高導(dǎo)熱納米碳銅箔的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，特別涉及一種高導(dǎo)熱納米碳銅箔的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子集成技術(shù)的高速發(fā)展，電子元器件的尺寸、體積正在急劇縮小，由此帶來(lái)的散熱困難嚴(yán)重影響到了電子器件的精度和壽命，成為器件微型化的技術(shù)瓶頸，在很大程度上制約了集成技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。有資料顯示，溫度每升高2°C，電子器件的穩(wěn)定性降低約10% ;若達(dá)到50°C，那么其壽命僅為25°C時(shí)的17%左右。因此，對(duì)電子器件進(jìn)行及時(shí)而高效的散熱是其可靠使用的關(guān)鍵。傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料如金屬、無(wú)機(jī)陶瓷和金屬氧化物等，雖導(dǎo)熱性良好，但存在諸多缺陷，如單一使用金屬材料難以滿足絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性等要求；無(wú)機(jī)陶瓷則存在抗沖擊性能差、不易加工等問題。在科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益成長(zhǎng)的當(dāng)下，對(duì)導(dǎo)熱材料的功能多樣性也相應(yīng)提出了更高的要求，如要求導(dǎo)熱材料具有輕質(zhì)、易加工成型、力學(xué)性能佳、耐化學(xué)腐蝕、電絕緣、低成本等優(yōu)良的綜合性能。傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料因自身的局限性(主要表現(xiàn)在單一使用時(shí))已經(jīng)無(wú)法滿足工業(yè)和科技的發(fā)展需求，如電子元器件所需的高導(dǎo)熱柔性聚合物界面材料，以及化工換熱器中具有卓越耐化學(xué)腐蝕的輕質(zhì)導(dǎo)熱聚合物材料等。
[0003]近期，導(dǎo)熱復(fù)合材料以其低成本、易加工、良好的力學(xué)及電絕緣性等優(yōu)勢(shì)而受到廣泛地關(guān)注，其應(yīng)用更是囊括了諸如LED照明、太陽(yáng)能、微電子、電氣電工、航空航天等領(lǐng)域，形成了一種逐步取代傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料的趨勢(shì)。故而，高導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法成為目前研究熱點(diǎn)。
[0004]目前，高導(dǎo)熱復(fù)合材料以填充型為主，即將具有高導(dǎo)熱性填料粒子分散于高分子基體，形成具有優(yōu)異力學(xué)和導(dǎo)熱性能的復(fù)合材料，其導(dǎo)熱能力可用熱導(dǎo)率來(lái)衡量，數(shù)值越大表示材料的導(dǎo)熱性能越好。對(duì)于填充型復(fù)合材料而言，熱導(dǎo)率主要取決于高分子基體與導(dǎo)熱填料的本征散熱性能，以及填料的分散狀態(tài)，其中導(dǎo)熱填料在高分子基體中的分散性是影響材料導(dǎo)熱性的重要因素?；诩{米填料的催化效應(yīng)，納米粒子更易在高分子基體內(nèi)部形成導(dǎo)熱通道，降低材料內(nèi)部的孔隙率；相同條件下，比微米粒子更能提高材料的熱導(dǎo)率和力學(xué)性能，且耐疲勞性更優(yōu)。然而，納米粒子的易團(tuán)聚性會(huì)嚴(yán)重阻礙熱量的有效傳遞，故納米粒子的分散問題成為導(dǎo)熱復(fù)合材料制備方法中研究的難點(diǎn)。此外，當(dāng)填料用量較少時(shí)，填料粒子之間是彼此孤立的，沒有相互接觸，體系的熱導(dǎo)率無(wú)法明顯提高；隨著填料含量的增加，粒子開始相互接觸，當(dāng)超過形成導(dǎo)熱通道的臨界值時(shí)，熱量才能經(jīng)此通道進(jìn)行快速擴(kuò)散，材料的導(dǎo)熱能力才能顯著提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高導(dǎo)熱納米碳銅箔的制備方法，它包括以下工藝步驟: a)配置粘結(jié)劑:該粘結(jié)劑按重量百分比包括:5~40%樹脂和60~95%的極性溶劑，將樹脂倒入極性溶劑中并在室溫下攪拌0.5-2小時(shí)；
b)配置散熱漿料:該散熱漿料按重量百分比包括1~20%石墨烯、1~15%碳納米管、
1-20%碳化硅以、2~25%氮化硼，4~25%極性溶劑和5~20%的步驟a所制備的粘結(jié)劑，首先按上述重量百分比將石墨烯、碳納米管、碳化硅、氮化硼分別倒入裝有極性溶劑的容器中，在室溫下攪拌0.5-3小時(shí)，然后加入上述重量百分比的步驟a所制備的粘結(jié)劑中，繼續(xù)攪拌
2-8小時(shí)；
c)涂布及烘干處理:將步驟b制備的散熱漿料均勻涂布至銅箔表面，然后加熱烘干處理，即可獲得所需的高導(dǎo)熱納米碳銅箔。
[0006]本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)特征是:
所述步驟a中的樹脂為聚偏氟乙烯或環(huán)氧樹脂或聚氨酯或聚丙烯酸酯。
[0007]所述步驟a和步驟b中的極性溶劑為N-甲基吡咯烷酮時(shí)，在所述步驟c的加熱烘干處理中，加熱溫度為85~95°C，加熱時(shí)間為2~10分鐘。
[0008]所述步驟a和步驟b中的極性溶劑為N，N-二甲基甲酰胺時(shí)，在所述步驟c的加熱烘干處理中，加熱溫度為75~85°C，加熱時(shí)間為2~10分鐘。
[0009]所述步驟a和步驟b中的極性溶劑為丙酮時(shí)，在所述步驟c的加熱烘干處理中，加熱溫度為45~55°C，加熱時(shí)間為2~10分鐘。
[0010]所述步驟a和步驟b中的極性溶劑為水時(shí)，在所述步驟c的加熱烘干處理中，加熱溫度為65~75°C，加熱時(shí)間為2~10分鐘。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
由于本發(fā)明粘結(jié)劑選用樹脂和極性溶劑，成膜機(jī)理為揮發(fā)成膜，期間無(wú)任何化學(xué)反應(yīng)，使得成品的質(zhì)量更加穩(wěn)定；另外，漿料配置使高導(dǎo)熱填料在高分子基體中的分散更加均勻，實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)熱納米填料在粘結(jié)劑體系中的優(yōu)異分散；另外涂布采用光輥涂布工藝，將散熱漿料轉(zhuǎn)移至銅箔表面從而完成涂布，通過調(diào)整上膠輥和涂布輥的間隙即可控制涂布量，涂布效果較好、涂層厚度靈活可控、涂布精度高。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1:
一種高導(dǎo)熱納米碳銅箔的制備方法，它包括以下工藝步驟:
a)配置粘結(jié)劑:按重量百分比將5%聚偏氟乙烯倒入95%的N-甲基吡咯烷酮中，并在室溫下攪拌0.5-2小時(shí)；
b)配置散熱漿料:按重量百分將1%石墨烯、15%碳納米管、20%碳化硅以、20%氮化硼倒入25%N-甲基吡咯烷酮中，在室溫下攪拌0.5-3小時(shí)，然后加入19%的步驟a所制備的粘結(jié)劑中，繼續(xù)攪拌2~8小時(shí)；
c)涂布及烘干處理:將步驟b制備的散熱漿料用光輥涂布工藝均勻涂布至銅箔表面，然后加熱烘干處理，加熱溫度為85~95°C，加熱時(shí)間為2~10分鐘，即可獲得所需的高導(dǎo)熱納米碳銅箔。
[0013]
實(shí)施例2: 一種高導(dǎo)熱納米碳銅箔的制備方法，它包括以下工藝步驟:
a)配置粘結(jié)劑:按重量百分比將40%環(huán)氧樹脂倒入60%的N，N-二甲基甲酰胺中，并在室溫下攪拌0.5-2小時(shí)；
b)配置散熱漿料:按重量百分將15%石墨烯、14%碳納米管、1%碳化硅以、25%氮化硼倒入25%N，N- 二甲基甲酰胺中，在室溫下攪拌0.5-3小時(shí)，然后加入20%的步驟a所制備的粘結(jié)劑中，繼續(xù)攪拌2~8小時(shí)；
c)涂布及烘干處理:將步驟b制備的散熱漿料用光輥涂布工藝均勻涂布至銅箔表面，然后加熱烘干處理，加熱溫度為75~85°C，加熱時(shí)間為2~10分鐘，即可獲得所需的高導(dǎo)熱納米碳銅箔。
[0014]
實(shí)施例3:
一種高導(dǎo)熱納米碳銅箔的制備方法，它包括以下工藝步驟:
a)配置粘結(jié)劑:按重量百分比將30%聚氨酯倒入70%的丙酮中，并