种或多种。
54.作为一种优选的方案，所述溶剂为甲苯，乙酸乙酯的混合物。
55.作为一种优选的方案，所述甲苯，乙酸乙酯的重量比为1：(3～5)。
56.作为一种优选的方案，所述甲苯，乙酸乙酯的重量比为1：4。
57.作为一种优选的方案，所述锡催化剂为辛酸亚锡。
58.本发明第二方面提供了一种制备散热胶带的制备工艺，包括以下步骤：
59.(1)将散热填充物a，溶剂加入橡胶系胶粘剂中，搅拌均匀，得到表面散热层。
60.(2)将散热填充物b，溶剂混合物均匀，搅拌均匀，加热至60～70℃保温，加入胶粘剂并搅拌均匀，加入硬化剂，表面活性剂，锡催化剂，搅拌均匀，在50～60℃保温7～10h，得到导热胶层；
61.(3)将导热胶层涂布于导热基材的下表面，将表面散热层涂布于导热基材的上表面，100～180℃高温箱烘烤，得到散热胶带。
62.本发明第三方面提供了一种散热胶带的结构，其散热胶带的结构从上到下依次为表面散热层，导热基材，导热胶层。
63.有益效果：
64.1.本发明通过4～10μm的石墨烯，可以提高导热胶层的散热效果，并且通过限定异氰酸酯化合物，金属螯合物的重量比为(5～7)：1时，避免了由于石墨烯的加入会使导热胶层强度下降的现象，从而提高了导热胶层的强度。
65.2.本发明通过限定陶瓷类散热填充物，碳类散热填充物的重量比为(2～3)：(3～4)，大大提高了表面散热层的散热效果。
66.3.本发明通过平均粒径为4～6μm的氧化铝，9～11μm的氮化硼，9～11μm的氮化铝与4～10μm的石墨烯，5-15μm的碳纳米管的协同作用，大大提高了表面散热层的散热效果，从而提高散热胶带的散热效果。
67.4.本发明制备具有3层结构的散热胶带，通过铜网，导热胶层的协同作用，并在增加表面散热层，3个阶段的散热，最大化的起到了散热的效果。
附图说明
68.图1为本发明散热胶带的结构示意图。
69.图中：1、表面散热层；2、导热基材；3、导热胶层。
具体实施方式
70.实施例
71.实施例1
72.实施例1提供了一种高散热性的散热胶带，从上到下依次为表面散热层1，导热基材2和导热胶层3。
73.所述表面散热层的厚度为3μm；导热胶层的厚度为30μm；导热基材的厚度为80μm。
74.所述表面散热层，按重量份计，原料包括散热填充物a 100份，橡胶系树脂20份，溶剂为250份。所述溶剂为乙酸乙酯；所述橡胶系树脂为氯丁橡胶胶粘剂，购买自邢台润乾商贸有限公司。
75.所述散热填充物a为陶瓷类散热填充物，碳类散热填充物的混合物。所述陶瓷类散热填充物，碳类散热填充物的重量比为2：3。
76.所述陶瓷类散热填充物为氧化铝，氮化硼、氮化铝的混合物。
77.所述氧化铝，氮化硼、氮化铝的重量比3：6：4。
78.所述氧化铝的的平均粒径为5μm，购买自连云港鼎恒复合材料科技有限公司。
79.所述氮化硼的平均粒径为10μm，购买自清河县超泰金属材料有限公司的brofos-bn-w1。
80.所述氮化铝的平均粒径为10μm，购买自清河县超泰金属材料有限公司。
81.所述碳类散热填充物b为石墨烯、碳纳米管的混合物。所述石墨烯、碳纳米管的重量比为2：3。
82.所述石墨烯的粒径为8μm，购买自东莞市淳亮工艺材料有限公司。
83.所述碳纳米管为10μm，购买自上海茂果纳米科技有限公司。
84.在本实施例中，所述导热基材为金属网材，所述金属网材为铜网。所述金属网材空隙大小为10μm。
85.在本实施例中，所述导热胶层，按重量份计，原料包括：胶粘剂100份，硬化剂0.15份，散热填充物b 70份，表面活性剂0.05份，锡催化剂0.02份，溶剂170份。
86.所述胶粘剂为丙烯酸酯胶粘剂。所述丙烯酸酯胶粘剂的原料，按重量份计，包括；2-乙烯基丙烯酸酯4份，丙烯酸叔丁酯50份，乙酸乙烯酯6份，丙烯酸7份，甲基丙烯酸叔丁酯
8份，过氧化苯甲酰0.5份，醋酸乙烯2份。
87.所述丙烯酸酯胶粘剂的制备方法包括：将2-乙烯基丙烯酸酯，丙烯酸叔丁酯，乙酸乙烯酯，丙烯酸，甲基丙烯酸叔丁酯，过氧化苯甲酰，醋酸乙烯经高速搅拌器分散2h，即得丙烯酸酯胶粘剂。
88.所述硬化剂为异氰酸酯化合物，金属螯合物的混合物。所述异氰酸酯化合物，金属螯合物的重量比为6：1。所述异氰酸酯化合物购买自拜耳公司的异氰酸酯固化剂。所述金属螯合物为锡类金属螯合物，购买自新典化学材料(上海)有限公司。
89.所述散热填充物b为石墨烯；所述石墨烯的粒径为8μm，购买自东莞市淳亮工艺材料有限公司。
90.所述表面活性剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂购买自南京旗宇化学科技有限公司硅烷偶联剂kh-602。
91.所述溶剂为甲苯，乙酸乙酯的混合物。所述甲苯，乙酸乙酯的重量比为1：4。
92.所述锡催化剂为辛酸亚锡，购买自山东巨鑫化工贸易有限公司。
93.本实施例中第二方面提供了一种制备散热胶带的制备工艺，包括以下步骤：
94.(1)将散热填充物a，溶剂加入橡胶系胶粘剂中，搅拌均匀，得到表面散热层。
95.(2)将散热填充物b，溶剂混合物均匀，搅拌均匀，加热至65℃保温，加入胶粘剂并搅拌均匀，加入硬化剂，表面活性剂，锡催化剂，搅拌均匀，在55℃保温8h，得到导热胶层；
96.(3)将导热胶层涂布于导热基材的下表面，将表面散热层涂布于导热基材的上表面，170℃高温箱烘烤，得到散热胶带。
97.对比例1
98.对比例1的具体实施方式同实施例1；不同的是，对比例1中散热胶带包括导热基材和导热胶层，没有表面散热层。
99.对比例2
100.对比例2的具体实施方式同实施例1；不同的是，对比例2中所述散热填充物a为陶瓷类散热填充物。
101.性能测试：
102.(1)散热程度：由附着有led的铝制机箱构成的led条上，贴上散热胶带实验了散热程度。将实施例1和对比例1～2制备的贴于led条上，经过1小时后，测量了led条的温度。
103.性能测试结果：
104.表1是实施例1和对比例1～2所制备散热胶带的性能测试结果。
105.表1
106.