專利名稱：：一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法。
背景技術(shù)：
：隨著計(jì)算機(jī)CPU集成電路的集成化程度和運(yùn)算速度的提高，CPU芯片的發(fā)熱量越來越大，其散熱問題已經(jīng)成為技術(shù)瓶頸之一。LED是一種新型的注入電致發(fā)光器件，其優(yōu)越件在于節(jié)能。目前，高亮度照明用LED在實(shí)驗(yàn)室屮已經(jīng)超過1001m/W水平，501m/W的大功率LED已進(jìn)入了商品化。單個(gè)LED器件的功率己從最初的毫瓦級躍至現(xiàn)在的數(shù)十瓦級。由于單個(gè)LED器件的尺寸很小，僅為lmmX1咖2.5腿X2.5mm，這對大于1W級的大功率LED來說，其功率密度很大。LED器件的電光轉(zhuǎn)換效率約為15%，剩余的85%電能轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)多個(gè)LED密集排列組成照明系統(tǒng)時(shí).其電能轉(zhuǎn)化為熱能更加嚴(yán)重。與傳統(tǒng)的照明器件不同，用于照明的LED的發(fā)光光譜中不包含紅外光部分，其熱量不能依靠紅外輻射釋放，只能通過散熱片散熱。因此，解決大功率LED的散熱問題已成為其廣泛應(yīng)用的先決條件。對于CPU芯片或大功率LED照明系統(tǒng)等發(fā)熱源的散熱，常用的方法是在發(fā)熱源上安裝散熱片。為了提高發(fā)熱源與散熱片兩者之間的面接觸效果，需要在發(fā)熱源與散熱片之間填充導(dǎo)熱效果優(yōu)異的導(dǎo)熱介質(zhì)，以增加發(fā)熱源與散熱片的接觸面積,減少接觸熱阻，達(dá)到提卨散熱效果的目的。導(dǎo)熱硅脂是最常用的導(dǎo)熱介質(zhì)。碳納米管(CabonNanotubes，簡稱CNTs)是1991年才被發(fā)現(xiàn)的一種新型碳結(jié)構(gòu)，是由碳原子形成的石墨烯片層巻成的管體。碳納米管分為單壁碳納米管(Single-walledNanotubes，S麗Ts)和多壁碳納米管(Multi-walledNanotubes,M麗Ts)。由于直徑很小、長徑比大，碳納米管被視為準(zhǔn)一維納米材料。已經(jīng)證實(shí)碳納米管除了具有奇特的電學(xué)性能和超強(qiáng)的力學(xué)性能以外，還具有極佳的導(dǎo)熱性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單壁碳納米管的理論導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)6000W/wK，而金屬銅和碳纖維的理論導(dǎo)熱系數(shù)分別為400W/wK和1960W/wK。因此，在導(dǎo)熱硅脂中添加適量的碳納米管，可以有效地提卨其導(dǎo)熱性能
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的冃的在于提供一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法，該方法以碳納米管作為導(dǎo)熱添加劑，在導(dǎo)熱硅脂中均勻分散后，形成一個(gè)良好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)來有效地提高導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱性能。本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其特征是方法步驟為(1)碳納米管的預(yù)處理取原生態(tài)碳納米管放入球磨機(jī)中，在200-500rpm的轉(zhuǎn)速下，球磨l-5h，將球磨后的碳納米管放入氣流磨中，用髙速氣流處理，得到預(yù)處理碳納米管，收集備用；(2)碳納米管的酸化處理預(yù)處理碳納米管和質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸、68%的濃硝酸按照質(zhì)量體積=1.0g:20-200ml:10-100ml的比例進(jìn)行混合，混合物超聲0.5-2h后，50-12(TC下攪拌冷凝回流2-5h，冷卻，大量去離子水稀釋，微孔濾膜減壓抽濾洗滌至中性，產(chǎn)物在10(TC下真空干燥4h，粉碎，得到酸化處理碳納米管；(3)碳納米管的酯化處理酸化處理碳納米管、0.卜O.5mol/L的NaOH按照lg:600-800ml的比例在容器中混合，超聲震蕩0.5h，使酸化處理碳納米管表面上的羧基轉(zhuǎn)換成鈉鹽形式，在懸浮液中分別加入酯化反應(yīng)接枝物質(zhì)5-20ml及相轉(zhuǎn)移催化劑l-4ml,超聲分散l-3h,8(TC下冋流加熱攪拌l-3h，靜置冷卻，再加入99.5%的氯仿35-50ml溶解沉淀，用0.28um濾膜進(jìn)行抽濾，回收濾渣，濾液中加入99.5。/。的無水乙醇10-15ml，析出黑色沉淀，10(TC下真^烘箱中干燥2-5h，粉碎，研磨后得到酯化處理碳納米管；(4)與導(dǎo)熱硅脂及填料混合經(jīng)酯化處理得到的碳納米管、導(dǎo)熱硅脂、填料按照質(zhì)量比為0.13.0:92.099.8:1.05.0比例混合，再加入有機(jī)溶劑1060g，無水乙醇10-50g，使固體含量在40%-60%范圍內(nèi)，超聲震蕩，低速攪拌直到漿料混合均勻；(5)除去溶劑所得的漿料放入真空干燥箱中，在IO(TC卜十燥處理3-6h，直至溶劑完全揮發(fā)，即制得添加碳納米管后的導(dǎo)熱硅脂。在本發(fā)明中，所述的碳納米管為多壁碳納米管，管徑為10-50nm，管長為0.5-100um。在本發(fā)明中，所述的酯化反應(yīng)所接枝的物質(zhì)為溴代正J'烷、2~氨基-1-丁醇、氨基吡啶、乙二胺十八烷基胺、二甲基甲酰胺、長鏈烷基中的至少一種。在本發(fā)明中，所述的相轉(zhuǎn)移催化劑為四丁基溴化胺、三辛基甲基氯化銨、二乙基乙醇基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、聚乙二醇、聚醚中、4-二甲氨基吡啶、硅烷基季銨鹽中的至少一種。在本發(fā)明中，所述的導(dǎo)熱硅脂為AS-610B、SC-3101、ATI-1、RTVS-61普通導(dǎo)熱硅脂中的至少一種。在本發(fā)明中，所述的填料為氧化鋁、氮化硼、碳化硅、鋁粉、銅粉、納米銀、金屬氧化物中的至少一種。在本發(fā)明中，所述的有機(jī)溶劑為氯仿、苯、甲苯、二甲醚、甲乙酮、煤油、二氯甲烷、四氯化碳中的至少一種。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備丄藝簡單，rn導(dǎo)熱硅脂中添加碳納米管，并對添加的碳納米管采用球磨和氣流磨預(yù)處理、酸化處理和酯化處理，由此可以有效地提高碳納米管的純度和降低碳納米管表面能和纏繞程度，使碳納米管呈現(xiàn)出較為有序的排列，添加到導(dǎo)熱硅脂中能夠均勻分散，形成一個(gè)良好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)來有效地提高導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱性能。具體實(shí)施例方式實(shí)施例一(1)將碳納米管放入球磨機(jī)中，在200rpm的轉(zhuǎn)速下，球磨3h，然后放入氣流磨中用氣流處理，得到預(yù)處理碳納米管，收集備用；(2)將經(jīng)步驟(1)預(yù)處理碳納米管和質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸、68%的濃硝酸按照質(zhì)量體枳=1.0g:160ml:20ml的比例進(jìn)行混合，混合物超聲lh后，100tr下攪拌冷凝回流2h，冷卻，去離子水稀釋，微孔濾膜減壓抽濾，洗滌至中性，產(chǎn)物在10(TC下真空干燥4h，粉碎，得到酸化處理碳納米管-，(3)將經(jīng)步驟(2)酸化處理碳納米管、0.lmol/L的NaOH按照lg:800ml的比例在容器中混合，超聲震蕩0.5h，得到酸化處理碳納米管表面的羧基轉(zhuǎn)換成鈉鹽形式的懸浮液，在懸浮液中分別加入酯化反應(yīng)接枝物質(zhì)溴代正丁烷5ml及相轉(zhuǎn)移催化劑四丁基溴化胺1.Oml，超聲分散3h，8(TC下回流加熱攪拌2h，靜置冷卻；再加入質(zhì)量濃度99.5%的氯仿35ml溶解沉淀，用用0.28"m濾膜抽濾，回收濾渣，濾液中加入質(zhì)量濃度99.5y。的無水乙醇10ml，析出黑色沉淀，10(TC下真空烘箱中干燥4h，粉碎，研磨，得到酯化處理碳納米管；(4)將歩驟(3)得到的碳納米管、導(dǎo)熱硅脂AS-610B、氧化鋁按照質(zhì)量比為2.0:97.0:1.0比例混合，再加入氯仿溶液30g，無水乙醇10g，測得固體含量為55%;超聲震蕩lh，低速攪拌直到漿料混合均勻；(5)將步驟(4)所得的漿料放入真空干燥箱中，在10(TC下十燥處理3h，直至溶劑完全揮發(fā)，制得添加碳納米管后的導(dǎo)熱硅脂。測試樣品1的厚度為1.8mm。用導(dǎo)熱系數(shù)測試儀DRL-n分別測試出純導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)和樣品1的導(dǎo)熱系數(shù)(見表l)，測試溫度為室溫。實(shí)施例二(1)將碳納米管放入球磨機(jī)中，在350rpm的轉(zhuǎn)速卜，球磨4h，然后放入氣流磨中用氣流處理，得到預(yù)處理碳納米管，收集備用；(2)將經(jīng)歩驟(1)預(yù)處理碳納米管和質(zhì)量濃度為9挑的濃硫酸、68%的濃硝酸按照質(zhì)量體積二1.0g:20ml:100ml的比例進(jìn)行混合，混合物超聲2h后，80'C下攪拌冷凝回流2h，冷卻，去離子水稀釋，微孔濾膜減壓抽濾，洗滌至中性，產(chǎn)物在10(TC下真空干燥4h,粉碎，得到酸化處理碳納米管；(3)將經(jīng)步驟(2)酸化處理碳納米管、0.3mol/L的NaOH按照lg:600ml的比例在容器中混合，超聲震蕩0.5h，得到酸化處理碳納米管表面的羧基轉(zhuǎn)換成鈉鹽形式的懸浮液，在懸浮液中分別加入酯化反應(yīng)接枝物質(zhì)溴代正丁烷10ml及相轉(zhuǎn)移催化劑四丁基溴化胺2.5ml，超聲分散2h，8(TC下回流加熱攪拌2h，靜置冷卻；再加入質(zhì)量濃度99.5%的氯仿45ml溶解沉淀，用用0.28um濾膜抽濾，回收濾渣，濾液中加入質(zhì)量濃度99.5。/。的無水乙醇15ml，析出黑色沉淀，10(TC下真空烘箱中干燥4h，粉碎，研磨，得到酯化處理碳納米管；(4)將步驟(3)得到的碳納米管、導(dǎo)熱硅脂AS-610B、銅粉按照質(zhì)量比為2.0:95.5.0:2.5比例混合，再加入氯仿溶液40g，無水乙醇25g，測得固體含量為50%;超聲震蕩lh，低速攪拌直到漿料混合均勻；(5)將步驟(4)所得的漿料放入真空千燥箱中，在100。C下千燥處理3.5h，直至溶劑完全揮發(fā)，制得添加碳納米管后的導(dǎo)熱硅脂。測試樣品2的厚度為1.8腿。用導(dǎo)熱系數(shù)測試儀DRL-n分別測試出純導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)和樣品2的導(dǎo)熱系數(shù)(見表1)，測試溫度為室溫。實(shí)施例三(1)將碳納米管放入球磨機(jī)中，在500rpm的轉(zhuǎn)速下，球磨5h，然后放入氣流磨中用氣流處理，得到預(yù)處理碳納米管，收集備用；(2)將經(jīng)步驟(1)預(yù)處理碳納米管和質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸、68%的濃硝酸按照質(zhì)量體積=1.0g:200ml:100ml的比例進(jìn)行混合，混合物超聲0.5h后，12(TC下攪拌冷凝回流2h，冷卻，去離子水稀釋，微孔濾膜減壓抽濾，洗滌至中件，產(chǎn)物在10(TC下真空干燥4h,粉碎，得到酸化處理碳納米管；(3)將經(jīng)步驟(2)酸化處理碳納米管、0.5mol/L的NaOH按照lg:680ml的比例在容器中混合，超聲震蕩O.5h，得到酸化處理碳納米管表面的羧基轉(zhuǎn)換成鈉鹽形式的懸浮液，在懸浮液中分別加入酯化反應(yīng)接枝物質(zhì)溴代正丁烷20ml及相轉(zhuǎn)移催化劑四丁基溴化胺4.Oml，超聲分散3h，8(TC下回流加熱攪拌2h，靜置冷卻；再加入質(zhì)量濃度99.5%的氯仿50ml溶解沉淀，用用0.28um濾膜抽濾，回收濾渣，濾液中加入質(zhì)量濃度99.5。/。的無水乙醇15ml，析出黑色沉淀，10(TC下真空烘箱中干燥4h，粉碎，研磨，得到酯化處理碳納米管；(4)將步驟(3)得到的碳納米管、導(dǎo)熱硅脂AS-610B、鋁粉按照質(zhì)量比為3.0:92.0.0:5.0比例混合，再加入氯仿溶液50g，無水乙醇35g，測得固體含量為45%;超聲震蕩lh，低速攪拌直到漿料混合均勻；(5)將步驟(4)所得的漿料放入真空干燥箱屮，在10(TC下干燥處理4h，直至溶劑完全揮發(fā)，制得添加碳納米管后的導(dǎo)熱硅脂。測試樣品3的厚度為1.8mm。用導(dǎo)熱系數(shù)測試儀DRL-n分別測試出純導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)和樣品3的導(dǎo)熱系數(shù)(見表1)，測試溫度為室溫。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法，其特征是方法步驟為(1)碳納米管的預(yù)處理取原生態(tài)碳納米管放入球磨機(jī)中，在200-500rpm的轉(zhuǎn)速下，球磨1-5h，將球磨后的碳納米管放入氣流磨中，用高速氣流處理，得到預(yù)處理碳納米管，收集備用；(2)碳納米管的酸化處理預(yù)處理碳納米管和質(zhì)量濃度為98％的濃硫酸、68％的濃硝酸按照質(zhì)量∶體積＝1.0g∶20-200ml∶10-100ml的比例進(jìn)行混合，混合物超聲0.5-2h后，50-120℃下攪拌冷凝回流2-5h，冷卻，大量去離子水稀釋，微孔濾膜減壓抽濾洗滌至中性，產(chǎn)物在100℃下真空干燥4h，粉碎，得到酸化處理碳納米管；(3)碳納米管的酯化處理酸化處理碳納米管、0.1-0.5mol/L的NaOH按照1g600-800ml的比例在容器中混合，超聲震蕩0.5h，使酸化處理碳納米管表面上的羧基轉(zhuǎn)換成鈉鹽形式，在懸浮液中分別加入酯化反應(yīng)接枝物質(zhì)5-20ml及相轉(zhuǎn)移催化劑1-4ml，超聲分散1-3h，80℃下回流加熱攪拌1-3h，靜置冷卻，再加入99.5％的氯仿35-50ml溶解沉淀，用0.28μm濾膜進(jìn)行抽濾，回收濾渣，濾液中加入99.5％的無水乙醇10-15ml，析出黑色沉淀，100℃下真空烘箱中干燥2-5h，粉碎，研磨后得到酯化處理碳納米管；(4)與導(dǎo)熱硅脂及填料混合經(jīng)酯化處理得到的碳納米管、導(dǎo)熱硅脂、填料按照質(zhì)量比為0.1～3.0∶92.0～99.8∶1.0～5.0比例混合，再加入有機(jī)溶劑10～60g，無水乙醇10-50g，使固體含量在40％-60％范圍內(nèi)，超聲震蕩，低速攪拌直到漿料混合均勻；(5)除去溶劑所得的漿料放入真空干燥箱中，在100℃下干燥處理3-6h，直至溶劑完全揮發(fā)，即制得添加碳納米管后的導(dǎo)熱硅脂。2、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法，其特征是所述的碳納米管為多壁碳納米管，管徑為10-50nm，管長為0.5-100um。3、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法，其特征是所述的酯化反應(yīng)所接枝的物質(zhì)為溴代正丁烷、2-氨基-1-丁醇、氨基吡啶、乙二胺十八垸基胺、二甲基甲酰胺、長鏈垸基中的至少一種。4、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法，其特征是所述的相轉(zhuǎn)移催化劑為四丁基溴化胺、三辛基甲基氯化銨、二乙基乙醇基氯化銨、十二垸基三甲基氯化銨、聚乙二醇、聚醚中、4-二甲氨基吡啶、硅垸基季銨鹽中的至少一種。5、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法，其特征是所述的導(dǎo)熱硅脂為AS-610B、SC-3101、ATI-1、RTVS-61普通導(dǎo)熱硅脂中的至少一種。6、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法，其特征是所述的填料為氧化鋁、氮化硼、碳化硅、鋁粉、銅粉、納米銀、金屬氧化物中的至少一種。7、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的-種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法，其特征是所述的有機(jī)溶劑為氯仿、苯、甲苯、二甲醚、甲乙酮、煤油、二氯甲垸、四氯化碳中的至少一種。全文摘要一種提高導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱性能的方法，其特征是方法步驟為碳納米管的預(yù)處理、碳納米管的酸化處理、碳納米管的酯化處理、與導(dǎo)熱硅脂及填料混合和除去溶劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備工藝簡單，在導(dǎo)熱硅脂中添加碳納米管，并對添加的碳納米管采用經(jīng)過球磨和氣流預(yù)處理、酸化處理和酯化處理，可以有效提高碳納米管的純度和降低碳納米管表面能和纏繞程度，使碳納米管呈現(xiàn)出較為有序的排列，添加到導(dǎo)熱硅脂中能夠均勻分散，形成一個(gè)良好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)來有效地提高導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱性能。文檔編號C08L83/04GK101429422SQ200810136318公開日2009年5月13日申請日期2008年12月1日優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日發(fā)明者劉俊峰,曹敬煜,黃德歡申請人:南昌大學(xué)