一种纳米散热涂层

技术领域

本发明属于电子元器件散热技术领域，具体涉及一种纳米散热涂层。

背景技术

电子元器件在工作时，部分电能转化为热量，使得电子元器件工作在较高的温度环境，需要将电子元器件产生的热量及时散开，否则影响电子元器件的使用寿命与工作效能。

现有的电子元器件及电子产品主要有两种散热方式，一种是采用主动散热，通过设置散热动力装置，如电风扇，虽然主动散热效率较好，但其占用空间较大使得电子产品体积无法小型化，同时主动散热也会增加电子产品的功耗。二种是采用被动散热，虽然可以减小产品体积，但由于被动散热效率较低，对于密集分布电子元器件的电子产品而言，电子产品的工作温度较高，影响电子产品及电子元器件使用寿命与工作效能。

电子元器件及电子产品的散热性能受到电路板的极大影响，一方面电路板需要具有良好的散热性能，另一方面又需要具备良好的绝缘性，当前电子元器件及电子产品中的电路板无法同时满足绝缘性能和散热性的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种纳米散热涂层。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种纳米散热涂层，包括如下重量份的组份：纳米金属5～15份、粘结剂15～30份、纳米碳酸钙15～25份、纳米氧化铝5～15份、甲苯40～80份、绝缘填料30～50份、固化剂30～60份、分散剂1～3份、消泡剂1～5份、界面活性剂3～8份。

优选地，所述纳米金属包括纳米铜、纳米铁，且所述纳米铜、纳米铁的质量比为4:1。

优选地，所述纳米铁、纳米铜的平均粒径均为10～100nm。

优选地，所述粘结剂由纳米金属粉、石墨烯、双酚A型环氧树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶组成。

优选地，所述纳米碳酸钙、纳米氧化铝粒子的平均粒径为5～20μm。

优选地，所述纳米碳酸钙、纳米氧化铝粒子的平均粒径为8～15μm。

优选地，所述分散剂为硬脂酸酰胺类分散剂、所述消泡剂为常规水性消泡剂。

优先地，所述绝缘填料为氮化物和氧化物的组合。

本发明的所述纳米散热涂层的制备方法，包括步骤：

将所述纳米铜、纳米铁、纳米碳酸钙、绝缘填料、纳米氧化铝加入到甲苯中，搅拌并加热到50～60℃，保持时间0.5～1h，得到溶胶体系；

在所述溶胶体系中加入所述粘结剂、固化剂、分散剂、消泡剂、界面活性剂，搅拌并加热至60～70℃，保持时间1～2h，降温至室温，得到所述纳米散热涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的纳米散热涂层，纳米铜具有较好的导热性能、纳米铁具有较好的耐腐蚀性，与石墨烯类粘结剂等成分经过简单搅拌均匀后使用，使涂层所在的基体表面具有高导热性、较好的耐腐蚀性。

2、本发明的纳米散热涂层，选用氮化物及氧化物作为绝缘填料，克服了传统散热涂层导热和绝缘不兼容的问题，制得的涂层具有高热导率和高绝缘性，满足散热涂层对于高导热和电绝缘性能兼容一体化的新需求，具有广阔的市场前景。

3、本发明的纳米散热涂层，具有良好的化学稳定性和耐候性，涂层的粘附力强、韧性好，牢固地附着于基体表面，表面平整，且可以显著提高基体表面的热传导。

4、本发明的纳米散热涂层，制备方法简单，操作简便，适于大范围推广应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

本实施例的纳米散热涂层，包括纳米金属5份、粘结剂15份、纳米碳酸钙15份、绝缘填料30份、纳米氧化铝5份、甲苯40份、固化剂300份、分散剂1份、消泡剂1份、界面活性剂3份。其中，纳米金属包括纳米铜、纳米铁，且纳米铜、纳米铁的质量比为4:1。

纳米铁、纳米铜的平均粒径均为10～100nm。

粘结剂由纳米金属粉、石墨烯、双酚A型环氧树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶组成。

纳米碳酸钙、纳米氧化铝粒子的平均粒径为5～20μm。

分散剂为硬脂酸酰胺类分散剂、所述消泡剂为常规水性消泡剂。

绝缘填料为氮化物和氧化物的组合。

其制备方法包括以下步骤：

1)将所述纳米铜、纳米铁、纳米碳酸钙、绝缘填料、纳米氧化铝加入到甲苯中，搅拌并加热到50～60℃，保持时间0.5～1h，得到溶胶体系；

2)在所述溶胶体系中加入所述粘结剂、固化剂、分散剂、消泡剂、界面活性剂，搅拌并加热至60～70℃，保持时间1～2h，降温至室温，得到所述纳米散热涂层。

本实施例的纳米散热涂层，纳米铜具有较好的导热性能、纳米铁具有较好的耐腐蚀性，与石墨烯类粘结剂等成分经过简单搅拌均匀后使用，使涂层所在的基体表面具有高导热性、较好的耐腐蚀性。

本实施例的纳米散热涂层，选用氮化物及氧化物作为绝缘填料，克服了传统散热涂层导热和绝缘不兼容的问题，所制得的涂层具有高热导率和高绝缘性，满足散热涂层对于高导热和电绝缘性能兼容一体化的新需求，具有广阔的市场前景。

本实施例的纳米散热涂层，具有良好的化学稳定性和耐候性；涂层的粘附力强、韧性好，牢固地附着于基体表面，表面平整，且可以显著提高基体表面的热传导。

本实施例的纳米散热涂层，制备方法简单，操作简便，适于大范围推广应用。

实施例二

本实施例的纳米散热涂层，包括纳米金属10份、粘结剂20份、纳米碳酸钙20份、纳米氧化铝10份、绝缘填料40份、甲苯60份、固化剂45份、分散剂2份、消泡剂3份、界面活性剂6份。其中，纳米金属包括纳米铜、纳米铁，且纳米铜、纳米铁的质量比为4:1。

纳米铁、纳米铜的平均粒径均为10～100nm。

粘结剂由纳米金属粉、石墨烯、双酚A型环氧树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶组成。

纳米碳酸钙、纳米氧化铝粒子的平均粒径为8～15μm。

分散剂为硬脂酸酰胺类分散剂、所述消泡剂为常规水性消泡剂。

绝缘填料为氮化物和氧化物的组合。

其制备方法包括以下步骤：

1)将所述纳米铜、纳米铁、纳米碳酸钙、绝缘填料、纳米氧化铝加入到甲苯中，搅拌并加热到50～60℃，保持时间0.5～1h，得到溶胶体系；

2)在所述溶胶体系中加入所述粘结剂、固化剂、分散剂、消泡剂、界面活性剂，搅拌并加热至60～70℃，保持时间1～2h，降温至室温，得到所述纳米散热涂层。

实施例三

本实施例的纳米散热涂层，包括纳米金属15份、粘结剂30份、纳米碳酸钙25份、纳米氧化铝15份、绝缘填料50份、甲苯80份、固化剂60份、分散剂3份、消泡剂5份、界面活性剂8份。其中，纳米金属包括纳米铜、纳米铁，且纳米铜、纳米铁的质量比为4:1。

纳米铁、纳米铜的平均粒径均为10～100nm。

粘结剂由纳米金属粉、石墨烯、双酚A型环氧树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶组成。

纳米碳酸钙、纳米氧化铝粒子的平均粒径为5～20μm。

分散剂为硬脂酸酰胺类分散剂、所述消泡剂为常规水性消泡剂。

绝缘填料为氮化物和氧化物的组合。

其制备方法包括以下步骤：

1)将所述纳米铜、纳米铁、纳米碳酸钙、绝缘填料、纳米氧化铝加入到甲苯中，搅拌并加热到50～60℃，保持时间0.5～1h，得到溶胶体系；

2)在所述溶胶体系中加入所述粘结剂、固化剂、分散剂、消泡剂、界面活性剂，搅拌并加热至60～70℃，保持时间1～2h，降温至室温，得到所述纳米散热涂层。

对比例一

本对比例与实施例三的区别在于组分中不添加纳米铜，其它成分不变。即组分包括纳米铁3份、粘结剂30份、纳米碳酸钙25份、纳米氧化铝15份、绝缘填料50份、甲苯80份、固化剂60份、分散剂3份、消泡剂5份、界面活性剂8份。

制备方法与实施例三相同。

对比例二

本对比例与实施例三的区别在于组分中不添加纳米铁，其它成分不变。即组分包括纳米铜12份、粘结剂30份、纳米碳酸钙25份、纳米氧化铝15份、绝缘填料50份、甲苯80份、固化剂60份、分散剂3份、消泡剂5份、界面活性剂8份。

制备方法与实施例三相同。

对比例三

本对比例与实施例三的区别在于组分中不添加粘结剂，其它成分不变。即组分包括纳米金属15份、纳米碳酸钙25份、纳米氧化铝15份、绝缘填料50份、甲苯80份、固化剂60份、分散剂3份、消泡剂5份、界面活性剂8份。其中，纳米金属包括纳米铜、纳米铁，且纳米铜、纳米铁的质量比为4:1。

制备方法与实施例三相同。

将各实施例和各对比例的纳米散热涂层涂布到基体，实验结果如下表所示：

从表中可以看出，本发明的纳米散热涂层，通过各组分间的相互配合作用，涂层的导热性能达到了63W/(m·k)，击穿强度可达到356.4KV/mm，同时涂层的粘结力可达到1.87N/inch。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。