一种复合弹性体及其制备方法

本申请涉及复合材料，特别涉及一种复合弹性体及其制备方法。

背景技术：

1、在微电子器件领域，填充型复合材料起着举足轻重的作用，随着现代科技的发展，人们更加追求携带和操作方便的电子电器设备，所以大多电子电器设备开始向小型化发展。此时设备的散热问题就显得尤为重要，因为过多的热量积聚无法传递出来会严重影响设备的使用寿命。

2、目前提高热导率最简单有效的方法就是往基体树脂中添加导热填料，其中应用较多的导热填料主要有al2o3、sio2、mgo和aln等，这些填料不仅导热性好而且具有优异的电绝缘性。影响复合材料热导率的不仅有填料的种类还有填料的含量、大小、形状以及基体与填料之间的接触情况，部分人通过加入高导热填料来增强热导率，但到一定程度便不太明显，原因在于基体与填料之间的相互作用对热导率的提升有极大的影响，复合材料的导热率的提升与基体与填料之间的相互作用密不可分，目前解决这个问题的方式为在填料表面进行表面改性，通过枝接一些高分子链段来使得基体与填料表面的作用力上升，降低界面热阻，但传热的提升效果都不明显。

技术实现思路

1、鉴于此，有必要针对当前材料间的界面热阻较高的技术问题提供一种能降低界面热阻以提高导热率的复合弹性体及其制备方法。

2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：

3、本申请目的之一，提供一种复合弹性体，包括基体、交联剂及导热填料，所述基体包括硫辛酸和/或其衍生物，所述导热填料的表面包覆有银，所述基体和所述交联剂的摩尔比为100～10000：0.01～1，所述基体和所述交联剂构成聚合物基体，所述导热填料与所述聚合物基体的质量比为10～700：1。

4、在其中一些实施例中，所述硫辛酸的衍生物包括以下化合物中一种或两种以上混合物，其中：r1为氢或羧，r2为氢或c1～c3直链或支链烷基，n为2-4的整数。

5、在其中一些实施例中，所述交联剂包括聚乙二醇二丙稀酸酯，所述聚乙二醇二丙稀酸酯的分子量为10000。

6、在其中一些实施例中，所述导热填料为表面包覆有银的铝粉。

7、在其中一些实施例中，所述复合弹性体的模量在6-349kpa之间，导热系数在0.21～2.35w/m·k之间，缺口韧性在526～3492j/m2之间，界面热阻在0.015-0.034cm2·k/w之间。

8、本申请目的之二，提供了一种复合弹性体的制备方法，包括下述步骤：

9、将溶解后的基体与交联剂混合形成聚合物基体，将所述聚合物基体与导热填料混合搅拌，将搅拌后得到的搅拌物烘干得到所述复合弹性体，所述基体包括硫辛酸和/或其衍生物，所述导热填料的表面包覆有银，其中：

10、所述基体和所述交联剂的摩尔比为100～10000：0.01～1，所述基体和所述交联剂构成聚合物基体，所述导热填料与所述聚合物基体的质量比为10～700：1。

11、在其中一些实施例中，所述硫辛酸的衍生物包括以下化合物中一种或两种以上混合物，其中：r1为氢或羧，r2为氢或c1～c3直链或支链烷基，n为2-4的整数。

12、在其中一些实施例中，所述交联剂包括聚乙二醇二丙稀酸酯，所述聚乙二醇二丙稀酸酯的分子量为10000。

13、在其中一些实施例中，所述导热填料为表面包覆有银的铝粉。

14、在其中一些实施例中，所述复合弹性体的模量在6-349kpa之间，导热系数在0.21～2.35w/m·k之间，缺口韧性在526～3492j/m2之间，界面热阻在0.015-0.034cm2·k/w之间。

15、本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：

16、本申请提供的复合弹性体及其制备方法，通过在硫辛酸基体中引入含有银外层的导热填料，利用其极易与硫辛酸活性硫端发生反应的特点，实现了填料与基体较低的界面热阻从而实现其高导热率；又由于在加热过程中硫辛酸分子主链活性硫端与银外层的导热填料表面形成独特的ag-s配位反应，使用的是弱于共价键的配位键，使得复合弹性体拥有低模量，能在作为热界面材料时，更好地填充芯片与基板之间的缝隙达到更好地传热；此外，ag-s配位的存在也使得复合弹性体在拉伸过程中，配位键作为牺牲键会耗散能量到达更好的能量耗散，造成高的断裂韧性，能够更好地抵抗裂纹的扩展。

17、此外，本申请提供的复合弹性体的制备方法，制备工艺简单，原料来源广泛，可满足工业化生产。

技术特征：

1.一种复合弹性体，其特征在于，包括基体、交联剂及导热填料，所述基体包括硫辛酸和/或其衍生物，所述导热填料的表面包覆有银，所述基体和所述交联剂的摩尔比为100～10000：0.01～1，所述基体和所述交联剂构成聚合物基体，所述导热填料与所述聚合物基体的质量比为10～700：1。

2.如权利要求1所述的复合弹性体，其特征在于，所述硫辛酸的衍生物包括以下化合物中一种或两种以上混合物，其中：r1为氢或羧，r2为氢或c1～c3直链或支链烷基，n为2-4的整数。

3.如权利要求1所述的复合弹性体，其特征在于，所述交联剂包括聚乙二醇二丙稀酸酯，所述聚乙二醇二丙稀酸酯的分子量为10000。

4.如权利要求1所述的复合弹性体，其特征在于，所述导热填料为银包铝粉。

5.如权利要求1所述的复合弹性体，其特征在于，所述复合弹性体的模量在6-349kpa之间，导热系数在0.21～2.35w/m·k之间，缺口韧性在526～3492j/m2之间，界面热阻在0.015-0.034cm2·k/w之间。

6.一种复合弹性体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

7.如权利要求6所述的复合弹性体的制备方法，其特征在于，所述硫辛酸的衍生物包括以下化合物中一种或两种以上混合物，其中：r1为氢或羧，r2为氢或c1～c3直链或支链烷基，n为2-4的整数。

8.如权利要求6所述的复合弹性体的制备方法，其特征在于，所述交联剂包括聚乙二醇二丙稀酸酯，所述聚乙二醇二丙稀酸酯的分子量为10000。

9.如权利要求6所述的复合弹性体的制备方法，其特征在于，所述导热填料为表面包覆有银的铝粉。

10.如权利要求6所述的复合弹性体的制备方法，其特征在于，所述复合弹性体的模量在6-349kpa之间，导热系数在0.21～2.35w/m·k之间，缺口韧性在526～3492j/m2之间，界面热阻在0.015-0.034cm2·k/w之间。

技术总结本申请提供的复合弹性体及其制备方法，通过在硫辛酸基体中引入含有银外层的导热填料，利用其极易与硫辛酸活性硫端发生反应的特点，实现了填料与基体较低的界面热阻从而实现其高导热率；又由于在加热过程中硫辛酸分子主链活性硫端与银外层的导热填料表面形成独特的Ag‑s配位反应，使用的是弱于共价键的配位键，使得复合弹性体拥有低模量，能在作为热界面材料时，更好地填充芯片与基板之间的缝隙达到更好地传热；此外，Ag‑s配位的存在也使得复合弹性体在拉伸过程中，配位键作为牺牲键会耗散能量到达更好的能量耗散，造成高的断裂韧性，能够更好地抵抗裂纹的扩展。技术研发人员：曾小亮,程霞霞,何冬逸,任琳琳,孙蓉受保护的技术使用者：中国科学院深圳先进技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/18