本發明涉及導熱材料技術領域，尤其涉及一種阻燃導熱墊片及其制備方法。
背景技術：
阻燃導熱墊片是由粉狀導熱粉體和樹脂基體混合形成的一種復合材料，其導熱性能主要由其中的粉狀導熱粉體的導熱能力和填充量決定。目前導熱粉體具有比表面積大、表面能高和表面活性高的特點，所以如何更好的使用是當前面臨的一個難題。不僅如此，現在的導熱材料都不具備阻燃功能，容易在使用過程中因為過熱，而發生燃燒的現象。
目前，將導熱粉體加入到樹脂基體中混合時，其混合物的粘度會劇增，造成混合困難，因而無法向樹脂基體中填充足夠量的導熱粉體。另外，現有技術中導熱粉體容易發生團聚現象，較難均勻分散到樹脂基體中，無法與樹脂基體之間形成足夠的接觸界面。此外，導熱粉體與金屬基導熱填料的顆粒之間還存在界面熱阻，也會影響其導熱性能發揮，而且也不具備阻燃功能。
現有的生產工藝中，普通的攪拌混合不能夠均勻分散納米級導熱粉體；高速分散和研磨雖有助于納米級導熱粉體的分散，但是無法解決填充量低、混合物粘度高以及導熱粉體之間界面熱阻的問題，也沒有解決高溫阻燃的功能。
因此，需要針對現有技術進行優化設計，以解決導熱材料中，納米級導熱粉體顆粒的分散性差、與金屬基導熱粉體顆粒之間界面熱阻高和不具備阻燃功能的問題。
技術實現要素：
本發明提供了一種阻燃導熱墊片，能夠解決導熱材料中，導熱粉體的分散性差、填充量低、混合物粘度高、與金屬基導熱粉體之間界面熱阻高和不具備阻燃功能的問題。
本發明提供了一種阻燃導熱墊片，所述阻燃導熱墊片包括基體和導熱組合物和偶聯劑，所述基體的重量百分含量為30-55％，包括有機硅樹脂環、環氧乙烯基樹脂、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和乙烯基聚二甲基硅氧烷的混合物，所述導熱組合物的重量百分含量為40-65％，其由溴化聚苯乙烯、三氧化二銻和導熱粉體經過機械融合方法獲得，所述導熱粉體為納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉，與微米級導熱粉體；所述偶聯劑為重量百分含量為5-10％硅烷偶聯劑。
優選的，所述微米級導熱粉體包括微米氧化鋁和\或微米氧化鋅。
優選的，所述亞微米導熱粉體包括粒徑為亞微米級的碳納米管、石墨烯、碳纖維、氮化鋁和氮化硼中的一種或多種。
優選的，所述納米級導熱粉體包括粒徑為納米級的碳納米管、石墨烯、碳纖維、氮化鋁和氮化硼中的一種或多種。
優選的，所述導熱組合物包括質量百分比如下的各組分：
2％～5％溴化聚苯乙烯，2％～5％三氧化二銻，其余為所述導熱粉體；
所述導熱粉體包括：30％～58％的微米級導熱粉體，3％～5％的亞微米級導熱粉體或3％～5％的納米級導熱粉體或3％～5％的亞微米級與納米級導熱粉體的混合體；
所述微米級導熱粉體粒徑為1μm～90μm，所述亞微米級導熱粉體粒徑為100nm～500nm，所述納米級導熱粉體粒徑為10nm～100nm。
一種阻燃導熱墊片的制備方法，其特征在于，包括：
將所述溴化聚苯乙烯、三氧化二銻和導熱粉體加入到融合機中進行融合處理，制得導熱組合物；
將上述導熱組合物和硅烷偶聯劑加入到基體中，在攪拌設備中攪拌均勻，再經過壓延機壓延硫化后即可獲得阻燃導熱墊片。
優選的，所述融合機轉速為500rpm～1500rpm，融合時間為0.5h～2h。
由上述方案可知，本發明提供的一種高阻燃導熱墊片，所述阻燃導熱墊片包括基體、導熱組合物和偶聯劑，所述基體的重量百分含量為30-55％，包括有機硅樹脂環、環氧乙烯基樹脂、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和乙烯基聚二甲基硅氧烷的混合物，所述導熱組合物的重量百分含量為40-65％，其由溴化聚苯乙烯、三氧化二銻和導熱粉體經過機械融合方法獲得，所述導熱粉體為納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉，與微米級導熱粉體；所述偶聯劑為重量百分含量為5-10％硅烷偶聯劑。在導熱組合物中加入溴化聚苯乙烯和三氧化二銻是為了起到阻燃的效果，能夠避免因為產品工作溫度過高而產生燃燒。
納米級導熱粉體和亞微米級導熱粉體具有表面積大、表面能高和表面活性高的特點。通過機械融合的方式將納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉體與微米級導熱粉體融合，制得的導熱組合物，使得納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉體與微米級導熱粉體得以充分分散，同時也大大減小了納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉體與微米級導熱粉體之間的界面熱阻，充分發揮了納米級導熱粉體和亞微米級導熱粉體的導熱性能，使得導熱組合物的導熱性能更佳。
在基體中加入硅烷偶聯劑偶聯劑，既能與增強材料表面的某些基團反應，又能與基體樹脂反應，增強粘合強度，提高了復合材料的性能，同時還可以防止其它介質向界面滲透，改善界面狀態，有利于制品的耐老化和耐應力。
本發明還公開一種阻燃導熱墊片的制備方法，包括：上述的溴化聚苯乙烯、三氧化二銻和導熱粉體加入到融合機中進行融合處理，制得導熱組合物；
將上述導熱組合物和硅烷偶聯劑加入到基體中，在攪拌設備中攪拌均勻，再經過壓延機壓延硫化后即可獲得阻燃導熱墊片。
具體實施方式
下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
本發明提供了一種阻燃導熱墊片，阻燃導熱墊片包括基體、導熱組合物和偶聯劑，所述基體的重量百分含量為30-55％，包括有機硅樹脂環、環氧乙烯基樹脂、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和乙烯基聚二甲基硅氧烷的混合物，所述導熱組合物的重量百分含量為40-65％，其由溴化聚苯乙烯、三氧化二銻和導熱粉體經過機械融合方法獲得，所述導熱粉體為納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉，與微米級導熱粉體；所述偶聯劑為重量百分含量為5-10％硅烷偶聯劑。一般的實現方式是基體材料外部包覆導熱組合物，以增強導熱性。但簡單的包覆處理的復合材料，其導熱組合物與基體材料之間還存在界面熱阻高的問題，其導熱性能并未被充分發揮。
本發明提供的技術方案中，導熱組合物的實現方式并非簡單攪拌混合，而是采用機械融合工藝制作。機械融合工藝具體為，導熱組合物夾在設備容器壁和不同曲率的壓頭之間，壓頭與設備容器壁之間有高速的相對旋轉運動，材料承受強烈的擠壓力和剪切力，在這種反復高速擠壓、剪切的作用下，導熱組合物充分融合。從微觀角度看，其導熱組合物界面熱阻降低使得高導熱性能夠充分發揮。
另外，在導熱組合物中加入溴化聚苯乙烯和三氧化二銻是為了起到阻燃的效果，能夠避免因為產品工作溫度過高而產生燃燒。
又一，納米級導熱粉體和亞微米級導熱粉體具有表面積大、表面能高和表面活性高的特點。通過機械融合的方式將納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉體與微米級導熱粉體融合，制得的導熱組合物，使得納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉體與微米級導熱粉體得以充分分散，同時也大大減小了納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉體與微米級導熱粉體之間的界面熱阻，充分發揮了納米級導熱粉體和亞微米級導熱粉體的導熱性能，使得導熱組合物的導熱性能更佳。
需要說明的是，在基體中加入硅烷偶聯劑偶聯劑，既能與增強材料表面的某些基團反應，又能與基體樹脂反應，增強粘合強度，提高了復合材料的性能，同時還可以防止其它介質向界面滲透，改善界面狀態，有利于制品的耐老化和耐應力。
以下結合實施例和對比例說明本發明的良好效果。
實施例一
稱取如下質量百分比的各物料：
5％有機硅樹脂環、5％環氧乙烯基樹脂、10％聚碳酸酯、4％聚對苯二甲酸乙二醇酯和6％乙烯基聚二甲基硅氧烷、2％溴化聚苯乙烯、2％三氧化二銻，30％的40μm氧化鋁粉末，28％的1μm氧化鋁粉末，3％的50nm碳納米管。
將上述物質加入到融合機中進行融合處理，融合機轉速為500rpm，融合時間為0.5h，過程水冷，制得導熱組合物；
將上述導熱組合物和5％硅烷偶聯劑加入到行星分散機中，攪拌混合均勻，行星分散機轉速5rpm～30rpm，攪拌時長10min～30min，再抽真空，獲取膠料；
膠料經壓延機壓延硫化后，制成阻燃導熱墊片；
對阻燃導熱墊片進行導熱性能測試。
實施例二
稱取如下質量份的各物料：
5％有機硅樹脂環、10％環氧乙烯基樹脂、10％聚碳酸酯、15％聚對苯二甲酸乙二醇酯和15％乙烯基聚二甲基硅氧烷、2％溴化聚苯乙烯、2％三氧化二銻，30％的90μm氧化鋅粉末，5％的100nm石墨烯。
將上述物質加入到融合機中進行融合處理，融合機轉速為1000rpm，融合時間為1.25h，過程水冷，制得導熱組合物；
將上述導熱組合物和6％硅烷偶聯劑加入到行星分散機中，攪拌混合均勻，行星分散機轉速5rpm～30rpm，攪拌時長10min～30min，再抽真空，獲取膠料；
膠料經壓延機壓延硫化后，制成阻燃導熱墊片；
對阻燃導熱墊片進行導熱性能測試。
實施例三
稱取如下質量份的各物料：
5％有機硅樹脂環、5％環氧乙烯基樹脂、5％聚碳酸酯、15％聚對苯二甲酸乙二醇酯和15％乙烯基聚二甲基硅氧烷、5％溴化聚苯乙烯、5％三氧化二銻，30％的90μm氧化鋁和氧化鋅粉末，3％的500nm碳纖維粉末，2％的10nm氮化鋁和氮化硼。
將上述物質加入到融合機中進行融合處理，融合機轉速為1500rpm，融合時間為2h，過程水冷，制得導熱組合物；
將上述導熱組合物和10％硅烷偶聯劑加入到行星分散機中，攪拌混合均勻，行星分散機轉速5rpm～30rpm，攪拌時長10min～30min，再抽真空，獲取膠料；
膠料經壓延機壓延硫化后，制成阻燃導熱墊片；
對阻燃導熱墊片進行導熱性能測試。
實施例四
稱取如下質量份的各物料：
10％有機硅樹脂環、5％環氧乙烯基樹脂、5％聚碳酸酯、15％聚對苯二甲酸乙二醇酯和15％乙烯基聚二甲基硅氧烷、3％溴化聚苯乙烯、4％三氧化二銻，30％的40μm氧化鋁和氧化鋅粉末，1％的350nm碳纖維，2％的80nm石墨烯。
將上述物質加入到融合機中進行融合處理，融合機轉速為1200rpm，融合時間為2h，過程水冷，制得導熱組合物；
將上述導熱組合物和10％硅烷偶聯劑加入到行星分散機中，攪拌混合均勻，行星分散機轉速5rpm～30rpm，攪拌時長10min～30min，再抽真空，獲取膠料；
膠料經壓延機壓延硫化后，制成阻燃導熱墊片；
對阻燃導熱墊片進行導熱性能測試。
以下為對比例。
實施例五
稱取如下質量份的各物料：
10％有機硅樹脂環、5％環氧乙烯基樹脂、5％聚碳酸酯、15％聚對苯二甲酸乙二醇酯和15％乙烯基聚二甲基硅氧烷、2％溴化聚苯乙烯、2％三氧化二銻，33％的40μm氧化鋁和氧化鋅粉末，5％的350nm碳纖維。
將上述物質加入到融合機中進行融合處理，融合機轉速為1200rpm，融合時間為2h，過程水冷，制得導熱組合物；
將上述導熱組合物和8％硅烷偶聯劑加入到行星分散機中，攪拌混合均勻，行星分散機轉速5rpm～30rpm，攪拌時長10min～30min，再抽真空，獲取膠料；
膠料經壓延機壓延硫化后，制成阻燃導熱墊片；
對阻燃導熱墊片進行導熱性能測試。
對比例一
采用與實施例一完全相同物料，但不對導熱粉體進行機械融合處理；
對阻燃導熱墊片進行導熱性能測試。
對比例二
稱取如下質量百分比的各物料：
10％有機硅樹脂環、5％環氧乙烯基樹脂、5％聚碳酸酯、15％聚對苯二甲酸乙二醇酯和15％乙烯基聚二甲基硅氧烷，20％的40μm氧化鋁粉末，15％的1μm氧化鋁粉末和5％的350nm碳纖維。
將導熱粉體加入到融合機中進行融合處理，融合機轉速為500rpm，融合時間為0.5h，過程水冷，制得導熱組合物；
將上述導熱組合物與10％硅烷偶聯劑加入到行星分散機中，攪拌混合均勻，行星分散機轉速5rpm～30rpm，攪拌時長10min～30min，再抽真空，獲取膠料；
膠料經壓延機壓延硫化后，制成阻燃導熱墊片；
對阻燃導熱墊片進行導熱性能測試。
與實施例一不同的是：不加入納米級導熱粉體和\或亞微米級導熱粉體，即，不加入50nm碳納米管。
上述的導熱性能測試標準、設備和方法均為本領域通用，在此不再贅述。
下表為各實施例和對比例的測試結果。
對比可知，由本發明技術方案所得樣品的導熱系數明顯高于對比例，其導熱效果非常優異，并且降低了導熱粉體之間的粘度，提高了分散性。解決了導熱材料中，導熱粉體的分散性差、填充量低、混合物粘度高、與金屬基導熱粉體之間界面熱阻高和不具備阻燃功能的問題。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。