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一种导热沥青复合材料、其制备方法及应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-09-06 16:32:12

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2023-09-06 16:32:12

提供了一种导热沥青复合材料,所述复合材料包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青,所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青的质量比为8~16:5~500:100,所述无机导热填料分布在所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物的连续相中。优选地,所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、无机导热填料和基质沥青的质量比为9~16:50~200:100。优选地,所述基质沥青的针入度为40~110。优选地,所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中聚苯乙烯链段的平均含量为25wt%~45wt%。优选地,所述无机导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼中的一种。优选地,所述无机导热填料的平均粒径为0.1μm~30μm。优选地,所述无机导热填料的形貌为球形。

本发明公开了一种导热沥青复合材料、其制备方法及应用。该制备方法包括先将质量份数为8份~16份的苯乙烯?丁二烯?苯乙烯嵌段共聚物溶解于12份~24份有机溶剂中,得到粘稠溶液;再将5份~500份无机导热填料与得到的粘稠溶液混合均匀,挥发溶剂、研磨均匀,得到导热填料预混料;将导热填料预混料与100份基质沥青充分混合,获得导热沥青复合材料初级料;最后将导热沥青复合材料铺展、热压得到导热沥青复合材料。通过本发明制备的导热沥青复合材料,无机导热填料选择性分布在SBS相中,显著提高了复合材料的导热性能和热性能,尤其适用于热界面材料;本发明提供的制备方法工艺简单,成本低廉,适合大规模生产。

随着电子技术的迅速发展,电子元器件的集成度和组装密度不断提高,在提供强大的使用功能的同时,也导致其工作发热量的急剧增加,及时有效地散热成为目前迫切需要解决的问题。电子元器件与散热器直接接触时,由于两固体接触面间微观上凹凸不平,实际接触面积可能只有实际面积的1%~2%,而间隙中的空气导热系数仅有0.025W·m·K,这使得界面间存在巨大热阻。在接触面间填充具有高导热系数的热界面材料替代空气间隙,可以有效降低界面热阻,显著提高热传导效率。理想的热界面材料应具备导热性高,柔韧性好,能充分填充接触面间的空隙,不会流动而泄漏,易于加工等特性。

目前工业上应用的传统热界面材料主要是将导热系数相对高的填料,如金属(铜、铝)、陶瓷材料(氮化铝、氮化硼、氧化铝、碳化硅)和碳材料(炭黑、石墨、碳纤维)等,分散在聚合物基体如环氧树脂、硅橡胶及聚酰亚胺等中,来提高材料导热性能。然而,这种方法聚合物基体成本较高,而且对填料的利用率较低,通常需要极高的填充量才能形成导热通路提高复合材料的热导率。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

1、本发明提供的导热沥青复合材料,通过将无机导热填料与SBS复合后再分散在基质沥青中,得到无机导热填料选择性分布在连续的SBS相中的复合材料。无机导热填料在SBS相中形成的具有高导热效率的网络,提高了填料的利用效率。

2、本发明提供的导热沥青复合材料,无机导热填料的加入,增强了SBS改性沥青基体的热学性能,提高了复合材料软化点,解决了SBS改性沥青作为热界面材料基体软化点较低、高温下易软化流淌的技术问题。

3、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性沥青具有良好的力学性能、耐温性、粘接性及可塑性,而且原料资源丰富、价格低廉,本发明提供的导热沥青复合材料,使用价格低廉的SBS改性沥青作为基体,简化了生产步骤,削减了生产成本。

4、本发明提供的导热沥青复合材料的制备方法,条件温和,所需时间短,适宜大规模生产。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。