【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
：本專利技術(shù)涉及相變材料，具體涉及一種具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
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技術(shù)介紹
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1、在計(jì)算需求極速增長(zhǎng)的大背景下，電子器件也在以一種超快的速度進(jìn)行高度集成，以此帶來(lái)的問(wèn)題就是電子器件的功率及溫度不斷攀升。高效的熱管理技術(shù)成為保障電子器件穩(wěn)定運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的熱界面材料雖然在散熱性能上有所提升，但仍無(wú)法滿足現(xiàn)代電子器件日益增長(zhǎng)的熱管理需求。
2、在多種熱界面材料中，聚合物熱界面材料由于質(zhì)輕、易加工成型和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于電子器件熱控系統(tǒng)，為了保持較好的界面適應(yīng)性和材料的柔韌性，大多數(shù)聚合物基采用了彈性材料，比如高密度聚乙烯(hdpe)、環(huán)氧樹(shù)脂、丁苯三嵌段共聚物(sbs)、聚烯烴彈性體(poe)等作為支撐材料。然而，聚合物基體的鏈纏結(jié)、空隙和雜質(zhì)等缺陷導(dǎo)致聲子散射加劇，因此聚合物基體的熱導(dǎo)率較低(0.1-0.3wm-1k-1)。近年來(lái)關(guān)于高導(dǎo)熱聚合物熱界面材料的研究大多集中在材料導(dǎo)熱性能的提升方面，針對(duì)電子器件的接觸界面的適應(yīng)性和電子器件的局部熱點(diǎn)問(wèn)題的研究還相對(duì)匱乏。性能優(yōu)異的熱界面材料是降低電子器件界面接觸熱阻的關(guān)鍵。
3、近年來(lái)，相變熱界面材料由于其優(yōu)異的熱導(dǎo)率和相變潛熱，逐漸受到研究者的廣泛關(guān)注。相變熱界面材料在吸收和釋放熱量時(shí)會(huì)發(fā)生物理狀態(tài)的變化(例如從固態(tài)到液態(tài))，這種相變過(guò)程可以有效緩解電子器件在工作過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)崃浚３制骷诤线m的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。此外，相變熱界面材料具有良好的柔韌性和可塑性，能夠更好地填充界面微觀不平
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
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技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
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1、本專利技術(shù)解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料及其制備方法，本專利技術(shù)通過(guò)將相變材料硬脂酸(sa)加入熱界面材料中，利用硬脂酸發(fā)生固液相變時(shí)的瞬時(shí)吸熱能有效緩解高熱通量對(duì)電子器件造成的瞬時(shí)高熱流密熱沖擊問(wèn)題，且固液相的轉(zhuǎn)換降低了相變熱界面材料的模量，使得在機(jī)械安裝過(guò)程中既能最大的減少熱源和散熱器之間的接觸熱阻。
2、本專利技術(shù)的目的是提供一種具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，由如下原料制備得到：包括相變基體預(yù)混物、接枝劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和導(dǎo)熱填料，所述的相變基體預(yù)混物包括硬脂酸和聚烯烴彈性體，硬脂酸和聚烯烴彈性體的質(zhì)量比為6-8:2-4，所述的接枝劑為二氧硼烷馬來(lái)酰亞胺，所述的交聯(lián)劑為雙二氧硼烷。
3、本專利技術(shù)提出的相變熱界面材料通過(guò)引入硼酯鍵對(duì)具有c-c長(zhǎng)鏈的聚烯烴彈性體和硬脂酸進(jìn)行動(dòng)態(tài)的可逆交聯(lián)。本專利技術(shù)提出的相變熱界面材料具有形狀記憶功能和良好界面適應(yīng)性以及自愈合性。當(dāng)材料達(dá)到硬脂酸的相變點(diǎn)時(shí)，由于化學(xué)鍵的接枝交聯(lián)形成的3d網(wǎng)絡(luò)限制了相變材料的流動(dòng)，并且由于硬脂酸的熔化降低了相變熱界面材料的模量，使得材料具有良好的可塑性，更好的適應(yīng)熱界面的形狀。自愈合是指材料在受到損傷后能夠通過(guò)自身的化學(xué)反應(yīng)或物理重組來(lái)修復(fù)損傷。這種能力在很大程度上依賴于材料內(nèi)部的動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵。例如，在二氧硼烷馬來(lái)酰亞胺和雙二氧硼烷的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，交聯(lián)鍵可以在受熱或其他外界刺激下斷裂并重新形成，從而實(shí)現(xiàn)自愈合。
4、硬脂酸是相變熱界面材料中的相變基體。硬脂酸作為一種常用的相變材料，但在高溫下容易流動(dòng)，通過(guò)形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以有效地限制硬脂酸的流動(dòng)性。交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)能夠提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止硬脂酸在高溫下的流動(dòng)和泄漏，從而保持材料的整體性能和形狀。
5、優(yōu)選地，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括相變基體預(yù)混物100份、接枝劑1-5份、交聯(lián)劑0.6-3.0份和引發(fā)劑0.1-0.5份。引發(fā)劑為過(guò)氧化二異丙苯。
6、優(yōu)選地，所述的聚烯烴彈性體熔融率為1.0g/10min(190℃，2.16kg)。
7、優(yōu)選地，所述的硬脂酸和聚烯烴彈性體的質(zhì)量比為7:3。
8、優(yōu)選地，以相變基體預(yù)混物、接枝劑、交聯(lián)劑和引發(fā)劑的總體積為準(zhǔn)，導(dǎo)熱填料的體積為總體積的0-40vol％。進(jìn)一步優(yōu)選，導(dǎo)熱填料的體積為總體積的10-30vol％。
9、優(yōu)選地，所述的導(dǎo)熱填料包括碳纖維和氮化鋁，碳纖維和氮化鋁的體積分?jǐn)?shù)比為4:1。
10、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的碳纖維的平均長(zhǎng)度是150μm，平均直徑是7μm；所述的氮化鋁平均直徑是1μm。
11、優(yōu)選地，二氧硼烷馬來(lái)酰亞胺由馬來(lái)酸酐、呋喃、3-氨基-1,2-丙二醇(apo)和苯硼酸發(fā)生反應(yīng)制備而成。
12、二氧硼烷馬來(lái)酰亞胺具體由如下步驟制備得到：呋喃、馬來(lái)酸酐與乙酸乙酯混合物在室溫下轉(zhuǎn)速為350-500r/min磁性攪拌18-24小時(shí)，然后通過(guò)抽吸過(guò)濾去除無(wú)色晶體，沉淀用乙醚洗滌三次，在真空下干燥5-10小時(shí)，得到呋喃-a。在三頸燒瓶中加入呋喃-a和乙醇配成溶液一，將3-氨基-1,2-丙二醇(apo)和乙醇配成溶液二。將溶液二用蠕動(dòng)泵緩慢滴入呋喃-a溶液中，機(jī)械攪拌下2-5小時(shí)滴完，溫度維持在-10℃-10℃左右。將得到的混合物在85℃-100℃下，冷凝回流5-10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將溶液冷卻一夜，并通過(guò)抽吸過(guò)濾去除結(jié)晶產(chǎn)物記為dhpm-a。dhpm-a和甲苯一同加入到帶有機(jī)械攪拌棒的三口燒瓶中，充入氮?dú)猓?20℃-150℃的條件下回流7-10h；反應(yīng)結(jié)束后，冷卻過(guò)夜，然后通過(guò)抽濾并用石油醚洗滌得到白色產(chǎn)物dhpm。將dhpm和苯硼酸與甲苯并一同加入燒瓶中在130℃-150℃冷凝集水回流，反應(yīng)結(jié)束后將混合物在旋蒸條件下取出溶劑，再將得到的混合物溶解在適量的乙醇中，冷卻過(guò)夜，得到白色結(jié)晶產(chǎn)物dhpm(二氧硼烷馬來(lái)酰亞胺)。
13、優(yōu)選地，所述的交聯(lián)劑為雙二氧硼烷，所述的雙二氧硼烷通過(guò)苯-1,4-二硼酸和1,2-丙二醇發(fā)生反應(yīng)制備而成，所述的雙二氧硼烷由如下步驟制備得到：將苯-1,4-二硼酸和1,2-丙二醇加入四氫呋喃和水的混合溶劑中，再加入硫酸鎂，室溫下反應(yīng)，得到所述的雙二氧硼烷。
14、雙二氧硼烷具體由如下步驟制備得到：將苯-1,4-二硼酸和1,2-丙二醇加入thf和水的混合溶劑中，然后加入mgso4。在室溫下放置24小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾去除mgso4，并通過(guò)旋蒸進(jìn)行減壓濃縮，得到微黃色固體。將然后將固體浸入庚烷中，在50℃-80℃下攪拌1-3小時(shí)后過(guò)濾去除不溶物，然后通過(guò)旋蒸去除溶劑得到白色固體產(chǎn)物。
15、本專利技術(shù)還保護(hù)所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料的制備方法，包括如下步驟：
16、(1)將干燥后的導(dǎo)熱填料加入反應(yīng)容器中進(jìn)行預(yù)混；
17、(2)將硬脂酸和聚烯烴彈性體加入預(yù)混后的導(dǎo)熱填料中加熱預(yù)混，并進(jìn)行攪拌；
18、(3)再向反應(yīng)容器中依次加入引發(fā)劑、接枝劑和交聯(lián)劑，完全反應(yīng)后得到相變熱界面材料。
19、優(yōu)選地，步驟(2)加熱預(yù)混的條件為：加熱溫度150℃-170℃，轉(zhuǎn)速140-160r/min，預(yù)混時(shí)間30-80min。進(jìn)一步優(yōu)選，步本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，由如下原料制備得到：包括相變基體預(yù)混物、接枝劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和導(dǎo)熱填料，所述的相變基體預(yù)混物包括硬脂酸和聚烯烴彈性體，硬脂酸和聚烯烴彈性體的質(zhì)量比為6-8:2-4，所述的接枝劑為二氧硼烷馬來(lái)酰亞胺，所述的交聯(lián)劑為雙二氧硼烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括相變基體預(yù)混物100份、接枝劑1-5份、交聯(lián)劑0.6-3.0份和引發(fā)劑0.1-0.5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，所述的硬脂酸和聚烯烴彈性體的質(zhì)量比為7:3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，以相變基體預(yù)混物、接枝劑、交聯(lián)劑和引發(fā)劑的總體積為準(zhǔn)，導(dǎo)熱填料的體積為總體積的0-40vol％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，所述的導(dǎo)熱填料包括碳纖維和氮化鋁，碳纖維和氮化鋁的體積分?jǐn)?shù)比為4:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，所述的雙二氧硼烷由如下步驟制備得到：將苯-1,4-二硼酸和1,2-丙二醇加入四氫呋喃和水的混合溶劑中，再加入硫酸鎂，室溫下反應(yīng)，得到所述的雙二氧硼烷。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)加熱預(yù)混的條件為：加熱溫度150℃-170℃，轉(zhuǎn)速140-160r/min，預(yù)混時(shí)間30-80min。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度150℃-200℃，反應(yīng)時(shí)間18-22min。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，由如下原料制備得到：包括相變基體預(yù)混物、接枝劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和導(dǎo)熱填料，所述的相變基體預(yù)混物包括硬脂酸和聚烯烴彈性體，硬脂酸和聚烯烴彈性體的質(zhì)量比為6-8:2-4，所述的接枝劑為二氧硼烷馬來(lái)酰亞胺，所述的交聯(lián)劑為雙二氧硼烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括相變基體預(yù)混物100份、接枝劑1-5份、交聯(lián)劑0.6-3.0份和引發(fā)劑0.1-0.5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，所述的硬脂酸和聚烯烴彈性體的質(zhì)量比為7:3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，以相變基體預(yù)混物、接枝劑、交聯(lián)劑和引發(fā)劑的總體積為準(zhǔn)，導(dǎo)熱填料的體積為總體積的0-40vol％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的具有界面適應(yīng)性的相變熱界面材料，其特征在于，所述的導(dǎo)熱填料包括碳...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王長(zhǎng)宏，黃惠純，伍卓輝，吳婷婷，鄭俊欣，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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