用于高温应用的导热性组合物的制作方法

本发明总体上涉及导热性组合物，并且更具体而言涉及在高温下稳定以限制随着时间推移而发生的性能下降的相变导热性组合物。

背景技术：

1、导热性材料被广泛用作例如发热电子元件和散热器之间的界面，以允许将过量的热能从电子元件转移到热耦合的散热器。已经实施了用于这种热界面的大量设计和材料，其中当基本上避免了热界面与相应传热表面之间的间隙以促进从电子元件向散热器的传导性传热时，实现了最高的性能。热界面材料因此优选在机械上适形各个元件的有些不平的传热表面。此外，热界面材料优选可在升高的工作温度下在较长的使用寿命内使用。

2、电子元件例如半导体、微处理器、电阻器和电路板会产生大量的热，而必须将这些热除去才能使得器件正常工作。高性能计算和电信应用会产生大量的热，因此需要具有极低热阻抗的热界面材料以最大限度地将热量从敏感电子元件传导出去。一种提供低阻抗界面的常规方法是温度活化的相变材料。电子元件的工作热量使得系统中的温度升高到热界面材料的相变组分的软化点或熔点之上。当发生这种情况时，界面粘度(interfaceviscosity)显著下降以提高与传热表面的适形性，从而提高了从电子元件中传导出热量的效率。热界面材料的相变组分通常由烷烃蜡(包括天然蜡、合成蜡和基于石油的蜡)构成。石蜡是一种常用的相变组分，因为其熔点温度在约40℃至120℃的范围内。然而，石蜡和其它常规相变组分在高性能电子设备中经历的高温下降解。降解常常包括在高温下长时间使用期间的干燥和开裂，这会对热性能产生不良影响。

3、因此，一个目标是提高相变导热性组合物中的高温稳定性。

技术实现思路

1、通过本发明，常规的烷烃蜡可以被表现出高温稳定性的双功能相变组分全部或部分取代，从而赋予其中使用双功能相变组分的导热性界面材料高温稳定性。双功能相变组分包含熔点温度为40至85℃的辅助抗氧化剂。

2、在一个实施方案中，导热性组合物包含非硅酮树脂、主抗氧化剂和辅助抗氧化剂，其中所述辅助抗氧化剂与所述主抗氧化剂相容并且以占所述非硅酮树脂的20至50重量％的浓度存在于所述组合物中。辅助抗氧化剂以95至99重量份数的辅助抗氧化剂比1至5重量份数的主抗氧化剂的比率存在于组合物中。辅助抗氧化剂具有40至85℃的熔点温度。导热性组合物还包含导热性颗粒状填料，其中所述组合物表现出至少1w/m*k的导热率和在175℃下1000小时后小于20重量％的损失。

3、导热性组合物可以包含0.5至20重量％的非硅酮树脂。在一些实施方案中，导热性组合物可以包含0.5至5重量％的非硅酮树脂。非硅酮树脂可以包含压敏粘合剂。非硅酮树脂可以包含聚酰胺。

4、在一些实施方案中，辅助抗氧化剂可以为基于硫醇的。在一些实施方案中，辅助抗氧化剂可以包含3,3’-硫代二丙酸双十二烷基酯。在一些实施方案中，辅助抗氧化剂的熔点温度可以为50至60℃。

5、在一些实施方案中，组合物可以包含熔点温度为40至120℃的烃蜡。在其它实施方案中，组合物可以基本上不含蜡组分。

6、在一些实施方案中，导热性颗粒状填料选自铝、氮化铝、铝二氧化硅合金(aluminum silica alloy)、氧化锌和它们的组合。导热性颗粒状填料的平均粒径(d50)可以小于25μm。在一些实施方案中，导热性颗粒状填料占组合物的70至95重量％。

7、导热性组合物可以包含增塑剂。在一些实施方案中，增塑剂包含偏苯三酸酯。在一些实施方案中，偏苯三酸酯增塑剂以组合物中0.5至20重量％的浓度存在于组合物中。在一些实施方案中，偏苯三酸酯增塑剂以组合物中0.5至5重量％的浓度存在于组合物中。

8、导热性组合物可以包含润湿剂。在一些实施方案中，导热性组合物可以包含0.1至1.5重量％的润湿剂。

9、导热性组合物可以包含与主抗氧化剂和辅助抗氧化剂不同的其它抗氧化剂。在一些实施方案中，导热性组合物可以包含与主抗氧化剂和辅助抗氧化剂不同的空间受阻酚类抗氧化剂。在一些实施方案中，导热性组合物可以包含0.1至1.5重量％的与主抗氧化剂和辅助抗氧化剂不同的空间受阻酚类抗氧化剂。

10、导热性组合物可以包含与主抗氧化剂和辅助抗氧化剂不同的金属钝化剂抗氧化剂。在一些实施方案中，导热性组合物包含0.1至1.5重量％的与主抗氧化剂和辅助抗氧化剂不同的金属钝化剂抗氧化剂。

11、导热性可印刷组合物包含非硅酮树脂、主抗氧化剂、基于硫醇的辅助抗氧化剂、导热性颗粒状填料、和与所述组合物的剩余组分相容的溶剂。基于硫醇的辅助抗氧化剂与主抗氧化剂相容，并且以占非硅酮树脂的20至50重量％的浓度存在于组合物中。辅助抗氧化剂可以以95至99重量份数的辅助抗氧化剂比1至5重量份数的主抗氧化剂的比率存在于组合物中。辅助抗氧化剂可以具有40至85℃的熔点温度。导热性颗粒状填料可以以组合物中的50至98重量％存在，其中所述组合物表现出至少1w/m*k的导热率和在175℃下1000小时后小于20重量％的损失。可以将溶解在溶剂中的组合物印刷到基材上并干燥以形成与所述基材热接触的热界面材料。可以将组合物通过已知印刷技术(例如喷墨印刷、通过模具挤出、三维印刷等)印刷到基材上。在一些实施方案中，溶剂可以选自乙酸乙酯和乙酸乙基己酯。

技术特征：

1.导热性组合物，其包含：

2.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中所述非硅酮树脂包含压敏粘合剂。

3.根据权利要求1所述的导热性组合物，其包含0.5至5重量％的所述非硅酮树脂。

4.根据权利要求3所述的导热性组合物，其中所述非硅酮树脂包含聚酰胺。

5.根据权利要求1所述的导热性组合物，其包含熔点温度为40至120℃的烃蜡。

6.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中所述组合物基本上不含蜡。

7.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中所述辅助抗氧化剂的熔点温度为50至60℃。

8.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中所述辅助抗氧化剂包含十二烷基硫代丙酸酯。

9.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中所述导热性颗粒状填料选自铝、氮化铝、铝二氧化硅合金、氧化锌和它们的组合。

10.根据权利要求9所述的导热性组合物，其中所述导热性颗粒状填料的平均粒径(d50)小于25μm。

11.根据权利要求10所述的导热性组合物，其包含70至95重量％的所述导热性颗粒状填料。

12.根据权利要求1所述的导热性组合物，其包含0.5至20重量％的偏苯三酸酯增塑剂。

13.根据权利要求12所述的导热性组合物，其包含0.5至5重量％的偏苯三酸酯增塑剂。

14.根据权利要求13所述的导热性组合物，其包含0.1至1.5重量％的润湿剂。

15.根据权利要求14所述的导热性组合物，其包含0.1至1.5重量％的与所述主抗氧化剂和所述辅助抗氧化剂不同的空间受阻酚类抗氧化剂。

16.根据权利要求15所述的导热性组合物，其包含0.1至1.5重量％的与所述主抗氧化剂和所述辅助抗氧化剂不同的金属钝化剂抗氧化剂。

17.导热性可印刷组合物，其包含：

18.根据权利要求17所述的导热性可印刷组合物，其中所述溶剂选自乙酸乙酯和乙酸乙基己酯。

技术总结相变导热性组合物包含非硅酮树脂和熔点温度为40至85℃的热稳定性抗氧化剂。所述热稳定性抗氧化剂充当该组合物的相变组分。所述相变导热性组合物还包含导热性颗粒状填料，从而使得所述组合物表现出至少1W/m*K的导热率和在175℃下1000小时后小于20重量％的损失。技术研发人员：R·朱拉姆,M·布伦,R·维胡尔斯特受保护的技术使用者：汉高股份有限及两合公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4