本發(fā)明涉及導(dǎo)熱材料，具體為一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片及制造方法。

背景技術(shù)：

1、目前，5g設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境溫度要求通常為-5℃～45℃，當(dāng)溫度超過50℃時(shí)，設(shè)備的傳輸功能將受到嚴(yán)重影響甚至損壞。此外，5g設(shè)備的高功耗特性使其在炎熱環(huán)境中極易因過熱而發(fā)生熱失效。因此，傳統(tǒng)的界面散熱材料已無法滿足其在高溫環(huán)境下持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

2、碳纖維作為一種性能優(yōu)異的材料，具有密度小、力學(xué)性能突出、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、各向異性顯著、耐高溫和耐疲勞等特性，已在多個(gè)高科技領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。碳纖維是一種各向異性材料，其軸向熱導(dǎo)率可達(dá)到600-1300?w/(m·k)。當(dāng)碳纖維在硅膠中有序排列時(shí)，即使在較低的填充量下，也能顯著提升硅膠的熱導(dǎo)率，同時(shí)保持硅膠良好的力學(xué)和機(jī)械性能。

3、目前，市場(chǎng)上已出現(xiàn)將碳纖維與硅膠復(fù)合制備高導(dǎo)熱系數(shù)的碳纖維導(dǎo)熱硅膠墊片。然而，這類產(chǎn)品在高溫下的耐久性不足，影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，亟需開發(fā)一種工藝簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、絕緣性良好且耐高溫的碳纖維導(dǎo)熱硅膠墊片，以提升5g設(shè)備在高溫環(huán)境下的散熱性能和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片及制造方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：硅橡膠基體60-70份，接枝石墨的碳纖維20-30份，納米二氧化硅5-10份，硅烷偶聯(lián)劑1-3份，鉑催化劑0.1-0.5份，增粘樹脂2-5份，抗老化劑0.5-1.5份。

5、作為本實(shí)施例的優(yōu)選，所述硅橡膠基體具體為高溫硫化硅橡膠，所述碳纖維具體為瀝青基長(zhǎng)纖維，直徑為?7-8?μm，長(zhǎng)度?10-20?mm。

6、作為本實(shí)施例的優(yōu)選，所述硅烷偶聯(lián)劑具體為kh-550、kh-560、kh-570或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。

7、作為本實(shí)施例的優(yōu)選，所述增粘樹脂具體為聚二甲基硅氧烷樹脂、丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂或有機(jī)硅樹脂中的一種或多種。

8、作為本實(shí)施例的優(yōu)選，一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片制造方法，用于制造上述的耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片，包括以下步驟：

9、完成石墨與碳纖維的接枝，得到接枝石墨的碳纖維；

10、將硅橡膠基體與納米二氧化硅填料、偶聯(lián)劑、鉑催化劑、增粘樹脂和抗老化劑混合，使用高速混合機(jī)攪拌?30-60?分鐘，得到硅橡膠混合物；

11、將接枝后的碳纖維沿豎直方向定向固定后放入模具，向模具中加入硅橡膠混合物，通過硅橡膠混合物對(duì)碳纖維浸潤(rùn)，使用超聲波輔助分散?10-20?分鐘，再浸潤(rùn)40-60min；

12、將模具轉(zhuǎn)移至真空烘箱保持1-2小時(shí)，再將所述模具轉(zhuǎn)移至精密烘箱烘烤1-2小時(shí)，固化成型，得到半成品；

13、將所述半成品從模具取出，垂直所述碳纖維方向進(jìn)行模切，按需求模切不同厚度，再裁剪邊料至成品尺寸，得到墊片；

14、其中，所述墊片具備如下性能：（1）密度為1.2-1.5?g/cm3；

15、（2）50%壓縮形變下的壓縮強(qiáng)度?5-4.4?mpa；

16、（3）室溫下的導(dǎo)熱系數(shù)為?56.6-59.2w/m·k。

17、作為本實(shí)施例的優(yōu)選，所述完成石墨與碳纖維的接枝，得到接枝石墨的碳纖維的步驟包括：

18、將碳纖維浸入濃硫酸和硝酸的混合液中加熱反應(yīng)后，取出清洗干燥；

19、配制濃度為?5%?的偶聯(lián)劑溶液，將碳纖維浸入偶聯(lián)劑溶液中，攪拌?1?小時(shí)，使偶聯(lián)劑均勻吸附在碳纖維表面，洗去多余偶聯(lián)劑并氮?dú)獯蹈桑?/p>

20、將改性后的石墨粉末與活化的碳纖維混合并加入無水乙醇后攪拌2h后，加入交聯(lián)劑繼續(xù)攪拌30min后將混合轉(zhuǎn)移到模具中120°固化4h，完成碳纖維石墨接枝。

21、作為本實(shí)施例的優(yōu)選，所述將硅橡膠基體與納米二氧化硅填料、偶聯(lián)劑、鉑催化劑、增粘樹脂和抗老化劑混合，使用高速混合機(jī)攪拌?30-60?分鐘，得到硅橡膠混合物的步驟包括：

22、將納米二氧化硅與硅烷偶聯(lián)劑混合，使用高速混合機(jī)以1000-1500?rpm的速度攪拌?5-10?分鐘；

23、將預(yù)混合的填料與硅橡膠基體（htv）混合；繼續(xù)攪拌10-15?分鐘；

24、依次加入鉑催化劑（ptcl2）、增粘樹脂和抗老化劑；每次添加后，攪拌?3-5?分鐘；

25、提高攪拌速度至?1500-2000?rpm，繼續(xù)攪拌?30-60?分鐘，確保所有材料充分混合。

26、（三）有益效果

27、本發(fā)明提供了一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片及制造方法，具備以下有益效果：

28、本發(fā)明的硅橡膠基體（htv）是主要的基體材料，它提供了墊片的基本結(jié)構(gòu)和彈性。htv具有良好的耐高溫性和彈性，這使得墊片在高溫環(huán)境下也能保持性能穩(wěn)定，接枝石墨的碳纖維作為增強(qiáng)材料，不僅提高了墊片的機(jī)械強(qiáng)度，還增強(qiáng)了導(dǎo)熱性能，石墨本身是一種優(yōu)良的導(dǎo)熱材料，接枝到碳纖維上后，可以形成有效的導(dǎo)熱路徑，使得墊片在傳遞熱量方面表現(xiàn)優(yōu)異，納米二氧化硅（sio2）作為填料，可以提高墊片的硬度和導(dǎo)熱性，同時(shí)降低成本，硅烷偶聯(lián)劑（kh-550）在碳纖維和硅橡膠基體之間起到了橋梁作用，增強(qiáng)了兩者的界面結(jié)合力，提高了復(fù)合材料的機(jī)械性能，鉑催化劑（ptcl2）用于促進(jìn)硅橡膠的硫化反應(yīng)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高材料的交聯(lián)密度和機(jī)械性能，增粘樹脂可以改善材料的粘接力和彈性，使得墊片在承受壓力和形變時(shí)能夠更好地恢復(fù)，抗老化劑則延緩了材料的老化過程，提高了墊片的耐久性和使用壽命，在成型過程中，接枝石墨的碳纖維以豎直方向排列，這有助于形成更長(zhǎng)的導(dǎo)熱路徑，進(jìn)一步提高墊片的導(dǎo)熱性能，硅橡膠和其他材料的混合物對(duì)碳纖維進(jìn)行浸潤(rùn)，確保材料的均勻性和致密性，從而提高墊片的整體性能。

技術(shù)特征：

1.一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片，其特征在于，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：硅橡膠基體60-70份，接枝石墨的碳纖維20-30份，納米二氧化硅5-10份，硅烷偶聯(lián)劑1-3份，鉑催化劑0.1-0.5份，增粘樹脂2-5份，抗老化劑0.5-1.5份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片，其特征在于：所述硅橡膠基體具體為高溫硫化硅橡膠，所述碳纖維具體為瀝青基長(zhǎng)纖維，直徑為?7-8?μm，長(zhǎng)度10-20?mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑具體為kh-550、kh-560、kh-570或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片，其特征在于，所述增粘樹脂具體為聚二甲基硅氧烷樹脂、丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂或有機(jī)硅樹脂中的一種或多種。

5.一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片制造方法，用于制造權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片制造方法，其特征在于，所述完成石墨與碳纖維的接枝，得到接枝石墨的碳纖維的步驟包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片制造方法，其特征在于，所述將硅橡膠基體與納米二氧化硅填料、偶聯(lián)劑、鉑催化劑、增粘樹脂和抗老化劑混合，使用高速混合機(jī)攪拌?30-60?分鐘，得到硅橡膠混合物的步驟包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種耐超高溫的定向石墨碳纖維墊片，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：硅橡膠基體60?70份，接枝石墨的碳纖維20?30份，納米二氧化硅5?10份，硅烷偶聯(lián)劑1?3份，鉑催化劑0.1?0.5份，增粘樹脂2?5份，抗老化劑0.5?1.5份，本發(fā)明使用接枝石墨的碳纖維作為增強(qiáng)材料，不僅提高了墊片的機(jī)械強(qiáng)度，還增強(qiáng)了導(dǎo)熱性能，石墨本身是一種優(yōu)良的導(dǎo)熱材料，接枝到碳纖維上后，可以形成有效的導(dǎo)熱路徑，使得墊片在傳遞熱量方面表現(xiàn)優(yōu)異，納米二氧化硅（SiO<subgt;2</subgt;）作為填料，可以提高墊片的硬度和導(dǎo)熱性，同時(shí)降低成本，硅烷偶聯(lián)劑（KH?550）在碳纖維和硅橡膠基體之間起到了橋梁作用，增強(qiáng)了兩者的界面結(jié)合力，提高了復(fù)合材料的機(jī)械性能。

技術(shù)研發(fā)人員：黃波,黃漢權(quán),李勇勇,羅凌楓,張春紅,周和花
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東莞市盛元新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15