一种导热复合材料及其制备方法与流程

1.本技术涉及导热材料技术领域，具体而言，涉及一种导热复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着5g时代的到来、现代电子设备的小型化和多功能化，电子元器件单位面积的功率密度迅速增加，电子元器件在运行过程中产生的大量热量如果不能及时传递出去将导致电器元件出现热故障。通常电器元件都会设置散热器，而封装的电子元器件与散热器之间有薄的空间，这一层薄的空间由空气填充，由于空气导热率非常低通常在0.024w/mk(0℃)、0.03(100℃)，近似绝热。
3.为保证散热器起到散热效果，通常在该空气层填充柔性导热材料，将电子元器件散的热量传到散热器，从而把热量导出去。该柔性导热材料既要保证填充没有缝隙、又要保证具有高的导热效果，现有的导热材料通常由聚合物硅脂、导热凝胶、导热垫片、相变材料等有机聚合物材料，这些材料具有一定的流动性，具有好的填充密封性，但导热性能较差，因此向这些有机聚合物材料中加入填料，如氧化铝颗粒、氮化铝颗粒、fe-si合金粉、fe-cr合金粉、陶瓷材料、碳基材料等，但其导热性能仍不理想。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供了一种导热复合材料及其制备方法，以改善目前导热材料的导热性能不佳的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种导热复合材料，导热复合材料包括导热硅胶基体、导热颗粒和碳纤维；导热颗粒分布于导热硅胶基体内；碳纤维相互平行分布于导热硅胶基体中，至少部分碳纤维间直接接触和/或至少部分碳纤维间通过导热颗粒间接接触、以形成导热通路，导热颗粒包括第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒，第一类导热颗粒的粒径范围为1-5μm；第二类导热颗粒的粒径范围为5-15μm；第三类导热颗粒的粒径范围为15-40μm，第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒的质量比为1：(1.2～1.8)：(3～4.5)。
6.采用以上设计，通过使碳纤维在导热硅胶基体中定向排列，呈现相互平行分布状态，并在导热硅胶基体中加入导热颗粒，且采用粒径范围为1-5μm、5-15μm和15-40μm的小、中、大三类粒径范围的导热颗粒，同时控制三类粒径范围的导热颗粒的质量比在1：(1.2～1.8)：(3～4.5)这个适当的范围，能够兼顾比表面积和填充的有序性，实现对碳纤维较好的衔接效果和对导热通路的定向效果，构建成多个同向的导热通路，使热量沿着设定的方向进行传输。
7.结合第一方面，本技术可选的实施方式中，导热颗粒在导热复合材料中的质量占比不超过80％。
8.在上述实现过程中，控制导热颗粒的添加量不超过导热复合材料的80％，使得导热复合材料具有较好的柔韧性，进而实现减小和待散热器件的之间的接触缝隙。
9.结合第一方面，本技术可选的实施方式中，导热颗粒的材质包括氧化铝、氮化硼和氮化铝中的至少一种。
10.在上述实现过程中，导热颗粒在导热复合材料中主要起到“桥连”碳纤维的作用，与碳纤维一起建立导热通路，故其需要有较好的导热性能，而氧化铝、氮化硼和氮化铝等均具有较好的导热性能，本领域技术人员可根据实际需要对导热颗粒的成分进行具体的选择。
11.结合第一方面，本技术可选的实施方式中，导热颗粒的晶格为α型。
12.由于α型晶格的导热颗粒具有稳定性好、耐高温性能好、良好的导热性能和良好的光学特性等优点，在上述实现过程中，控制导热颗粒的晶格为α型，避免在使用过程中发生反应，而导致导热颗粒的损失和失活，有效的保证了导热复合材料的使用寿命。
13.结合第一方面，本技术可选的实施方式中，碳纤维的平均直径为5-30μm。
14.在上述实现过程中，控制碳纤维的平均直径为5-30μm，能够保证碳纤维的硬度和强度等性能，避免在制备过程中发生断裂，导致需要更多的导热颗粒来实现桥接。同时，还能使得导热通路的导热效果更佳。
15.结合第一方面，本技术可选的实施方式中，碳纤维在导热复合材料中的质量占比为5％-40％。
16.在上述实现过程中，碳纤维的添加量越多，其对导热复合材料的导热性能的积极影响越大，同时碳纤维的添加量越少，其对导热复合材料的柔韧性的积极影响越大，导热复合材料的柔韧性越好，其加工难度越低，故控制碳纤维的添加量为导热复合材料的5％-40％可兼顾导热效果和材料的柔韧性。
17.结合第一方面，本技术可选的实施方式中，导热硅胶基体的原料包括第一导热硅胶、第二导热硅胶和催化剂；第一导热硅胶和第二导热硅胶的材质不同；第一导热硅胶包括乙烯基聚二甲基硅油、含氢聚二甲基硅油、侧含氢聚二甲基硅油、改性硅油、甲基硅树脂、乙烯基硅树脂、四甲基二乙烯基二硅氧烷、乙炔基环己醇、四甲基二乙烯基二硅氧烷和乙炔基环己醇中的至少一种；第二导热硅胶包括乙烯基聚二甲基硅油、改性硅油、甲基硅树脂、乙烯基硅树脂、四甲基二乙烯基二硅氧烷、乙炔基环己醇、四甲基二乙烯基二硅氧烷和乙炔基环己醇中的至少一种；催化剂包括贵金属催化剂。
18.第二方面，本技术实施例提供了一种导热复合材料的制备方法，方法包括：
19.把导热硅胶基体的原料、导热颗粒和碳纤维进行混合，得到浆料；
20.对浆料中的碳纤维进行取向处理，以使碳纤维呈相互平行的分布，后进行烘干固化，得到导热复合材料；
21.其中，导热颗粒包括第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒，第一类导热颗粒的粒径范围为1-5μm；第二类导热颗粒的粒径范围为10-30μm；第三类导热颗粒的粒径范围为50-90μm，第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒的质量比为1：(1.2～1.8)：(3～4.5)。
22.采用以上设计，通过在制备过程中采用取向处理使碳纤维在导热硅胶基体中定向排列，呈现相互平行分布状态，并在导热硅胶基体中加入导热颗粒，在碳纤维延伸方向上利用导热颗粒将相邻的碳纤维衔接起来，构建成多个同向的导热通路，使热量沿着设定的方向进行传输，有效的提高了导热材料的导热性能。
23.结合第二方面，本技术可选的实施方式中，取向处理为挤压处理，挤压处理的挤压压力不低于1mpa。
24.在上述实施过程中，通过挤压处理来实现对碳纤维的取向处理，相比于采用电磁场进行取向，能够在更低的能耗下实现相同的效果，有效的降低了能耗。
25.结合第二方面，本技术可选的实施方式中，导热硅胶基体的原料包括第一导热硅胶、第二导热硅胶和催化剂；导热颗粒包括第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒；把导热硅胶基体的原料、导热颗粒和碳纤维进行混合，得到浆料包括：
26.把第一导热硅胶、第一类导热颗粒和第二类导热颗粒进行混合，得到第一中间浆料；
27.把中间浆料、第二导热硅胶、第三类导热颗粒和催化剂进行混合，得到第二中间浆料；
28.把第二中间浆料和碳纤维进行混合，得到浆料。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1为本技术实施例提供的导热材料的导热通路示意图；
31.图2为本技术实施例提供的方法的流程图；
32.图3为本技术实施例提供的方法的工艺图。
33.图标：1-导热硅胶基体；2-导热颗粒，21-第一类导热颗粒，22-第二类导热颗粒，23-第三类导热颗粒，3-碳纤维，4-导热通路。
具体实施方式
34.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.除非另有特别说明，本技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
36.本技术的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本技术范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
37.在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本技术说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限
于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
38.目前的导热材料通常由聚合物硅脂、导热凝胶、导热垫片、相变材料等有机聚合物材料，这些材料具有一定的流动性，具有好的填充密封性，但导热性能较差，因此向这些有机聚合物材料中加入填料，如氧化铝颗粒、氮化铝颗粒、fe-si合金粉、fe-cr合金粉、陶瓷材料、碳基材料等，但其导热性能仍不理想。
39.发明人意图通过向导热硅胶中添加碳纤维来改善导热性能，具体的，通过向导热硅胶中添加碳纤维，并在挤压或电磁场的作用下，实现碳纤维进行定向排列，提高材料定向散热的实际使用需求。同时由于碳纤维间都存在空隙，故向混合材料中添加不同尺寸的氧化铝纳米材料等导热颗粒作为填料，将碳纤维进行衔接，使定向导热更加高效。氧化铝填料也可用氮化硼、氮化铝等代替。
40.本技术实施例提供了一种导热复合材料，导热复合材料包括导热硅胶基体1、导热颗粒2和碳纤维3；导热颗粒2分布于导热硅胶基体1内；碳纤维3相互平行分布于导热硅胶基体1中，至少部分碳纤维3间直接接触和/或至少部分碳纤维3间通过导热颗粒2间接接触、以形成导热通路4，导热颗粒2包括第一类导热颗粒21、第二类导热颗粒22和第三类导热颗粒23，第一类导热颗粒21的粒径范围为1-5μm；第二类导热颗粒22的粒径范围为10-30μm；第三类导热颗粒23的粒径范围为50-90μm，第一类导热颗粒21、第二类导热颗粒22和第三类导热颗粒23的质量比为1：(1.2～1.8)：(3～4.5)。
41.导热硅胶基体1的原料包括第一导热硅胶、第二导热硅胶和催化剂；第一导热硅胶和第二导热硅胶的材质不同，两者相配合可以实现快速凝固；第一导热硅胶包括乙烯基聚二甲基硅油、含氢聚二甲基硅油、侧含氢聚二甲基硅油、改性硅油、甲基硅树脂、乙烯基硅树脂、四甲基二乙烯基二硅氧烷、乙炔基环己醇、四甲基二乙烯基二硅氧烷和乙炔基环己醇中的至少一种；第二导热硅胶包括乙烯基聚二甲基硅油、改性硅油、甲基硅树脂、乙烯基硅树脂、四甲基二乙烯基二硅氧烷、乙炔基环己醇、四甲基二乙烯基二硅氧烷和乙炔基环己醇中的至少一种；催化剂包括贵金属催化剂，具体可以选自铂、银、铑、镍中的一种。
42.导热颗粒2在导热复合材料中主要起到“桥连”碳纤维3的作用，与碳纤维3一起建立导热通路4，故导热颗粒2需要具有较大的比表面积和良好的导热性能，其具体可以选自氧化铝颗粒、氮化铝颗粒、fe-si合金粉、fe-cr合金粉、陶瓷材料、碳基材料等。
43.碳纤维3是含碳量高于90％的高强度高模量纤维，是较为耐高温的纤维材料。一般是采用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。除了强度性能优异、耐温性能好，碳纤维3的导热性也非常好。作为一种碳材料，碳纤维3的导热性能仅次于石墨烯、碳纳米管，而石墨烯的高导热性仅限于面内导热，面间导
热率非常低。
44.平行的是指碳纤维3基本顺着一个方向排列，并非绝对意义上的平行，设定一个预设方向，碳纤维3与预设方向的夹角小于等于10度可以理解为此处所说的平行。
45.第一类导热颗粒21的粒径范围为1-5μm是指该类导热颗粒2中的导热颗粒2由1-5μm范围内任意值的颗粒共同构成，示例性的，第一类导热颗粒21由1μm、2μm、3μm、4μm和5μm的颗粒共同构成，需要说明的是，此处仅为便于理解的举例说明，并非对第一类导热颗粒21实施的限定。
46.第二类导热颗粒22的粒径范围为5-15μm是指该类导热颗粒2中的导热颗粒2由5-15μm范围内任意值的颗粒共同构成，示例性的，第二类导热颗粒22由5μm、8μm、10μm、13μm和15μm的颗粒共同构成，需要说明的是，此处仅为便于理解的举例说明，并非对第二类导热颗粒22实施的限定。
47.第三类导热颗粒23的粒径范围为15-40μm是指该类导热颗粒2中的导热颗粒2由15-30μm范围内任意值的颗粒共同构成，示例性的，第三类导热颗粒23由15μm、17μm、20μm、25μm、28μm、30μm、35μm、38μm和40μm的颗粒共同构成，需要说明的是，此处仅为便于理解的举例说明，并非对第三类导热颗粒23实施的限定。
48.采用以上设计，通过使碳纤维3在导热硅胶基体1中定向排列，呈现相互平行分布状态，并在导热硅胶基体1中加入导热颗粒2，利用导热颗粒2本身的一定的导热能力，其在导热复合材料中主要起到“桥连”碳纤维3的作用，与碳纤维3一起建立导热通路4，如图1所示。当导热颗粒2尺寸越小时，比表面积越大，起到的“桥连”作用越多，但是如果只填充最小尺寸的导热颗粒2，会造成过量填充和无序填充，无法构件定向的导热通路4，达不到定向导热的目的。而如果只填充大颗粒的氧化铝颗粒，孔隙太多也会造成比表面积不足，导致导热颗粒2对碳纤维3的“桥接”效果不好，进而形成的导热通路4不多，影响导热性能，同时发明人发现，过大的导热颗粒2的添加也会出现导热不定向的情况，申请人分析其原因可能为：过大的导热颗粒2造成了碳纤维3的邻边之间的连接，形成了较多的其他方向的导热通路4，打乱了导热复合材料的导热通路4。而采用粒径范围为1-5μm、5-15μm和15-40μm的小、中、大三类粒径范围的导热颗粒2，同时控制三类粒径范围的导热颗粒2的质量比在1：(1.2～1.8)：(3～4.5)这个适当的范围，能够兼顾比表面积和填充的有序性，实现对碳纤维3较好的衔接效果和对导热通路4的定向效果，构建成多个同向的导热通路4，使热量沿着设定的方向进行传输。
49.发明人在发明过程中发现：如果导热颗粒2加入的少，则难以达到导热目标，而如果增大添加量，导热材料硬度增加，容易变形，且成本增加。在一些实施例中，导热颗粒2在导热复合材料中的质量占比不超过80％，控制导热颗粒2的添加量不超过导热复合材料的80％，使得导热复合材料具有较好的柔韧性，进而实现减小和待散热器件的之间的接触缝隙，同时可避免在使用过程中造成期间出现短路的情况。优选的，导热颗粒2在导热复合材料中的质量占比为40％-75％。可在兼顾柔韧性的情况下满足较好的导热效果。
50.在一些实施例中，导热颗粒2的材质包括氧化铝、氮化硼和氮化铝中的至少一种。导热颗粒2在导热复合材料中主要起到“桥连”碳纤维3的作用，与碳纤维3一起建立导热通路4，故其需要有较好的导热性能，而氧化铝、氮化硼和氮化铝等均具有较好的导热性能，本领域技术人员可根据实际需要对导热颗粒2的成分进行具体的选择。
51.在一些实施例中，导热颗粒2的晶格为α型。由于α型晶格的导热颗粒具有稳定性好、耐高温性能好、良好的导热性能和良好的光学特性等优点，在上述实现过程中，控制导热颗粒的晶格为α型，避免在使用过程中发生反应，而导致导热颗粒的损失和失活，有效的保证了导热复合材料的使用寿命。
52.在一些实施例中，碳纤维3的平均直径为5-30μm。控制碳纤维的平均直径为5-30μm，能够保证碳纤维的硬度和强度等性能，避免在制备过程中发生断裂，导致需要更多的导热颗粒来实现桥接。同时，还能使得导热通路的导热效果更佳。而关于碳纤维3的长度，其长度越长对应的导热性能越好，但往往很难维持碳纤维3在制备过程中一直具备很长的长度，一般而言，碳纤维3的平均长度在50-300μm。
53.碳纤维3的添加量越多，其对导热复合材料的导热性能的积极影响越大，同时碳纤维3的添加量越少，其对导热复合材料的柔韧性的积极影响越大，导热复合材料的柔韧性越好，其加工难度越低，在一些实施例中，碳纤维3在导热复合材料中的质量占比为5％-40％。控制碳纤维3的添加量为导热复合材料的5％-40％可兼顾导热效果和材料的柔韧性。
54.在一些实施例中，碳纤维3的邻边间距大于导热颗粒2的最大粒径，采用以上设计，能够降低导热颗粒2将邻边方向上(即垂直于碳纤维3的延伸方向)相邻的碳纤维3进行衔接的可能，避免了打乱导热通路4，实现高效导热。
55.请参照图2和图3，本技术实施例还提供了一种导热复合材料的制备方法，方法包括：
56.s1.把导热硅胶基体1的原料、导热颗粒2和碳纤维3进行混合，得到浆料；其中，导热颗粒2包括第一类导热颗粒21、第二类导热颗粒22和第三类导热颗粒23，第一类导热颗粒21的粒径范围为1-5μm；第二类导热颗粒22的粒径范围为5-15μm；第三类导热颗粒23的粒径范围为15-40μm，第一类导热颗粒21、第二类导热颗粒22和第三类导热颗粒23的质量比为1：(1.2～1.8)：(3～4.5)。
57.在一些实施例中，导热硅胶基体1的原料包括第一导热硅胶、第二导热硅胶和催化剂；导热颗粒2包括第一类导热颗粒21、第二类导热颗粒22和第三类导热颗粒23；把导热硅胶基体1的原料、导热颗粒2和碳纤维3进行混合，得到浆料包括：
58.s1.1.把第一导热硅胶、第一类导热颗粒21和第二类导热颗粒22进行混合，得到第一中间浆料。
59.具体而言，本实施例中，将第一导热硅胶、第一类导热颗粒21和第二类导热颗粒22进行搅拌、混匀，搅拌持续至少30min，过程中注意脱泡，得到第一中间浆料。
60.s1.2.把中间浆料、第二导热硅胶、第三类导热颗粒23和催化剂进行混合，得到第二中间浆料。
61.具体而言，本实施例中，向第一中间浆料中加入第二导热硅胶、第三类导热颗粒23和催化剂进行搅拌、混匀，搅拌持续至少30min，过程中注意脱泡，得到第二中间浆料。
62.其中，第一导热硅胶和第二导热硅胶的质量比例为(0.1-10)：1。
63.s1.3.把第二中间浆料和碳纤维3进行混合，得到浆料。
64.具体而言，本实施例中，向第二中间浆料中加入碳纤维3细粉，搅拌、混匀，搅拌持续至少30min，过程中注意脱泡，得到浆料。
65.s2.对浆料中的碳纤维3进行取向处理，以使碳纤维3呈相互平行的分布，后进行烘
干固化，得到导热复合材料。
66.在一些实施例中，取向处理为挤压处理，挤压处理的挤压压力不低于1mpa。在另一些实施例中，取向处理为电磁场取向处理。通过挤压处理来实现对碳纤维3的取向处理，相比于采用电磁场进行取向，能够在更低的能耗下实现相同的效果，有效的降低了能耗。
67.在一些实施例中，烘干固化的温度为30-150℃，烘干固化的时间为10min-36h。
68.具体而言，本实施例中，把浆料置于挤压模具中、放入挤出机进行挤压成片型；挤压压力不低于1mpa，以使碳纤维3呈相互平行的分布，后用液压机进行压片处理，使已经定型的材料压实，压实的材料置于烘箱中在烘干，使之固化，得到导热复合材料，在需要使用时，将导热复合材料放入超声波自动切片机中切成目标材料的形状和尺寸。
69.在第一类导热颗粒21的粒径范围为1-5μm，第二类导热颗粒22的粒径范围为5-15μm，第三类导热颗粒23的粒径范围为15-40μm，第一类导热颗粒21、第二类导热颗粒22的粒径范围和第三类导热颗粒23的质量比为1：(1.2～1.8)：(3～4.5)，导热颗粒2在导热复合材料中的质量占比为40％-75％，碳纤维3的平均直径为5-30μm，碳纤维3在导热复合材料中的质量占比为5％-40％及以上工艺的协同配合下，可使碳纤维3长端间距与邻边间距的比值小于1，导热颗粒2可以较为容易的在碳纤维3的延伸方向上将相邻的碳纤维3衔接起来，构建成多个同向的导热通路4，使热量沿着设定的方向进行传输，有效的提高了导热材料的导热性能。
70.下面结合具体的实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
71.实施例1-16及对比例1-9
72.一种导热复合材料，导热复合材料包括导热硅胶基体、导热颗粒和碳纤维；导热颗粒分布于导热硅胶基体内；碳纤维分布于导热硅胶基体中，至少部分碳纤维间直接接触，至少部分碳纤维间通过导热颗粒间接接触，导热硅胶基体的原料包括第一导热硅胶、第二导热硅胶和催化剂，第一导热硅胶为含氢聚二甲基硅油，第二导热硅胶为乙烯基聚二甲基硅油，催化剂为，导热颗粒为氧化铝颗粒，其晶格为α型。
73.各实施例和对比例的主要控制参数如下表所示：
74.75.[0076][0077]
对比例10
[0078]
本对比例除未添加碳纤维和做定向处理外，其余均和实施例1相同。
[0079]
对比例11
[0080]
本对比例除未对碳纤维做定向处理外，其余均和实施例1相同。
[0081]
对比例12
[0082]
市场购得导热垫片，热导率在10w/mk左右。
[0083]
对实施例和对比例提供的导热垫片进行led灯散热试验，准备多组相同数量的led灯珠拼装成led灯组件，准备相同的散热器。为保证试验环境和测试条件相同，各组均采用功率相同的直流电供电，将各实施例和对比例提供的导热垫片置于led灯组件和散热器之间，同时设置一组不放导热垫片的对照组，经过150s后，对led灯组件进行热测试，热测试采用的设备可以为：激光导热仪(lfa467，netzsch)，差式扫描量热仪(dsc 3，mettler-toledo)，热机械分析仪(tma403f3 hyperion，netzsch),热重分析仪(tga2，mettler-toledo),平板稳态法导热系数测试仪(dr-iii，湘仪仪器)，红外热像仪(ti450，fluke)等；结果如下表所示：
[0084]
[0085][0086]
由上表可得，采用本技术实施例提供的方法制得的导热复合材料具有良好的导热性能，通过实施例1至7和对比例4至9的数据比较可得，随着第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒的质量比由小变大，导热复合材料的导热效果呈现一个变好后又变差的趋势，可见第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒的质量比为1：(1.2～1.8)：(3～4.5)一个较佳的选择；通过实施例1和对比例1至3的数据比较可得，第二类导热颗粒和第三类导热颗粒的粒径变化对材料的导热性能有较大的影响，同时第一类导热颗粒的粒径变化对材料的导热性能也有一定程度的影响；通过实施例1和实施例9至12的数据比较可得，随着碳纤维平均直径的逐渐增大，导热复合材料的导热效果呈现一个变好后又变差的趋势，可见碳纤维的平均直径控制在5～10μm是一个较佳的范围，通过实施例1和实施例13至16的数据比较可得，随着碳纤维的质量占比的逐渐增加，导热复合材料的导热效果呈现一个变好后又变差的趋势，可见碳纤维的平均粒径控制在12％～20％是一个较佳的范围。
[0087]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料包括导热硅胶基体、导热颗粒和碳纤维；所述导热颗粒分布于所述导热硅胶基体内；所述碳纤维相互平行分布于所述导热硅胶基体中，至少部分所述碳纤维间直接接触和/或至少部分所述碳纤维间通过所述导热颗粒间接接触、以形成导热通路，所述导热颗粒包括第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒，所述第一类导热颗粒的粒径范围为1-5μm；所述第二类导热颗粒的粒径范围为5-15μm；所述第三类导热颗粒的粒径范围为15-40μm，所述第一类导热颗粒、所述第二类导热颗粒和所述第三类导热颗粒的质量比为1：(1.2～1.8)：(3～4.5)。2.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热颗粒在所述导热复合材料中的质量占比不超过80％。3.根据权利要求1或2所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热颗粒的材质包括氧化铝、氮化硼和氮化铝中的至少一种。4.根据权利要求3所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热颗粒的晶格为α型。5.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述碳纤维的平均直径为5-30μm。6.根据权利要求1或5所述的导热复合材料，其特征在于，所述碳纤维在所述导热复合材料中的质量占比为5％-40％。7.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热硅胶基体的原料包括第一导热硅胶、第二导热硅胶和催化剂；所述第一导热硅胶和第二导热硅胶的材质不同；所述第一导热硅胶包括乙烯基聚二甲基硅油、含氢聚二甲基硅油、侧含氢聚二甲基硅油、改性硅油、甲基硅树脂、乙烯基硅树脂、四甲基二乙烯基二硅氧烷、乙炔基环己醇、四甲基二乙烯基二硅氧烷和乙炔基环己醇中的至少一种；所述第二导热硅胶包括乙烯基聚二甲基硅油、改性硅油、甲基硅树脂、乙烯基硅树脂、四甲基二乙烯基二硅氧烷、乙炔基环己醇、四甲基二乙烯基二硅氧烷和乙炔基环己醇中的至少一种；所述催化剂包括贵金属催化剂。8.一种导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：把导热硅胶基体的原料、导热颗粒和碳纤维进行混合，得到浆料；对所述浆料中的碳纤维进行取向处理，以使所述碳纤维呈相互平行的分布，后进行烘干固化，得到导热复合材料；其中，所述导热颗粒包括第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒，所述第一类导热颗粒的粒径范围为1-5μm；所述第二类导热颗粒的粒径范围为5-15μm；所述第三类导热颗粒的粒径范围为15-40μm，所述第一类导热颗粒、所述第二类导热颗粒和所述第三类导热颗粒的质量比为1：(1.2～1.8)：(3～4.5)。9.根据权利要求8所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述取向处理为挤压处理，所述挤压处理的挤压压力不低于1mpa。10.根据权利要求8所述的导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述导热硅胶基体的原料包括第一导热硅胶、第二导热硅胶和催化剂；所述导热颗粒包括第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒；所述把导热硅胶基体的原料、导热颗粒和碳纤维进行混合，得到浆料包括：把第一导热硅胶、第一类导热颗粒和第二类导热颗粒进行混合，得到第一中间浆料；把所述中间浆料、第二导热硅胶、第三类导热颗粒和催化剂进行混合，得到第二中间浆
料；把所述第二中间浆料和碳纤维进行混合，得到浆料。

技术总结
一种导热复合材料及其制备方法，属于导热材料技术领域；导热复合材料包括导热硅胶基体、导热颗粒和碳纤维；导热颗粒分布于导热硅胶基体内；碳纤维相互平行分布于导热硅胶基体中，至少部分碳纤维间直接接触和/或至少部分碳纤维间通过导热颗粒间接接触、以形成导热通路，导热颗粒包括第一类导热颗粒、第二类导热颗粒和第三类导热颗粒，通过使碳纤维在导热硅胶基体中定向排列，呈现相互平行分布状态，并在导热硅胶基体中加入导热颗粒，并通过控制三类导热颗粒的粒径和质量比，兼顾比表面积和填充的有序性，实现对碳纤维较好的衔接效果和对导热通路的定向效果，构建成多个同向的导热通路，使热量沿着设定的方向进行传输。使热量沿着设定的方向进行传输。使热量沿着设定的方向进行传输。


技术研发人员：王研 曲奕安 宋硕 霍珊 杨吉
受保护的技术使用者：厦门斯研新材料技术有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/8/22