一种导热TPU薄膜的制作方法

本发明涉及导热材料，具体涉及一种导热tpu薄膜。

背景技术：

1、近年来，微电子集成与组装技术发展迅速，电子设备与元器件日益微型化，多功能化，其工作频率急剧增加，工作时产生的热量迅速积累，环境温度不断升高。积聚的热量若不能及时向外扩散，将大大影响设备和元器件的使用可靠性，缩短使用寿命。因此，为保障设备和元器件能够平稳高效地运行，如何及时散热成为微电子封装领域亟待解决的问题。目前，普遍是通过具有高导热性能的导热材料将热量及时导出，从而保证仪器设备的正常运作。

2、tpu，热塑性聚氨酯弹性体橡胶，是一种新型的有机高分子合成材料，可以替代橡胶或软性聚氯乙烯材料，其良好的耐磨性，回弹性均优于普通聚氨酯，耐老化性能优于橡胶，可以说tpu是替代pvc和pu的最理想的材料，被国际上称为新型聚合物材料。它的分子结构是由二异氰酸酯和扩链剂反应得到的刚性嵌段以及二异氰酸酯与大分子多元醇反应得到的柔性链段交替构成的。tpu具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化特性，已广泛应用于医疗卫生、电子电器以及体育用品等方面。

3、tpu的导热系数比其它合成保温材料和天然保温材料都低，广泛用于保温材料领域，但对于传热性能要求高的领域，就必须对tpu进行改性以得到高的导热性能，例如中国专利文献cn201810829286.2公开了一种高导热性改性tpu薄膜的制备方法，通过采用溶液聚合法，在tpu原料中加入改性氧化石墨烯溶液和催化剂，制得高导热性改性tpu薄膜，改性氧化石墨烯的加入使得tpu的热导率虽有一定程度的提高，但仍不能满足实际的应用需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种导热tpu薄膜，所制备的tpu薄膜厚度均匀，具有优异的力学性能和导热性能。

2、为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种导热tpu薄膜，所述导热tpu薄膜由导热层一、中间层和导热层二复合而成，按重量份计，所述导热层一和导热层二均由以下原料制成：聚醚型tpu 80-100份、导热填料40-50份、硅酮润滑剂1-5份、抗氧剂0.5-1份；所述中间层由以下原料制成：聚醚型tpu 90-100份、导热填料15-25份、硅酮润滑剂0.1-2份、乙烯基三乙氧基硅烷4-8份。

4、具体的，所述导热填料的制备方法如下：

5、s1、将六方氮化硼粉末加入到氢氧化钠溶液中，在40-80℃下搅拌2-3h，随后经过滤、洗涤、干燥，得到预处理氮化硼粉末；

6、s2、将预处理氮化硼粉末分散在去离子水中，然后向其中加入聚乙烯亚胺和环氧氯丙烷，加热搅拌反应，待反应完成后，经过滤、洗涤、干燥，得到改性氮化硼；

7、s3、将改性氮化硼加入到硫酸铜溶液中，超声分散1-2h，随后滴加水合肼，在60-70℃下恒温反应4-6h，待反应完成后，经过滤、洗涤、干燥，得到负载铜的氮化硼；

8、s4、将负载铜的氮化硼浸入2-巯基苯并咪唑溶液中，室温下浸渍2-3h，处理完成后经过滤、干燥，得到复合改性氮化硼；

9、s5、将40-60份复合改性氮化硼、50份聚醚型tpu进行共混密炼，随后通过造粒机造粒，即得所述导热填料。

10、具体的，步骤s2中，预处理氮化硼粉末、聚乙烯亚胺和环氧氯丙烷的质量比为6-10:4-8:3-5，进一步优选为7-8:5-6:4-5。

11、具体的，步骤s2中，加热搅拌反应温度为50-80℃，在本发明一些实施例中，例如可以选为50℃、60℃、70℃、80℃；加热搅拌反应时间为3-5h，在本发明一些实施例中，例如可以选为3h、4h、5h。

12、具体的，步骤s3中，改性氮化硼、硫酸铜溶液和水合肼的质量比为5-10:100:6-12，进一步优选为6-8:100:8-10；其中，硫酸铜溶液的质量分数为10-15％，在本发明一些实施例中，例如可以选为10％、11％、12％、13％、14％、15％。

13、具体的，步骤s4中，负载铜的氮化硼、2-巯基苯并咪唑的质量比为5-8:1-2，在本发明一些实施例中，例如可以选为5:1、5:2、6:1、6:2、7:1、7:2、8:1、8:2。

14、具体的，所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂1010中的一种或几种。

15、具体的，所述导热层一的厚度为0.05-0.1mm，在本发明一些实施例中，例如可以选为0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm；所述中间层的厚度为0.1-0.3mm，在本发明一些实施例中，例如可以选为0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm；所述导热层二的厚度为0.05-0.1mm，在本发明一些实施例中，例如可以选为0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm。

16、本发明还提供上述导热tpu薄膜的制备方法，包括如下步骤：按重量份分别将导热层一、中间层和导热层二的原料置于高速搅拌机中，搅拌混合均匀，得到第一导热层混合原料、中间层混合原料和第二导热层混合原料；随后将获得的各膜层的混合原料分别投入到三层共挤设备的3个喂料斗内，其中中间层混合原料投入到所述三层共挤设备的中间单螺杆挤出机的喂料斗中，第一导热层混合原料和第二导热层混合原料分别投入到所述三层共挤设备的两侧单螺杆挤出机的喂料斗中，通过三层共挤机头模具挤出、流延成型，再经压花辊与压力辊相互压合和冷却辊定型固化，即得到导热tpu薄膜。

17、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

18、(1)本发明所制备的导热tpu薄膜，将导热层一、中间层和导热层二进行复合，制备的tpu导电薄膜整体厚度均匀，同时所制备得到的导热tpu薄膜具有良好的力学性能和导热性能，具有广泛的经济社会效益。

19、(2)本发明先将六方氮化硼粉末加入到氢氧化钠溶液中进行预处理，随后将聚乙烯亚胺接枝在氮化硼的表面，通过引入氨基，增加了氮化硼表面的吸附位点，利于后续吸附铜离子，随后利用水合肼还原铜离子，在六方氮化硼的表面和层间形成铜纳米粒子，形成导热通路，进一步提高了六方氮化硼的导热性能；然后再将负载铜的氮化硼浸入2-巯基苯并咪唑溶液中，2-巯基苯并咪唑中的n、s等杂原子的孤对电子以及苯环的大π键，可与铜原子形成配位键，在铜表面形成有机膜，提高了负载铜的氮化硼与tpu之间的结合力；同时2-巯基苯并咪唑中的巯基能够与乙烯基三乙氧基硅烷中的双键进行反应，增强了导热层和中间层之间的结合力，进而提高了导热tpu薄膜整体的力学性能。

技术特征：

1.一种导热tpu薄膜，其特征在于，所述导热tpu薄膜由导热层一、中间层和导热层二复合而成，按重量份计，所述导热层一和导热层二均由以下原料制成：聚醚型tpu 80-100份、导热填料40-50份、硅酮润滑剂1-5份、抗氧剂0.5-1份；所述中间层由以下原料制成：聚醚型tpu 90-100份、导热填料15-25份、硅酮润滑剂0.1-2份、乙烯基三乙氧基硅烷4-8份。

2.根据权利要求1所述的导热tpu薄膜，其特征在于，所述导热填料的制备方法如下：

3.根据权利要求2所述的导热tpu薄膜，其特征在于，步骤s2中，预处理氮化硼粉末、聚乙烯亚胺和环氧氯丙烷的质量比为6-10:4-8:3-5。

4.根据权利要求2所述的导热tpu薄膜，其特征在于，步骤s2中，加热搅拌反应温度为50-80℃，加热搅拌反应时间为3-5h。

5.根据权利要求2所述的导热tpu薄膜，其特征在于，步骤s3中，改性氮化硼、硫酸铜溶液和水合肼的质量比为5-10:100:6-12，硫酸铜溶液的质量分数为10-15%。

6.根据权利要求2所述的导热tpu薄膜，其特征在于，步骤s4中，负载铜的氮化硼、2-巯基苯并咪唑的质量比为5-8:1-2。

7.根据权利要求1所述的导热tpu薄膜，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂1010中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的导热tpu薄膜，其特征在于，所述导热层一的厚度为0.05-0.1mm，所述中间层的厚度为0.1-0.3mm，所述导热层二的厚度为0.05-0.1mm。

9.一种如权利要求1-8任一项所述导热tpu薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份分别将导热层一、中间层和导热层二的原料置于高速搅拌机中，搅拌混合均匀，得到第一导热层混合原料、中间层混合原料和第二导热层混合原料；随后将获得的各膜层的混合原料分别投入到三层共挤设备的3个喂料斗内，其中中间层混合原料投入到所述三层共挤设备的中间单螺杆挤出机的喂料斗中，第一导热层混合原料和第二导热层混合原料分别投入到所述三层共挤设备的两侧单螺杆挤出机的喂料斗中，通过三层共挤机头模具挤出、流延成型，再经压花辊与压力辊相互压合和冷却辊定型固化，即得到导热tpu薄膜。

技术总结本发明公开了一种导热TPU薄膜，本发明通过在氮化硼的表面引入氨基，增加了氮化硼表面的吸附位点，利于后续吸附铜离子，随后利用水合肼还原铜离子，在六方氮化硼的表面和层间形成铜纳米粒子，形成导热通路，进一步提高了六方氮化硼的导热性能；然后再将负载铜的氮化硼浸入2‑巯基苯并咪唑溶液中，2‑巯基苯并咪唑中的N、S等杂原子的孤对电子以及苯环的大π键，可与铜原子形成配位键，在铜表面形成有机膜，提高了负载铜的氮化硼与TPU之间的结合力；同时2‑巯基苯并咪唑中的巯基能够与乙烯基三乙氧基硅烷中的双键进行反应，增强了导热层和中间层之间的结合力，进而提高了导热TPU薄膜整体的力学性能。技术研发人员：刘锦标,朱剑波,梁吉海,安永刚受保护的技术使用者：浙江海利得复合新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11