一種高導(dǎo)熱阻燃材料、制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱阻燃材料、制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段，由于LED、CPU、各種芯片及其他發(fā)熱元件不斷的微型化，功率不斷提高，而熱量卻不能及時(shí)有效的散發(fā)出去，熱量的長(zhǎng)時(shí)間積累會(huì)對(duì)器件造成損壞。為了及時(shí)有效的將LED、CPU及各種芯片和發(fā)熱體運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，經(jīng)常會(huì)用到彈性體導(dǎo)熱墊片；目前，高導(dǎo)熱彈性體墊片通常由大量填充導(dǎo)熱填料來提高導(dǎo)熱性能，而大量導(dǎo)熱填料的填充會(huì)造成墊片的強(qiáng)度下降、硬度提高的問題出現(xiàn)?，F(xiàn)階段，由于納米石墨片具有優(yōu)越的導(dǎo)熱性能，開始受到人們的關(guān)注，然而其大量填充會(huì)降低墊片的絕緣性能，而氧化鋁由于價(jià)格便宜、絕緣性能良好，被廣泛用作導(dǎo)熱填料，此高導(dǎo)熱阻燃彈性墊片預(yù)用在OLED照明和OLED高功耗顯示器上。相關(guān)高導(dǎo)熱墊片的狀況以及存在的問題主要如下:
專利號(hào)CN 101982502 A中提及一種熱界面材料及其制備方法，運(yùn)用等離子體對(duì)液體硅橡膠包覆的氧化鋁進(jìn)行處理，制備得到導(dǎo)熱墊片，然而該方法制備的墊片沒有阻燃性能，且導(dǎo)熱性能不高，導(dǎo)熱僅為1.3ff/m.k。
[0003]專利號(hào)CN 103627179 A中提及一種含有石墨烯的高導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料及其制備方法，將石墨烯和氧化鋁共混物直接加入到硅橡膠制備了導(dǎo)熱墊片，其制備的導(dǎo)熱墊片并沒有阻燃性能，且導(dǎo)熱性能不高，為1.4ff/m.k。
[0004]專利號(hào)CN 103819902 A中公開了一種以硅橡膠為熱界面的高導(dǎo)熱彈性復(fù)合填料及制備方法，將碳納米管和石墨烯與金屬氧化鋁簡(jiǎn)單共混加入前驅(qū)體溶液中，采用微波加熱沉積法將復(fù)合材料沉積，最后將所得懸濁液進(jìn)行過濾干燥，得到導(dǎo)熱復(fù)合材料，該方法只是將填料簡(jiǎn)單的共混，并沒有對(duì)填料進(jìn)行處理，且制備的復(fù)合材料沒有阻燃性能。
[0005]專利號(hào)CN101168620A中公開了一種阻燃導(dǎo)熱硅橡膠，其將氧化鋁和氫氧化鋁加入到硅橡膠中，固化制備復(fù)合材料，其并沒有對(duì)填料進(jìn)行處理，且導(dǎo)熱性能不高，僅為1.1ff/m.k。
[0006]專利號(hào)中CN 103723705 A中公開了一種石墨烯/納米鋁復(fù)合物及其制備方法，其應(yīng)用領(lǐng)域不屬于導(dǎo)熱領(lǐng)域，另外此種制備方法制作出的“石墨烯”并不是通常定義上的石墨烯；并且此種制備方法并不會(huì)產(chǎn)生納米鋁，氫氧化鋁在200攝氏度時(shí)開始分解為氧化鋁和水，氧化鋁是非常穩(wěn)定的物質(zhì)，比如藍(lán)寶石，在800攝氏度以上溫度也只能變成α、Y型氧化鋁，不會(huì)生成納米鋁，300攝氏度的條件更不可能產(chǎn)生納米鋁，所以此專利的可行性非常有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種高導(dǎo)熱阻燃材料、制備方法及其應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明提供一種高導(dǎo)熱阻燃材料，所述高導(dǎo)熱阻燃材料的成分包括I?5質(zhì)量份的納米石墨片和100?500質(zhì)量份的氧化鋁粉體，二者相互混合均勻，且所述納米石墨片的表面還包覆有氫氧化鋁包覆層。
[0009]所述納米石墨片的厚度為50nm?10nm,直徑為5Mm?1Mm ;氧化招粉體為粒徑小于等于10Mffl的球形氧化鋁顆粒；所述氫氧化鋁包覆層均勻包覆于納米石墨片的表面，該氫氧化招包覆層的厚度為1nm?50nm。
[0010]本發(fā)明還提供一種高導(dǎo)熱阻燃材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)選用I?5質(zhì)量份的納米石墨片，在十二烷基硫酸鈉溶液中進(jìn)行超聲處理并過濾、干燥；
(2)將干燥后的納米石墨片進(jìn)行等離子處理，再置于硝酸鋁溶液中，并加入氨水進(jìn)行反應(yīng)，待反應(yīng)完全后過濾、干燥，將干燥后的產(chǎn)物與100?500質(zhì)量份的氧化鋁粉體進(jìn)行混合，混合后得到高導(dǎo)熱阻燃材料。
[0011]本發(fā)明還提供一種高導(dǎo)熱阻燃彈性墊片，應(yīng)用所述的高導(dǎo)熱阻燃材料制備而成，其所述高導(dǎo)熱阻燃彈性墊片的成分包括I?5質(zhì)量份的納米石墨片、100?500質(zhì)量份的氧化鋁粉體、100?200質(zhì)量份的液體硅橡膠、I?4質(zhì)量份的含氫硅油交聯(lián)劑、0.1?I質(zhì)量份的阻聚劑和0.5?3質(zhì)量份的鉬催化劑，以上各種成分相互混合均勻，且所述納米石墨片的表面還包覆有氫氧化鋁包覆層。
[0012]所述納米石墨片的厚度為50nm?10nm,直徑為5Mm?1Mm ;氧化招粉體為粒徑小于等于10Mffl的球形氧化鋁顆粒；所述氫氧化鋁包覆層均勻包覆于納米石墨片的表面，該氫氧化招包覆層的厚度為1nm?50nm。
[0013]本發(fā)明還提供一種高導(dǎo)熱阻燃彈性墊片的制備方法，所述制備方法具體包括以下步驟:(I)選用I?5質(zhì)量份的納米石墨片，在十二烷基硫酸鈉溶液中進(jìn)行超聲處理并過濾、干燥；
(2)將干燥后的納米石墨片進(jìn)行等離子處理，再置于硝酸鋁溶液中，并加入氨水進(jìn)行反應(yīng)，待反應(yīng)完全后過濾、干燥，將干燥后的產(chǎn)物與100?500質(zhì)量份的氧化鋁粉體進(jìn)行混合，混合后得到待用填料；
(3)稱取100?200質(zhì)量份的液體硅橡膠置于攪拌機(jī)中攪拌，并依次加入I?4質(zhì)量份的含氫娃油交聯(lián)劑、0.1?I質(zhì)量份的阻聚劑和0.5?3質(zhì)量份的鉬催化劑；
(4)將步驟(2)中得到的待用填料也加入攪拌機(jī)中，再進(jìn)行攪拌混合，然后置于模具中進(jìn)行加熱、固化，即得到高導(dǎo)熱阻燃彈性墊片。
[0014]所述步驟(I)處理后的納米石墨片的厚度為50 nm?10nm,直徑為5Mm?1Mm ；超聲處理的功率為500W?900W，超聲處理的時(shí)間為Ih?12h。
[0015]所述步驟(2)中氧化鋁粉體為粒徑為小于等于10Mffl的球形氧化鋁顆粒；所述硝酸鋁溶液的濃度為100g/L?500g/L ;所述等離子體進(jìn)行等離子處理的功率為800W?1000W，等離子處理的時(shí)間3h?5h。
[0016]所述步驟(3)中液體硅橡膠的粘度為500cs?200000cs。
[0017]所述步驟(3)中的交聯(lián)劑、阻聚劑、鉬催化劑的純度均大于等于95%。
[0018]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明提供一種高導(dǎo)熱阻燃材料、制備方法及其應(yīng)用，通過超聲處理使納米石墨片剝離開來，增加了導(dǎo)熱通路，提高了導(dǎo)熱性能；通過等離子體處理使納米石墨片表面具有了缺陷點(diǎn)；通過化學(xué)處理，使氫氧化鋁包覆在了納米石墨片的表面，具有了阻燃性能，且進(jìn)一步提高了導(dǎo)熱性能；將氧化鋁與氫氧化鋁包覆的納米石墨片加入到硅橡膠中制備得到的導(dǎo)熱阻燃?jí)|片，其具有硬度低、導(dǎo)熱性能好和阻燃性能良好等優(yōu)點(diǎn)，可以很好的解決電子行業(yè)中的散熱問題。
【附圖說明】
[0019]圖1:球形氧化鋁掃描電鏡照片；
圖2:等尚子處理后的納米石墨片的表面形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0021]本發(fā)明提供一種高導(dǎo)熱阻燃材料，所述高導(dǎo)熱阻燃材料的成分包括I?5質(zhì)量份的納米石墨片和100?500質(zhì)量份的氧化鋁粉體，二者相互混合均勻，且所述納米石墨片的表面還包覆有氫氧化鋁包覆層。
[0022]所述納米石墨片的厚度為50nm?10nm,直徑為5Mm?10Mm。氧化招粉體為粒徑小于等于10Mffl的球形氧化鋁顆粒。所述納米石墨片經(jīng)過一系列處理而使其表面包裹有氫氧化招包覆層，該氫氧化招包覆層的厚度為1nm?50nm。
[0023]本發(fā)明提供一種高導(dǎo)熱阻燃材料的制備方法，包括以下步驟:
(I)選用I?5質(zhì)量份的納米石墨片，在濃度為10g/L?20g/L的十二烷基硫酸鈉溶液中進(jìn)行超聲處理，超聲處理的功率為500W?900W，超聲處理的時(shí)間為Ih?12h。超聲處理完成后進(jìn)行過濾，將過濾后的納米石墨片置于鼓風(fēng)干燥箱中于55°C?65°C溫度下干燥3h~5h。經(jīng)過上述處理后的納米石墨片如圖2所不，其厚度為50nm?10nm,直徑為5Mm?ιομπ?ο
[0024](2)將干燥后的納米石墨片置于功率為800W?1000W的等離子體中進(jìn)行等離子處理，等離子處理的時(shí)間3h~5h，并將等離子處理后的納米石墨片置于100g/L?500g/L的硝酸鋁溶液中，在攪拌的過程中，加入濃度為lg/L?8g/L的氨水，充分?jǐn)嚢柚龄X離子反應(yīng)完全；然后過濾產(chǎn)物，將過濾后的產(chǎn)物在鼓風(fēng)干燥箱中55°C?65°C下處理2h~3h，并將處理后的產(chǎn)物與100?500質(zhì)量份氧化鋁粉體進(jìn)行混合，混合后得到高導(dǎo)熱阻燃材料。所述氧化鋁粉體為粒徑小于10Mffl的球形氧化鋁顆粒，如圖1所示。所述硝