專利名稱：散熱材料、散熱結(jié)構(gòu)、制備方法及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種散熱材料、結(jié)構(gòu)、制程及其用途，特別是關(guān)于一種含有無機(jī)散熱納米材料漿料的散熱材料、結(jié)構(gòu)、制程及其用途。
背景技術(shù)：
導(dǎo)熱材料包含導(dǎo)熱片(Thermal Pad)、導(dǎo)熱膏(散熱膏)(Thermal Grease)、導(dǎo)熱膠帶(Thermal Tape)等，是設(shè)計(jì)用來提供一個最好的條件進(jìn)行熱傳導(dǎo)，通常放置在發(fā)熱組件及散熱裝置之間，用來填補(bǔ)兩者之間的空隙，確實(shí)的將熱由發(fā)熱組件完全傳導(dǎo)至散熱裝置上?？蓱?yīng)用在各種不同的產(chǎn)品上，例如:筆記本電腦、桌面計(jì)算機(jī)、主板、記憶模塊DDR、主板、硬盤、LED模塊、PDP/LCD電視等?，F(xiàn)在電子設(shè)備的功能越來越強(qiáng)大，然而體積確實(shí)越來越小，這就使得散熱問題成為設(shè)計(jì)者不得不面對的突出問題，習(xí)知的散熱設(shè)計(jì)不過是裝幾個風(fēng)扇、開幾個散熱孔或者加一些散熱片而已，但是對于今天的體積小、發(fā)熱量大的用電器來說則是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須另辟蹊徑。目前，散熱材料主要有三種，即:導(dǎo)熱硅脂、散熱石墨片、無機(jī)納米粒子-高分子復(fù)合散熱材料。導(dǎo)熱硅脂是高分子材料，熱阻抗大，無論水平還是垂直方向都不利于散熱，散熱石墨片具有獨(dú)特的晶粒取向，片層狀結(jié)構(gòu)可很好地適應(yīng)任何表面，沿水平和垂直方向均勻?qū)幔瑹嶙杩剐?、能夠屏蔽熱源，但是散熱石墨片的加工?高溫、高壓定型)和應(yīng)用性(石墨片脆)比較差，不利于應(yīng)用。而無機(jī)納米粒子-高分子復(fù)合散熱材料主要由高分子材料和散熱填料(主要由碳材料、金屬或陶瓷等組成)，散熱涂層材料的顆粒大小和體積分?jǐn)?shù)都影響本體的熱導(dǎo)率。目前市面上的散熱涂層材料中的散熱填料主要是石墨，碳納米管等；然而上述散熱填料與高分子材料的兼容性較差，并且納米散熱材料易于聚集，這都嚴(yán)重影響了其導(dǎo)熱效果以及穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服前述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種無機(jī)散熱納米材料水性漿料、含有上述無機(jī)散熱納米材料水性漿料的散熱材料、以及上述材料的制備方法及其用途。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種無機(jī)散熱納米材料水性漿料，包括下述重量份的組分:無機(jī)散熱納米材料10-25重量份；改性劑0.5-20重量份；溶劑50-100重量份。其中，所述改性劑溶液使用改性劑與稀釋劑混合配制而成，兩者的用量比較佳地為1: 0.1-5(重量比)，其中，稀釋劑較佳地選自水、醇、四氫呋喃等，所述醇較佳地選自甲醇、乙醇等。當(dāng)使用水和醇的混 合物時，水與醇的相對用量較佳地為1: 0.5-1。較佳地，所述無機(jī)散熱納米材料選自由碳基類納米材料、金屬氮化物或氧化物類納米材料和金屬粒子類納米材料所組成的群組之一或其組合。較佳地?zé)o機(jī)散熱納米材料的BET表面積為25-2500m2/g，較佳地為500-2000m2/g，更佳地為 1000-1500m2/g。
所述無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地自10-500nm，更佳地為50_200nm，最佳地為 50-100nm。所述碳基類納米材料較佳地選自納米碳球、碳納米管、石墨烯等；所述金屬氮化物或氧化物類納米材料較佳地自氮化鋁、氮化硅、氮化鈦、氮化硼、氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦、氧化鈹、二氧化釩、氧化鋯、氧化鈮等；所述金屬粒子類納米材料較佳地選自銅粉、鋁粉、銀粉、銀銅合金、鎳等。較佳地所述納米碳球的外殼為多層石墨結(jié)構(gòu)，內(nèi)部可為中空結(jié)構(gòu)，或內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)含有填充物，該填充物較佳地為金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、金屬硼化物、金屬合金等。較佳地，所述無機(jī)散熱納米材料選用1-15重量份碳基類納米材料、1-15重量份金屬氮化物或氧化物類納米材料和1-15重量份金屬粒子類納米材料中兩類或三類的復(fù)配混合物。較佳地，所述改性劑為大分子改性劑；該大分子改性劑較佳地選自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚醚改性有機(jī)硅烷、聚乙烯蠟、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯，聚丙烯酸鹽、聚二乙氧基(二甲基)硅烷、二氨基聚硅氧烷、硅氧烷改性聚乙二醇、聚(甲基乙烯基)硅烷、聚(1，3_ 二乙烯基-四苯基)乙硅醚-b-聚(1，3-二乙烯基-四乙氧基)乙硅醚-b-聚(二甲基)硅烷、纖維素、羥甲基纖維素、羥基封端的線型或星型聚合物等，所述聚合物較佳地選自聚丙烯酰胺、聚乳酸，聚己內(nèi)酯，聚三亞甲基碳酸酯等；該大分子改性劑較佳地分子量(Mw)大于或等于 1000。較佳地所述改性劑含有10-90 丨％的分子量(Mw)為10000-30000的聚丙烯酸和90-10被％的分子量(Mw)為1000-5000的聚乙烯醇(以改性劑總重量為基準(zhǔn))。較佳地所述溶劑選自由水、醇、四氫呋喃所組成的群組之一或其組合，所述醇較佳地自甲醇、乙醇或丙二醇等。當(dāng)使用水和醇的混合物時，水與醇的相對用量為1: 0.5-1。較佳地，溶劑和前述稀釋劑可相同或不同。較佳地所述無機(jī)散熱納米材料水性漿料的制備方法如下:在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，稱取10-25重量份的無機(jī)散熱納米材料置于50-100重量份溶劑中，室溫下超音波IO-1OOmin至分散均勻；然后在攪拌或超音波狀態(tài)下，利用5%的氨水調(diào)節(jié)pH值至8-10，然后以2-4ml/分鐘的速度滴加2/3 (w/w)的改性劑(或其溶液)，滴加完畢后繼續(xù)攪拌或超音波10-20min至分散均勻；然后以3-5°C /min的升溫速度升溫至50_60°C，在此過程中以2_4ml/分鐘的速度滴加余下的改性劑(或其溶液)，當(dāng)升溫至50-60°C時滴加完畢，在此溫度下反應(yīng)2-6h，然后超高壓納米均質(zhì)機(jī)分散30-120分鐘、超音波分散30-90分鐘，即可得到分散均勻的無機(jī)散熱納米材料水性漿料。其中，改性劑(或其溶液)的總用量為0.5-20重量份。其中，無機(jī)散熱納米材料水性漿料的固含量較佳地為10_50wt %，進(jìn)一步較佳地20-40wt %，最較佳地 20-25wt %。本發(fā)明還提供了一種含有前述無機(jī)散熱納米材料水性漿料的散熱材料，其包括下述重量份的組分:
無機(jī)散熱納米材料水性漿料10-30重量份 水性高分子樹脂40-80重量份離20_30 重量份 成膜助劑 10-40重量份
助劑0.5-5重量份 稀釋劑5-20重量份。所述水性高分子樹脂較佳地選自水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯樹脂、水性苯丙樹月旨、水性硅丙樹脂、水性有機(jī)硅樹脂、高溫固化型水性有機(jī)硅樹脂、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂、水性聚氨酯改性丙烯酸樹脂等。所述膠乳較佳地選自丙烯酸酯膠乳、苯丙膠乳、羧基丁苯膠乳等。所述的成膜助劑較佳地選自醇酯化合物，較佳地為醇酯十二。所述的助劑較佳地選自由分散劑、著色劑、殺菌劑、增稠劑、流平劑、消泡劑、防凍齊 、潤濕劑所組成的群組之一或其組合。其中，流平劑較佳地為丙烯酸流平劑，如:BYK流平劑；消泡劑較佳地為有機(jī)硅消泡劑，如JF-1148消泡劑；增稠劑較佳地為丙烯酸增稠劑，如:PT-669增稠劑。所述的稀釋劑較佳地選自乙二醇丁醚、二縮二乙二醇丁醚等。本發(fā)明還提供了一種含有前述無機(jī)散熱納米材料水性漿料的散熱材料的制備方法，制備步驟包括:先稱取40-80重量份的水性高分子樹脂，依次加入10-40重量份的成膜助劑和5-20重量份的稀釋劑，升溫至50-60°C，在5000-6000rpm高速攪拌至分散均勻；然后在3000-4000rpm中速攪拌下以0.5-2.5ml/min的速度下依次滴入20-30重量份的膠乳和10-30重量份的無機(jī)散熱納米材料水性漿料，繼續(xù)攪拌10-90min至勻相，而后加入0.5-5重量份的助劑獲得混合液，在1000-2000rpm低速攪拌下降至室溫即得散熱材料。本發(fā)明的散熱材料可以采用噴涂、絲網(wǎng)印刷的方式加工在基體的表面，工藝簡單易行。所述基體較佳地選自銅箔、鋁箔、樹脂基體等。本發(fā)明更提供一種采用前述散熱材料的散熱結(jié)構(gòu)，其包括:第一基材；第一散熱層，形成于該第一基材的一面，該第一散熱層是由如權(quán)利要求6所述的散熱材料所組成；以及一膠層，形成于該第一基材相對于該第一散熱層的另一面。較佳地，前述散熱結(jié)構(gòu)更包括貼附有底紙于該膠層上。較佳地，前述散熱結(jié)構(gòu)更包括第二基材及第二散熱層，該第二散熱層是形成于該第二基材上，且該第二基材是透過該膠層黏合該第一基材。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括:散熱材料中添加的無機(jī)散熱納米材料水性漿料是采用改性劑對無機(jī)散熱納米材料進(jìn)行表面物理或化學(xué)修飾，通過調(diào)整功能大分子改性劑的結(jié)構(gòu)、親疏水性、分子鏈段的長短，使其在無機(jī)散熱納米材料(如:(親水性)碳納米管表面富含羧基)表面進(jìn)行選擇性的物理吸附或接枝雜化反應(yīng)，在納米散熱材料的表面形成酸酐鍵、酯鍵或氫鍵等，以改善無機(jī)散熱納米材料的界面性能；無機(jī)散熱納米材料水性漿料的使用提高了無機(jī)散熱納米材料與高分子材料的間的兼容性和體是分散穩(wěn)定性，以獲得具有獨(dú)特的散熱性能優(yōu)異的含有無機(jī)散熱納米材料水性漿料的散熱材料。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例2樣品I粒度分布圖；圖2為本發(fā)明對比例I樣品2粒度分布圖；圖3為樣品I與樣品2的無機(jī)散熱納米材料水性漿料的分散穩(wěn)定性譜圖；圖4為散熱性能測試儀器結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為散熱結(jié)構(gòu)(一)的剖視圖；圖6為散熱結(jié)構(gòu)(二)的剖視圖。主要組件符號說明:散熱結(jié)構(gòu)100、200第一散熱層1、la、Ib第一基材2、2a、2b膠層3底紙4散熱漆涂層51`
馬口鐵52熱耦線探頭53發(fā)熱源5具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，稱取IOg的30-40nm的中空納米碳球(HCNC)置于50g溶劑水中，室溫下超音波30min至分散均勻；然后在超音波狀態(tài)下,利用5%的氨水調(diào)節(jié)pH值至8_10，然后以3ml/分鐘的速度滴加IOg的改性劑聚乙烯醇(Mw = 2000)水溶液(濃度為50wt% )，滴加完畢后繼續(xù)超音波30min至分散均勻；然后以5°C /min的升溫速度升溫至60°C，在此過程中以3ml/分鐘的速度滴加余下的5g的上述改性劑聚乙烯醇水溶液，當(dāng)升溫至60°C時滴加完畢，在此溫度下反應(yīng)4h，然后超高壓納米均質(zhì)機(jī)分散60分鐘、超音波分散60分鐘，即可得到分散均勻的無機(jī)散熱納米材料水性漿料。實(shí)施例2在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，稱取IOg的10_30nm的碳納米管(產(chǎn)品標(biāo)號:MC4，下同)置于IOOg溶劑水中，室溫下超音波30min至分散均勻；然后在超音波狀態(tài)下,利用5%的氨水調(diào)節(jié)pH值至8-10，然后以4ml/分鐘的速度滴加IOg的改性劑聚乙烯醇(Mw = 2000)水溶液(濃度為50Wt% )，滴加完畢后繼續(xù)超音波30min至分散均勻；然后以3°C /min的升溫速度升溫至50°C，在此過程中以4ml/分鐘的速度滴加余下的5g的上述改性劑聚乙烯醇水溶液，當(dāng)升溫至50°C時滴加完畢，在此溫度下反應(yīng)6h，然后超高壓納米均質(zhì)機(jī)分散60分鐘、超音波分散60分鐘，即可得到分散均勻的無機(jī)散熱納米材料水性漿料。實(shí)施例3在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，稱取25g的30nm的納米氮化鋁(產(chǎn)品標(biāo)號:DK331，下同)置于75g溶劑水中，室溫下超音波20min至分散均勻；然后在超音波狀態(tài)下,利用5%的氨水調(diào)節(jié)pH值至8，然后以2ml/分鐘的速度滴加12g的改性劑聚丙烯酸(Mw = 3000)水溶液(濃度為50wt% )，滴加完畢后繼續(xù)超音波15min至分散均勻；然后以3°C /min的升溫速度升溫至600C，在此過程中以2ml/分鐘的速度滴加余下的6g的上述改性劑聚丙烯酸水溶液，當(dāng)升溫至60°C時滴加完畢，在此溫度下反應(yīng)3h，然后超高壓納米均質(zhì)機(jī)分散120分鐘、超音波分散90分鐘，即可得到分散均勻的無機(jī)散熱納米材料水性漿料。實(shí)施例4使用25g的50nm的鋁粉(產(chǎn)品標(biāo)號:DK102，下同)替代實(shí)施例3所述制備方法中的25g的30nm的納米氮化鋁，其它步驟與實(shí)施例3的制備方法相同。實(shí)施例5使用5g的10-30nm的碳納米管和5g的30nm的納米氮化招的混合物替代實(shí)施例2所述制備方法中的IOg的10-30nm的碳納米管，其它步驟與實(shí)施例2的制備方法相同。實(shí)施例6使用5g的30nm的氧化鋅(產(chǎn)品標(biāo)號:DK404)和5g的30nm的納米氮化招的混合物替代實(shí)施例2所述制備方法中的IOg的10-30nm的碳納米管，其它步驟與實(shí)施例2的制備方法相同。實(shí)施例7使用5g的50nm的鋁粉和5g的30nm的納米氮化鋁的混合物替代實(shí)施例2所述制備方法中的IOg的10-30nm的碳納米管， 其它步驟與實(shí)施例2的制備方法相同。實(shí)施例8使用2g的50nm的招粉、3g的30nm的納米氮化招以及5g的10_30nm的碳納米管的混合物替代實(shí)施例2所述制備方法中的IOg的10-30nm的碳納米管，其它步驟與實(shí)施例2的制備方法相同。實(shí)施例9使用20wt%的分子量(Mw)為10000的聚丙稀酸和80wt%的分子量(Mw)為1000的聚乙烯醇的混合物替代實(shí)施例2所述制備方法中的改性劑聚乙烯醇(Mw = 2000)，其它步驟與實(shí)施例2的制備方法相同。對比例I使用小分子改性劑0P-10替代實(shí)施例2所述制備方法中的改性劑聚乙烯醇(MW =2000)，其它步驟與實(shí)施例2的制備方法相同。樣品I (實(shí)施例2產(chǎn)品)與樣品2 (對比例I產(chǎn)品)粒度分布圖分別見圖1和圖2，其比較詳見圖3，從圖3中可見樣品I的分散穩(wěn)定性明顯好于樣品2，并且樣品I的平均動態(tài)粒徑為95nm，樣品2的平均動態(tài)粒徑為124nm ;通過對數(shù)據(jù)比較，采用大分子改性劑制備的水性漿料分散性、穩(wěn)定性顯著增加。同時，實(shí)施例1，3-9也具有相同的性能。實(shí)施例10:先稱取40g的水性高分子樹脂水性丙烯酸樹脂(產(chǎn)品標(biāo)號:DT_150)，依次加入IOg的成膜助劑醇酯十二和IOg的稀釋劑乙二醇丁醚,升溫至60°C,在6000rpm高速攪拌至分散均勻；然后在4000rpm中速攪拌下以2ml/min的速度下依次滴入20g的苯丙膠乳和30g的實(shí)施例2制備的無機(jī)散熱納米材料水性衆(zhòng)料,繼續(xù)攪拌30min至勻相,而后加入2g的丙烯酸增稠劑(PT-699)、2g的丙烯酸流平劑(BYK流平劑)、lg的聚硅氧烷有機(jī)硅消泡劑(JF-1148)獲得混合液，在IOOOrpm低速攪拌下降至室溫即得散熱材料(材料I)。實(shí)施例11:使用對比例I制備的水性漿料替代實(shí)施例10所述制備方法中的原料“實(shí)施例2制備的無機(jī)散熱納米材料水性漿料”，其它步驟與實(shí)施例10的制備方法相同(材料2)。實(shí)施例12:使用實(shí)施例5制備的水性漿料替代實(shí)施例10所述制備方法中的原料“實(shí)施例2制備的無機(jī)散熱納米材料水性漿料”，其它步驟與實(shí)施例10的制備方法相同(材料3)。實(shí)施例13:使用實(shí)施例8制備的水性漿料替代實(shí)施例10所述制備方法中的原料“實(shí)施例2制備的無機(jī)散熱納米材料水性漿料”，其它步驟與實(shí)施例10的制備方法相同(材料4)。對不同散熱材料制備的材料1、材料2、材料3與材料4的散熱性能進(jìn)行測試，測試方法如下:實(shí)驗(yàn)機(jī)具包括:恒溫控制箱，電源供應(yīng)器，感溫記錄表(熱耦線探頭53)，以及發(fā)熱源54。其中，發(fā)熱源為40X40金屬電熱膜。部分結(jié)構(gòu)如圖4所示。作為對照組的加熱載體為馬口鐵52，其測試方式(對照組)為:1.將恒溫箱設(shè)定在攝氏40度，置入被測物；2.將發(fā)熱源置于加熱載體(馬口鐵)底部；3.使用電源供應(yīng)器輸出5W至發(fā)熱源。作為實(shí)驗(yàn) 組的加熱載體為馬口鐵單面噴涂上述材料1-4 (散熱漆涂層51)，其測試方式(對照組)為1.將恒溫箱設(shè)定在攝氏40度，置入被測物；2.將發(fā)熱源置于加熱載體(馬口鐵單面噴涂)底部；3.使用電源供應(yīng)器輸出5W至發(fā)熱源。測試結(jié)果詳見表一。從表一中可見，由采用聚乙烯醇對碳納米管進(jìn)行改性的樣品I制備散熱材料I的散熱性能優(yōu)于采用0P-10改性的碳納米管制備的散熱材料2，如:加熱90min時，材料I與材料2的熱源溫度相差1.5°C左右，說明大分子改性劑對碳納米管的改性效果好；材料I與材料3、材料4的不同之處在于，材料3采用碳納米管與納米氮化鋁的復(fù)配，材料4為碳納米管、納米氮化鋁和納米鋁粉的復(fù)配，加熱90min時，材料3、材料4與空白樣的熱源溫差分別達(dá)到8.8°C與9.4°C，優(yōu)于材料I與空白樣的熱源溫差5.3°C，更優(yōu)于材料2與空白樣的熱源溫差3.8°C，同時說明含復(fù)配型無機(jī)散熱納米粒子的散熱材料明顯優(yōu)于含單一型無機(jī)散熱納米粒子的散熱材料。表一、實(shí)施例10-13中材料1、材料2、材料3、材料4的散熱性能比較。
權(quán)利要求
1.一種無機(jī)散熱納米材料水性漿料，包括下述重量份的組分: 10-25重量份的無機(jī)散熱納米材料； 0.5-20重量份的改性劑溶液； 50-100重量份的溶劑； 其中，該改性劑溶液為以改性劑與稀釋劑混合配制而成，兩者的重量比較佳地為I: 0.1-5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料，其中該無機(jī)散熱納米材料是選自由碳基類納米材料、金屬氮化物或氧化物類納米材料和金屬粒子類納米材料所組成的群組之一或其組合，該無機(jī)散熱納米材料的BET表面積為25-2500m2/g，該無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地為10-500nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料，該無機(jī)散熱納米材料的BET表面積為500-2000m2/g，該無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地為50_200nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料，該無機(jī)散熱納米材料的BET表面積為1000-1500m2/g，該無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地為50_100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料，其中該無機(jī)散熱納米材料是選用1-15重量份的碳基類納米材料、1-15重量份的金屬氮化物或氧化物類納米材料和1-15重量份的金屬粒子類納米材料中的兩類或三類的復(fù)配混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料，其中該碳基類納米材料選自納米碳球、碳納米管、石墨烯；該金屬氮化物或氧化物類納米材料選自氮化招、氮化娃、氮化鈦、氮化硼、氧化鋁、 氧化鋅、氧化鈦、氧化鈹、二氧化釩、氧化鋯、氧化鈮；該金屬粒子類納米材料選自銅粉、鋁粉、銀粉、銀銅合金、鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料,該改性劑為大分子改性劑；該大分子改性劑較佳地選自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚醚改性有機(jī)硅烷、聚乙烯蠟、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鹽、聚二乙氧基(二甲基)硅烷、二氨基聚硅氧烷、硅氧烷改性聚乙二醇、聚(甲基乙烯基)硅烷、聚(1，3_二乙烯基-四苯基)乙硅醚-b-聚(1，3_二乙烯基-四乙氧基)乙硅醚-b-聚(二甲基)硅烷、纖維素、羥甲基纖維素、羥基封端的線型或星型聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料，其中該改性劑含有10-90wt%的分子量(Mw)為10000-30000的聚丙烯酸和90_1(^丨％的分子量(Mw)為1000-5000的聚乙烯醇，其是以改性劑總重量為基準(zhǔn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料，所述溶劑是選自由水、醇、四氫呋喃所組成的群組之一或其組合，且該醇較佳地為甲醇、乙醇、丙二醇。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料,其中該無機(jī)散熱納米材料水性漿料的固含量為10-50wt%。
11.一種無機(jī)散熱納米材料水性漿料的制備方法，其步驟包括:在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，稱取10-25重量份的無機(jī)散熱納米材料置于50-100重量份溶劑中，室溫下超音波IO-1OOmin至分散均勻；在攪拌或超音波狀態(tài)下，利用5%的氨水調(diào)節(jié)pH值至8-10，以2-4ml/分鐘的速度滴加占總用量2/3 (w/w)的改性劑溶液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌或超音波10-20min至分散均勻；以3-5°C /min的升溫速度升溫至50_60°C，在此過程中以2_4ml/分鐘的速度滴加余下的改性劑溶液，當(dāng)升溫至50-60°C時滴加完畢，在此溫度下反應(yīng)2-6h，以超高壓納米均質(zhì)機(jī)分散30-120分鐘、超音波分散30-90分鐘，得到分散均勻的無機(jī)散熱納米材料水性漿料；其中，改性劑溶液的總用量為0.5-20重量份。
12.一種散熱材料，其包括下述重量份的組分: 10-30重量份的根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)散熱納米材料水性漿料； 40-80重量份的水性聞分子樹脂； 20-30重量份的膠乳； 10-40重量份的成膜助劑； 0.5-5重量份的助劑；以及 5-20重量份的稀釋劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，其中該水性高分子樹脂選自由水性丙烯酸樹月旨、水性聚氨酯樹脂、水性苯丙樹脂、水性硅丙樹脂、水性有機(jī)硅樹脂、高溫固化型水性有機(jī)硅樹脂、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂、水性聚氨酯改性丙烯酸樹脂所組成的群組之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，其中該膠乳選自由丙烯酸酯膠乳、苯丙膠乳、羧基丁苯膠乳所組成的群組之一。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，其中該成膜助劑選自醇酯化合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，其中該助劑是選自由分散劑、著色劑、殺菌劑、增稠劑、流平劑、消泡劑、 防凍劑、潤濕劑所組成的群組之一或其組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，其中該無機(jī)散熱納米材料是選自由碳基類納米材料、金屬氮化物或氧化物類納米材料和金屬粒子類納米材料所組成的群組之一或其組合，該無機(jī)散熱納米材料的BET表面積為25-2500m2/g，該無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地為10-500nm。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的散熱材料，該無機(jī)散熱納米材料的BET表面積為500-2000m2/g，該無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地為50_200nm。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的散熱材料，該無機(jī)散熱納米材料的BET表面積為1000-1500m2/g,該無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地為50_100nm。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，其中該無機(jī)散熱納米材料是選用1-15重量份的碳基類納米材料、1-15重量份的金屬氮化物或氧化物類納米材料和1-15重量份的金屬粒子類納米材料中的兩類或三類的復(fù)配混合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的散熱材料，其中該碳基類納米材料選自納米碳球、碳納米管、石墨烯；該金屬氮化物或氧化物類納米材料選自氮化鋁、氮化硅、氮化鈦、氮化硼、氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦、氧化鈹、二氧化釩、氧化鋯、氧化鈮；該金屬粒子類納米材料選自銅粉、鋁粉、銀粉、銀銅合金、鎳。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，該改性劑為大分子改性劑；該大分子改性劑較佳地選自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚醚改性有機(jī)硅烷、聚乙烯蠟、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鹽、聚二乙氧基(二甲基)硅烷、二氨基聚硅氧烷、硅氧烷改性聚乙二醇、聚(甲基乙烯基)硅烷、聚(1，3-二乙烯基-四苯基)乙硅醚-b-聚(1，3-二乙烯基-四乙氧基)乙硅醚-b_聚(二甲基)硅烷、纖維素、羥甲基纖維素、羥基封端的線型或星型聚合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，其中該改性劑含有10-90被％的分子量(Mw)為10000-30000的聚丙烯酸和90-1(^七％的分子量(Mw)為1000-5000的聚乙烯醇，其是以改性劑總重量為基準(zhǔn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，所述溶劑是選自由水、醇、四氫呋喃所組成的群組之一或其組合，且該醇較佳地為甲醇、乙醇、丙二醇。
25.根據(jù)權(quán)利要求12所述的散熱材料，其中該無機(jī)散熱納米材料水性漿料的固含量為10-50wt%。
26.—種如權(quán)利要求12所述的散熱材料的制備方法，其步驟包括:稱取40-80重量份的水性高分子樹脂，依次加入10-40重量份的成膜助劑和5-20重量份的稀釋劑，升溫至50-60°C，在5000-6000rpm高速攪拌至分散均勻；然后在3000_4000rpm中速攪拌下以0.5-2.5ml/min的速度下依次滴入20-30重量份的膠乳和10-30重量份的無機(jī)散熱納米材料水性漿料，繼續(xù)攪拌10-90min至勻相，而后加入0.5-5重量份的助劑獲得混合液，在1000-2000rpm低速攪拌下降至室溫即得散熱材料。
27.—種如權(quán)利要求12所述的散熱材料的用途，其包括采用噴涂或絲網(wǎng)印刷的方式將該散熱材料加工在基體的表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的用途，其中該基體選自由銅箔、鋁箔、樹脂基體所組成的群組之一。
29.一種散熱結(jié)構(gòu)，其包括: 第一基材； 第一散熱層，形成于該第一基材的一面，該第一散熱層是由如權(quán)利要求12所述的散熱材料所組成；以及 膠層，形成于該第一基材相對于該第一散熱層的另一面。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，更包括貼附有底紙于該膠層上。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，更包括第二基材及第二散熱層，該第二散熱層是形成于該第二基材上，且該第二基材是透過該膠層黏合該第一基材。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，其中該水性高分子樹脂選自由水性丙烯酸樹月旨、水性聚氨酯樹脂、水性苯丙樹脂、水性硅丙樹脂、水性有機(jī)硅樹脂、高溫固化型水性有機(jī)硅樹脂、水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂、水性聚氨酯改性丙烯酸樹脂所組成的群組之一。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，其中該膠乳選自由丙烯酸酯膠乳、苯丙膠乳、羧基丁苯膠乳所組成的群組之一。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，其中該成膜助劑選自醇酯化合物。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，其中該助劑是選自由分散劑、著色劑、殺菌劑、增稠劑、流平劑、消泡劑、防凍劑、潤濕劑所組成的群組之一或其組合。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，其中該無機(jī)散熱納米材料是選自由碳基類納米材料、金屬氮化物或氧化物類納米材料和金屬粒子類納米材料所組成的群組之一或其組合，該無機(jī)散熱納米材料的BET表面積為25-2500m2/g，該無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地為10-500nm。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的散熱結(jié)構(gòu)，該無機(jī)散熱納米材料的BET表面積為500-2000m2/g，該無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地為50_200nm。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的散熱結(jié)構(gòu)，該無機(jī)散熱納米材料的BET表面積為1000-1500m2/g,該無機(jī)散熱納米材料的粒徑范圍較佳地為50_100nm。
39.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，其中該無機(jī)散熱納米材料是選用1-15重量份的碳基類納米材料、1-15重量份的金屬氮化物或氧化物類納米材料和1-15重量份的金屬粒子類納米材料中的兩類或三類的復(fù)配混合物。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的散熱結(jié)構(gòu)，其中該碳基類納米材料選自納米碳球、碳納米管、石墨烯；該金屬氮化物或氧化物類納米材料選自氮化鋁、氮化硅、氮化鈦、氮化硼、氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦、氧化鈹、二氧化釩、氧化鋯、氧化鈮；該金屬粒子類納米材料選自銅粉、鋁粉、銀粉、銀銅合金、鎳。
41.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，該改性劑為大分子改性劑；該大分子改性劑較佳地選自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚醚改性有機(jī)硅烷、聚乙烯蠟、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鹽、聚二乙氧基(二甲基)硅烷、二氨基聚硅氧烷、硅氧烷改性聚乙二醇、聚(甲基乙烯基)硅烷、聚(1，3-二乙烯基-四苯基)乙硅醚-b-聚(1，3-二乙烯基-四乙氧基)乙硅醚-b_聚(二甲基)硅烷、纖維素、羥甲基纖維素、羥基封端的線型或星型聚合物。
42.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，其中該改性劑含有10-90被％的分子量(Mw)為10000-30000的聚丙烯酸和90-1(^七％的分子量(Mw)為1000-5000的聚乙烯醇，其是以改性劑總重量為基準(zhǔn)。
43.根據(jù)權(quán)利要求29所述的散熱結(jié)構(gòu)，所述溶劑是選自由水、醇、四氫呋喃所組成的群組之一或其組合，且該醇較佳地為甲醇、乙醇、丙二醇。
44.根據(jù)權(quán)利要求2 9所述的散熱結(jié)構(gòu)，其中該無機(jī)散熱納米材料水性漿料的固含量為10-50wt%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無機(jī)散熱納米材料水性漿料、包含該無機(jī)散熱納米材料水性漿料的散熱材料、制備方法及其用途。所述無機(jī)散熱納米材料水性漿料包括下述重量份的組分10-25重量份的無機(jī)散熱納米材料；0.5-20重量份的改性劑溶液；以及50-100重量份的溶劑。而所述散熱材料包括下述重量份的組分10-30重量份的無機(jī)散熱納米材料水性漿料；40-80重量份的水性高分子樹脂；20-30重量份的膠乳；10-40重量份的成膜助劑；0.5-5重量份的助劑；以及5-20重量份的稀釋劑。借由前述無機(jī)散熱納米材料水性漿料的使用，提高了無機(jī)散熱納米材料與高分子材料的間的兼容性和體是分散穩(wěn)定性，以獲得具有獨(dú)特的散熱性能優(yōu)異的含有無機(jī)散熱納米材料水性漿料的散熱材料。
文檔編號C08L25/14GK103205075SQ201210013900
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者黃進(jìn)瑞 申請人:帛宏興業(yè)股份有限公司