一种导热材料及其制备方法和热界面材料与流程

本发明涉及材料合成，特别涉及一种导热材料及其制备方法和热界面材料。

背景技术：

1、随着半导体制备技术的快速发展，小型化和集成化是电子设备发展的趋势，散热能力成了制约电子元器件发展的关键因素，这对热界面和封装材料的导热性能提出了更高的要求。

2、聚合物由于其本身具有质轻、易加工性、优异的抗冲击性、耐化学腐蚀性和电绝缘性等优良性质，常被用于导热基体。多数聚合物为热的不良导体，热导率低，其范围为0.1～0.5w/(m·k)，这限制了其作为导热材料在工业中的广泛应用。通过添加高导热的无机填料，并在聚合物基体内形成连续的导热网络是提高导热性能的常用策略。

3、然而目前的导热材料通常通过导热填料与聚合物基体之间简单的共混方式制备，其存在以下缺点：1)难以实现低填充量下(30％以下)的高导热性；2)力学性能恶化。因此需要开发新型高导热填料和加工方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种导热材料及其制备方法和热界面材料，旨在解决现有技术中导热材料中低导热填料填充下导热性能和力学性能差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提出一种导热材料，包括有机硅树脂和分散于所述有机硅树脂中的四氧化三铁改性碳纤维；

3、其中，所述四氧化三铁改性碳纤维包括氧化碳纤维和接枝在氧化碳纤维表面的四氧化三铁；

4、所述四氧化三铁改性碳纤维沿所述导热材料的热传导方向延伸。

5、在一实施方式中，所述四氧化三铁改性碳纤维的轴向沿所述导热材料的热传导方向延伸。

6、在一实施方式中，所述四氧化三铁改性碳纤维中所述氧化碳纤维和所述四氧化三铁的质量比为(1～3)：(1～3)；和/或，

7、所述有机硅树脂和所述四氧化三铁改性碳纤维的质量比为10：(1～3)。

8、本发明还提供一种上述导热材料的制备方法，包括以下步骤：

9、s10、将碳纤维和氧化剂混合，得氧化碳纤维；

10、s20、将铁源、亚铁源、水、浓氨水和氧化碳纤维混合，发生氧化还原反应，得四氧化三铁改性碳纤维；

11、s30、将所述四氧化三铁改性碳纤维和有机硅树脂混合得到混合物，诱导所述四氧化三铁改性碳纤维定向，对所述混合物进行固化处理，得导热材料。

12、在一实施方式中，步骤s10中：

13、所述氧化剂包括浓硫酸和浓硝酸中的至少一种；和/或，

14、所述碳纤维和所述氧化剂的质量比为1：(9～11)。

15、在一实施方式中，所述氧化剂为浓硫酸和浓硝酸，所述浓硫酸和所述浓硝酸的体积比为(1～3)：(1～3)。

16、在一实施方式中，步骤s20中，所述氧化还原反应的时间为5～7h；和/或，

17、所述氧化还原反应的温度为140～150℃。

18、在一实施方式中，步骤s30中，所述有机硅树脂和所述四氧化三铁改性碳纤维的质量比为10：(2～3)。

19、在一实施方式中，步骤s30中，诱导所述四氧化三铁改性碳纤维定向的方式包括电场定向或磁场定向；和/或，

20、步骤s30中，所述固化方式包括热固化。

21、本发明还提供一种热界面材料，包括所述导热材料，所述导热材料包括有机硅树脂和分散于所述有机硅树脂中的四氧化三铁改性碳纤维；

22、其中，所述四氧化三铁改性碳纤维包括氧化碳纤维和附着在氧化碳纤维表面的四氧化三铁；

23、所述四氧化三铁改性碳纤维沿所述导热材料的热传导方向延伸。

24、本发明提出一种导热材料及其制备方法和热界面材料，其中，四氧化三铁改性碳纤维为导热材料提供了更高效的导热通路，其沿着所述导热材料的热传导方向延伸，降低了四氧化三铁改性碳纤维间的接触热阻及四氧化三铁改性碳纤维与有机硅树脂间的界面热阻，从而在低填充量下实现高导热性；同时，四氧化三铁改性碳纤维不影响有机硅树脂的力学性能，导热材料的力学性能较好。

技术特征：

1.一种导热材料，其特征在于，包括有机硅树脂和分散于所述有机硅树脂中的四氧化三铁改性碳纤维；

2.如权利要求1所述的导热材料，其特征在于，所述四氧化三铁改性碳纤维的轴向沿所述导热材料的热传导方向延伸。

3.如权利要求1所述的导热材料，其特征在于，所述四氧化三铁改性碳纤维中所述氧化碳纤维和所述四氧化三铁的质量比为(1～3)：(1～3)；和/或，

4.一种如权利要求1至3任一项所述的导热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的导热材料的制备方法，其特征在于，步骤s10中：

6.如权利要求5所述的导热材料的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为浓硫酸和浓硝酸，所述浓硫酸和所述浓硝酸的体积比为(1～3)：(1～3)。

7.如权利要求4所述的导热材料的制备方法，其特征在于，步骤s20中，所述氧化还原反应的时间为5～7h；和/或，

8.如权利要求4所述的导热材料的制备方法，其特征在于，步骤s30中，所述有机硅树脂和所述四氧化三铁改性碳纤维的质量比为10：(2～3)。

9.如权利要求4所述的导热材料的制备方法，其特征在于，步骤s30中，诱导所述四氧化三铁改性碳纤维定向的方式包括电场定向或磁场定向；和/或，

10.一种热界面材料，其特征在于，包括如权利要求1至3任意一项所述的导热材料或用如权利要求4～9所述的任意一项导热材料制备方法所制备的导热材料。

技术总结本发明公开了一种导热材料及其制备方法和热界面材料，涉及材料合成技术领域，所述导热材料包括有机硅树脂和分散于所述有机硅树脂中的四氧化三铁改性碳纤维；其中，所述四氧化三铁改性碳纤维包括氧化碳纤维和接枝在氧化碳纤维表面的四氧化三铁；所述四氧化三铁改性碳纤维沿所述导热材料的热传导方向延伸。其中，四氧化三铁改性碳纤维为导热材料提供了更高效的导热通路，其沿着所述导热材料的热传导方向延伸，降低了四氧化三铁改性碳纤维间的接触热阻及四氧化三铁改性碳纤维与有机硅树脂间的界面热阻，从而在低填充量下实现高导热性；同时，四氧化三铁改性碳纤维不影响有机硅树脂的力学性能，导热材料的力学性能较好。技术研发人员：温绿辉,李晓玲,晏金灿,温绿林受保护的技术使用者：广东阿特斯新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9