一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料及其制备方法和用途 |
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| 申请号 | CN201710121940.X | 申请日 | 2017-03-03 | 公开(公告)号 | CN107484400A | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 倪进焕; | 发明人 | 倪进焕; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种具有高导热 散热 及吸波功能的 复合材料 及其制备方法和用途；所述的具有高导热散热及吸波功能的复合材料包括原始塑料、导热粉体、吸波剂和助剂混合制成；所述的具有高导热散热及吸波功能的复合材料的制备方法包括以下具体步骤：1）除 水 分；2）记重配料；3）混合搅拌；4）抽粒 造粒 ；5） 包装 ；一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料在散热吸波板材、散热吸波鳍片体以及散热吸波 外壳 中应用，本发明复合材料除具备塑胶材料优异的可塑性，高效率的生产工艺外，同时赋予产品高导热散热性能和优良的 电磁波 吸收能 力 ，可应用于 电子 电气等产品上，为其解决热量过大及 电磁干扰 严重等问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料，其特征在于：所述的具有高导热散热及吸波功能的复合材料包括原始塑料、导热粉体、吸波剂和助剂混合制成。 |
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| 说明书全文 | 一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料及其制备方法和用途 技术领域[0001] 本发明涉及一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料及其制备方法和用途。 背景技术[0002] 近年来，随着电子技术的不断发展，电子设备的集成功能以及处理能力等急速提高，与此相伴来自以半导体元件为代表的电子零部件的尺寸越来越小和集成功能越来越多，其发热量也随着不断提高，同时伴随而来的电磁干扰问题也越来越严重。传统技术用于辅助散热的金属散热器，由于电磁波遇到金属材料会被反射形成更多杂乱电磁波，进一步加剧了产品内部的电磁干扰问题，为此现行技术通常使用金属屏蔽网、接地线等方式解决电磁干扰问题，随着产品的小型化及天线的内置化，类似方式的使用受到一定程度的限制，因此市场出现了吸波材料、电磁屏蔽涂料、导电塑料等用于解决电磁干扰问题的产品，这类产品其具有良好的电磁屏蔽功能和体积不大、使用方便等优点，但由于其导热系数普遍偏低，增加新的热阻值，发热量随之而增加，产品需进一步增强散热装置的散热能力，以平衡热量与电磁干扰带来的双重问题。因此如何在产品小型化的基础上，有效降低电子零部件的热量，同时减少或屏蔽其产生的电磁干扰问题，已成为电子产品设计的重要课题。 发明内容[0003] 为了克服背景技术中存在的不足，本发明公开一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料，以及该复合材料的制备方法与应用，其由原始塑料、导热粉体、吸波剂及助剂等混合制成，混合料可通过挤出或注塑成型为散热吸波板材，散热吸波鳍片体，以及散热吸波结构件等产品。本发明复合材料除具备塑胶材料优异的可塑性，高效率的生产工艺外，同时赋予产品高导热散热性能和优良的电磁波吸收能力，可应用于电子电气等产品上，为其解决热量过大及电磁干扰严重等问题。 [0004] 本发明是通过如下技术方案实现的：所述的具有高导热散热及吸波功能的复合材料包括原始塑料、导热粉体、吸波剂和助剂混合制成。 [0005] 进一步，所述的原始塑料的重量百分比为25-50%，导热粉体的重量百分比为30-70%，吸波剂的重量百分比为5-20%，助剂的重量百分比为0.1-3%。 [0008] 进一步，所述的导热粉体是由碳化硅粉末、氧化物陶瓷粉末、氮化物陶瓷粉末或碳系材料混合制成，所述的氧化物陶瓷粉末为二氧化钛陶瓷粉末或三氧化二铝陶瓷粉末，所述的氮化物陶瓷粉末为氮化铝陶瓷粉末或氮化陶瓷粉末，所述的碳系材料为石墨粉末、石墨烯粉末、碳纳米管粉末、碳纤维。 [0010] 以上所述的具有高导热散热及吸波功能的复合材料的制备方法包括以下具体步骤：1）除水分：将所述原料原始塑料、导热粉体、吸波剂和助剂各组分逐一去除水分； 2）记重配料：按照重量百分比，将原始塑料、导热粉体、吸波剂和助剂组成混合物； 3）混合搅拌：将步骤2）得到的混合物搅拌均匀，形成原材料； 4）抽粒造粒：将步骤3）得到的原材料经过造粒设备进行加温、搅拌、剪切、冷却，支撑均匀的颗粒成品； 5）包装：将所得的颗粒成品进行过筛分级与定量包装。 [0011] 进一步，一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料在散热吸波板材、散热吸波鳍片体以及散热吸波外壳中的应用，散热吸波外壳可为路由器机壳、交换机外壳、电源外壳、LED外壳、机顶盒外壳等电子电器外壳。 [0012] 本发明的有益效果：本发明提供一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料及其制备、应用方法，利用碳化硅等高导热性能粉体，复合塑料基材，提高基材材料导热性能，再利用电阻型的吸波剂，使材料在宽频段内具有优异的电磁屏蔽效能，最后利用塑胶材料优异的可塑性与高效率的生产工艺，注塑成为各种不同规格尺寸且高导热散热及具有电磁屏蔽效能的产品。同时可通过调整高导热粉体和吸波剂的配比比例等方式调整复合材料的导热系数、吸波频段及电磁屏蔽效果，以满足不同客户及产品的各自需求。因此该复合材料可广泛应用于需热流管理或具有电磁干扰问题的产品与产业当中，同时可大大推动产品的小型化、简易化、低成本化，为电子电气行业的产品设计提供新的方向。 [0013] 所制备的散热吸波板材及散热吸波鳍片体，本身具有优异的导热散热能力，可贴附于IC等发热源上作为散热装置起散热作用。区别于金属材料电磁波反射效应，本发明材料内碳化硅、石墨等均为电阻型吸波材料，可使电磁能衰减在材料的电阻上并转换为热能，再利用材料的高导热散热性能，把热量散发于外界空气中，同时起到导热散热和电磁屏蔽双重作用；所制备的散热吸波结构件，代替目前现有普通低导热系数的塑料结构件，借助散热吸波结构件的高导热散热能力，使产品内部热源产生的热量，在结构件上迅速均热，再利用辐射及空气对流等热量传递方式以降低热源的温度。同时，该复合材料所制成的结构件本身具有优良的电磁屏蔽能力，即使不使用金属屏蔽网、吸波材料等零部件也能有效抑制电磁干扰的问题，可大大提高产品的小型化及低成本化。附图说明 [0014] 图1为本发明高导热散热及吸波功能的复合材料制备的吸波板材的结构示意图；图2为本发明高导热散热及吸波功能的复合材料制备的散热吸波鳍片体的结构示意图Ⅰ； 图3为本发明高导热散热及吸波功能的复合材料制备的散热吸波鳍片体的结构示意图Ⅱ； 图4为本发明高导热散热及吸波功能的复合材料制备的散热吸波结构件的结构示意图。 具体实施方式[0015] 下面将结合本发明的实施例和说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0016] 实施例1一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料由以下步骤做成： 1）取55KG的导热粉体，其中所述导热粉体中含有重量百分比为73%的碳化硅和重量百分比为25%的石墨，以及重量百分比为3%的碳纤维，其中碳化硅的中心粒径为5um，碳纤维采用12K的长维。 [0017] 2）取10KG的吸波剂，其中所述吸波剂中含有重量百分比80%的碳化硅粉末、重量百分比15%的炭黑、重量百分比为3%的氧化铝碳纤维，重量百分比为2%的短切碳纤维，其中短切碳纤维长度为4mm，碳化硅的中心粒径为0.03um。 [0018] 3）取35KG的聚酰胺6（PA6）、1KG的助剂，助剂主要成分为偶联剂、脱模剂等混合物。 [0019] 4）首先将所获取的导热粉体、电磁屏蔽粉体、聚酰胺6（PA6）、助剂逐一去除水分，再混合搅拌均匀形成原材料，然后将所得原材料经过螺杆式造粒机进行加温、搅拌、剪切、冷却，制成匀相的颗粒成品，之后将所得到的颗粒成品进行过筛分级与定量包装形成成品。 [0020] 实施例21）取35KG的导热粉体，其中所述导热粉体中含有重量百分比为100%的碳化硅，其中碳化硅的中心粒径为14um。 [0021] 2）取10KG的吸波剂，其中所述电磁屏蔽粉体中含有重量百分比100%碳化硅，其中碳化硅中心粒径为3um。 [0022] 3）取50KG的聚酰胺6（PA6）、1KG的助剂，助剂主要成分为偶联剂、脱模剂等混合物。 [0023] 4）首先将所获取的导热粉体、电磁屏蔽粉体、聚酰胺6（PA6）、助剂逐一去除水分，再混合搅拌均匀形成原材料，然后将所得原材料经过螺杆式造粒机进行加温、搅拌、剪切、冷却，制成匀相的颗粒成品，之后将所得到的颗粒成品进行过筛分级与定量包装形成成品。 [0024] 实验分析：1.将实施例1和实施例2所制备的具有高导热散热及吸波功能的复合材料成品通过塑料成型设备挤出或注塑成散热吸波板材、散热吸波鳍片体、以及散热吸波外壳等产品，对制备的产品通过ISO 22007的热传导率测试、热电偶测试以及GB/T 30142-2013的电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能测试； 2.实施例1复合材料制备产品测试结果如表1和表2所示；实施例2复合材料制备产品测试结果如表3所示: 表1 实施例1复合材料制备产品测试结果 表2 实施例1复合材料制备产品测试结果 表3 实施例2复合材料制备产品测试结果 从表1-3可看出，使用本发明实施例1和实施例2制备的具有高导热散热及吸波功能的复合材料制备的散热吸波板材、散热吸波鳍片体和散热吸波外壳能够有效降低电子零部件的热量，同时减少其产生的电磁波的干扰。 [0025] 本发明提供一种具有高导热散热及吸波功能的复合材料及其制备、应用方法，利用碳化硅等高导热性能粉体，复合塑料基材，提高基材材料导热性能，再利用电阻型的吸波剂，使材料在宽频段内具有优异的电磁屏蔽效能，最后利用塑胶材料优异的可塑性与高效率的生产工艺，注塑成为各种不同规格尺寸且高导热散热及具有电磁屏蔽效能的产品。同时可通过调整高导热粉体和吸波剂的配比比例等方式调整复合材料的导热系数、吸波频段及电磁屏蔽效果，以满足不同客户及产品的各自需求。因此该复合材料可广泛应用于需热流管理或具有电磁干扰问题的产品与产业当中，同时可大大推动产品的小型化、简易化、低成本化，为电子电气行业的产品设计提供新的方向。 [0026] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。 |
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