一種高導(dǎo)熱散熱器外殼的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱散熱器外殼的制備方法，屬于散熱外殼制備技術(shù)領(lǐng)域。針對現(xiàn)有的散熱材料制備的散熱外殼由于其導(dǎo)熱率太低，無法滿足其散熱的要求而限制了其廣泛應(yīng)用的問題，本發(fā)明首先將碳纖維置于丙酮水溶液進行浸泡，得到退漿處理碳纖維，將其利用濃硝酸溶液進行表面改性后，得到表面改性碳纖維，再將其與干燥處理過的聚酰胺樹脂尼龍6、氧化鎂等物質(zhì)進行混合攪拌后，對其加熱，并將自制的硅烷偶聯(lián)劑水解液均勻灑至其中，再置于雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，得到導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒，最后置于注塑機中進行注塑成型即可得到高導(dǎo)熱散熱器外殼。本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱散熱器外殼散熱性能優(yōu)越，導(dǎo)熱系數(shù)達到66W/m·K以上，熱擴散系數(shù)達到27.5mm2/s以上。
【專利說明】
一種高導(dǎo)熱散熱器外殼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱散熱器外殼的制備方法，屬于散熱外殼制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微電子技術(shù)的發(fā)展使得電子產(chǎn)品的功率逐漸增大，隨之而來的便是電子產(chǎn)品的散熱問題，散熱性能的優(yōu)劣影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和硬件的壽命，以LED為例，如果溫度上升2°C則芯片的性能會下降5%，使用壽命也會下降10%。
[0003]傳統(tǒng)LED產(chǎn)品散熱器多采用的材料為金屬類產(chǎn)品，包括銅、鋁等，金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)高，利于散熱，但金屬質(zhì)重且不絕緣，抗腐蝕性和成型工藝性能又較差，在長時間使用時易被腐蝕，嚴重影響制品的使用壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷完善發(fā)展，以塑代鋼、以塑代鋁等新技術(shù)應(yīng)運而生。近幾年，很多學(xué)者對導(dǎo)熱塑料的研究也逐漸深入，導(dǎo)熱塑料也越來越得到更多市場的青睞。工程塑料主要成型方法是注塑加工，以導(dǎo)熱工程復(fù)合材料來替代更多的金屬制件，一方面不僅實現(xiàn)了減重節(jié)能的要求，還增加了產(chǎn)品的自由靈活設(shè)計度;另一方面，由于材料質(zhì)輕密度小，便于快速加工成型，大大縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低了人力、物力、時間成本。但是，隨著世界對輕量化及環(huán)保要求的不斷提高，復(fù)合材料在航空航天、軍事、汽車等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用，人們逐步開始對導(dǎo)熱復(fù)合材料也提出了更高的要求，不僅僅只是希望材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，同時也期待它具有更出色地易加工成型、阻燃耐化學(xué)腐蝕、優(yōu)異力學(xué)性能等綜合性能。
[0004]現(xiàn)有的散熱器外殼主要是由散熱材料制成，而散熱材料主要有金屬鋁及鋁合金、氧化鋁陶瓷、導(dǎo)熱塑料等。鋁及鋁合金導(dǎo)熱率高，但散熱性能不如氧化鋁陶瓷和導(dǎo)熱塑料，而且鋁及鋁合金是電的良導(dǎo)體，作為散熱器有一定的安全隱患；而陶瓷和導(dǎo)熱塑料散熱性能良好，絕緣不導(dǎo)電，但導(dǎo)熱率又太低，無法滿足散熱要求，同時無論純陶瓷材料還是鋁合金材料，在散熱器制備過程中能耗均較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對現(xiàn)有的散熱材料制備的散熱外殼由于其導(dǎo)熱率太低，無法滿足其散熱的要求而限制了其廣泛應(yīng)用的問題，本發(fā)明首先將碳纖維置于丙酮水溶液進行浸泡，得到退漿處理碳纖維，將其利用濃硝酸溶液進行表面改性后，得到表面改性碳纖維，再將其與干燥處理過的聚酰胺樹脂尼龍6、氧化鎂等物質(zhì)進行混合攪拌后，對其加熱，并將自制的硅烷偶聯(lián)劑水解液均勻灑至其中，再置于雙螺桿擠出機中進行擠出造粒，得到導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒，最后置于注塑機中進行注塑成型即可得到高導(dǎo)熱散熱器外殼。本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱散熱器外殼散熱性能好，可廣泛應(yīng)用于小型家電、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
(I)量取80?10mL質(zhì)量分數(shù)為30?40%丙酮水溶液，置于60?80 °C恒溫水浴下，將20?30g碳纖維浸沒在丙酮水溶液中，浸泡3?4h后，取出浸泡后的碳纖維，用去離子水洗滌3?5次后，置于105?110°C真空干燥箱中干燥2?3h，得退漿處理碳纖維； (2)量取50?60mL質(zhì)量分數(shù)為65%硝酸溶液加入燒杯中，向硝酸溶液中加入上述退漿處理碳纖維，并將燒杯置于超聲震蕩儀中，超聲震蕩2?4h，取出震蕩后的退漿處理碳纖維，用去離子水洗滌至洗滌液呈中性，并將其置于105?110°C真空干燥箱中干燥3?4h，得表面改性碳纖維；
(3)稱取5?1g硅烷偶聯(lián)劑KH-550，加入20?40mL質(zhì)量分數(shù)為90%乙醇溶液中，在80?90°C恒溫水浴下，以300?400r/min攪拌混合均勻，得硅烷偶聯(lián)劑水解液，稱取50?60g聚酰胺樹脂尼龍6，置于80?90 °C鼓風(fēng)干燥箱中干燥15?20h，將干燥處理的聚酰胺樹脂尼龍6與5?8g氧化鎂，5?I Og石墨，3?5g碳納米管，10?15g上述表面改性碳纖維混合后加入高速攪拌機中，以1200?1500r/min攪拌5?8min，得混合料；
(4)將上述制備的混合料加熱至50?60°C后，將上述制備的硅烷偶聯(lián)劑水解液均勻噴灑入加熱后的混合料中，繼續(xù)攪拌15?20min，得混合物料，將混合物料加入雙螺桿擠出機中，加熱至220?240°C熔融共混，過60目篩，擠出造粒，冷卻至室溫，得導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒，將導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒置于105?110°C真空干燥箱中干燥2?3h后，裝入注塑機料桶中，加熱至200?250°C，保持溫度15?20min，注入預(yù)熱至80?90°C模具中，壓制成型，冷卻至室溫脫模，得高導(dǎo)熱散熱器外殼。
[0007]本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱散熱器外殼抗壓強度達到65?70MPa，導(dǎo)熱系數(shù)達到66?70W/m.K，熱擴散系數(shù)達到27.5~30.0mm2/s。
[0008]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(I)本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱散熱器外殼散熱性能優(yōu)越，導(dǎo)熱系數(shù)可達70W/m.K，熱擴散系數(shù)可達30mm2/s;
(3)本發(fā)明制備步驟簡單，所需成本低。
【具體實施方式】
[0009]首先量取80?10mL質(zhì)量分數(shù)為30?40%丙酮水溶液，置于60?80°C恒溫水浴下，將20?30g碳纖維浸沒在丙酮水溶液中，浸泡3?4h后，取出浸泡后的碳纖維，用去離子水洗滌3?5次后，置于105?110°C真空干燥箱中干燥2?3h，得退漿處理碳纖維；再量取50?60mL質(zhì)量分數(shù)為65%硝酸溶液加入燒杯中，向硝酸溶液中加入上述退漿處理碳纖維，并將燒杯置于超聲震蕩儀中，超聲震蕩2?4h，取出震蕩后的退漿處理碳纖維，用去離子水洗滌至洗滌液呈中性，并將其置于105?110 °C真空干燥箱中干燥3?4h，得表面改性碳纖維;接著稱取5?1g硅烷偶聯(lián)劑KH-550，加入20?40mL質(zhì)量分數(shù)為90%乙醇溶液中，在80?90°C恒溫水浴下，以300?400r/min攪拌混合均勻，得硅烷偶聯(lián)劑水解液，稱取50?60g聚酰胺樹脂尼龍6，置于80?90 °C鼓風(fēng)干燥箱中干燥15?20h，將干燥處理的的聚酰胺樹脂尼龍6與5?8g氧化鎂，5?1g石墨，3?5g碳納米管，10?15g上述表面改性碳纖維混合后加入高速攪拌機中，以1200?1500r/min攪拌5?8min，得混合料;最后將上述制備的混合料加熱至50?60°C后，將上述制備的娃燒偶聯(lián)劑水解液均勾嗔灑入加熱后的混合料中，繼續(xù)攬摔15?2 O m i η，得混合物料，將混合物料加入雙螺桿擠出機中，加熱至220?240°C熔融共混，過60目篩，擠出造粒，冷卻至室溫，得導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒，將導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒置于105?110°C真空干燥箱中干燥2?3h后，裝入注塑機料桶中，加熱至200?250°C，保持溫度15?20min，注入預(yù)熱至80?90°C模具中，壓制成型，冷卻至室溫脫模，得高導(dǎo)熱散熱器外殼。
[0010]實例I
首先量取10mL質(zhì)量分數(shù)為40%丙酮水溶液，置于80°C恒溫水浴下，將30g碳纖維浸沒在丙酮水溶液中，浸泡4h后，取出浸泡后的碳纖維，用去離子水洗滌5次后，置于110°C真空干燥箱中干燥3h，得退漿處理碳纖維;再量取60mL質(zhì)量分數(shù)為65%硝酸溶液加入燒杯中，向硝酸溶液中加入上述退漿處理碳纖維，并將燒杯置于超聲震蕩儀中，超聲震蕩4h，取出震蕩后的退漿處理碳纖維，用去離子水洗滌至洗滌液呈中性，并將其置于IlOtC真空干燥箱中干燥4h，得表面改性碳纖維;接著稱取108硅烷偶聯(lián)劑101-550，加入40mL質(zhì)量分數(shù)為90%乙醇溶液中，在90°C恒溫水浴下，以400r/min攪拌混合均勻，得硅烷偶聯(lián)劑水解液，稱取60g聚酰胺樹脂尼龍6，置于90°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥20h，將干燥處理的的聚酰胺樹脂尼龍6與Sg氧化鎂，1g石墨，5g碳納米管，15g上述表面改性碳纖維混合后加入高速攪拌機中，以1500r/min攪摔8min，得混合料;最后將上述制備的混合料加熱至60 C后，將上述制備的娃燒偶聯(lián)劑水解液均勻噴灑入加熱后的混合料中，繼續(xù)攪拌20min，得混合物料，將混合物料加入雙螺桿擠出機中，加熱至240°C熔融共混，過60目篩，擠出造粒，冷卻至室溫，得導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒，將導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒置于110°C真空干燥箱中干燥3h后，裝入注塑機料桶中，加熱至250°C，保持溫度20min，注入預(yù)熱至90°C模具中，壓制成型，冷卻至室溫脫模，得高導(dǎo)熱散熱器外殼。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱散熱器外殼抗壓強度達到67.2MPa以上，導(dǎo)熱系數(shù)達到67W/m.K，熱擴散系數(shù)達到28.5mm2/s。
[0011]實例2
首先量取SOmL質(zhì)量分數(shù)為30%丙酮水溶液，置于60°C恒溫水浴下，將20g碳纖維浸沒在丙酮水溶液中，浸泡3h后，取出浸泡后的碳纖維，用去離子水洗滌3次后，置于105°C真空干燥箱中干燥2h，得退漿處理碳纖維;再量取50mL質(zhì)量分數(shù)為65%硝酸溶液加入燒杯中，向硝酸溶液中加入上述退漿處理碳纖維，并將燒杯置于超聲震蕩儀中，超聲震蕩2h，取出震蕩后的退漿處理碳纖維，用去離子水洗滌至洗滌液呈中性，并將其置于105°C真空干燥箱中干燥3h，得表面改性碳纖維;接著稱取5g硅烷偶聯(lián)劑KH-550，加入20mL質(zhì)量分數(shù)為90%乙醇溶液中，在80°C恒溫水浴下，以300r/min攪拌混合均勻，得硅烷偶聯(lián)劑水解液，稱取50g聚酰胺樹脂尼龍6，置于80 °C鼓風(fēng)干燥箱中干燥15h，將干燥處理的聚酰胺樹脂尼龍6與5g氧化鎂，5g石墨，3g碳納米管，1g上述表面改性碳纖維混合后加入高速攪拌機中，以1200r/min攪拌5min，得混合料;最后將上述制備的混合料加熱至50 C后，將上述制備的娃燒偶聯(lián)劑水解液均勻噴灑入加熱后的混合料中，繼續(xù)攪拌15min，得混合物料，將混合物料加入雙螺桿擠出機中，加熱至220°(:熔融共混，過60目篩，擠出造粒，冷卻至室溫，得導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒，將導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒置于105°C真空干燥箱中干燥2h后，裝入注塑機料桶中，加熱至200°C，保持溫度15min，注入預(yù)熱至80°C模具中，壓制成型，冷卻至室溫脫模，得高導(dǎo)熱散熱器外殼。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱散熱器外殼抗壓強度達到65.4MPa，導(dǎo)熱系數(shù)達到66.8ff/m.K，熱擴散系數(shù)達到27.8mm2/s。
[0012]實例3
首先量取90mL質(zhì)量分數(shù)為35%丙酮水溶液，置于70°C恒溫水浴下，將25g碳纖維浸沒在丙酮水溶液中，浸泡3h后，取出浸泡后的碳纖維，用去離子水洗滌4次后，置于107°C真空干燥箱中干燥2h，得退漿處理碳纖維;再量取55mL質(zhì)量分數(shù)為65%硝酸溶液加入燒杯中，向硝酸溶液中加入上述退漿處理碳纖維，并將燒杯置于超聲震蕩儀中，超聲震蕩3h，取出震蕩后的退漿處理碳纖維，用去離子水洗滌至洗滌液呈中性，并將其置于107°C真空干燥箱中干燥3h，得表面改性碳纖維;接著稱取7g硅烷偶聯(lián)劑KH-550，加入30mL質(zhì)量分數(shù)為90%乙醇溶液中，在85°C恒溫水浴下，以350r/min攪拌混合均勻，得硅烷偶聯(lián)劑水解液，稱取55g聚酰胺樹脂尼龍6，置于85°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥17h，將干燥處理的聚酰胺樹脂尼龍6與6g氧化鎂，7g石墨，4g碳納米管，12g上述表面改性碳纖維混合后加入高速攪拌機中，以1300r/min攪拌7min，得混合料;最后將上述制備的混合料加熱至55 C后，將上述制備的娃燒偶聯(lián)劑水解液均勻噴灑入加熱后的混合料中，繼續(xù)攪拌17min，得混合物料，將混合物料加入雙螺桿擠出機中，加熱至230°(:熔融共混，過60目篩，擠出造粒，冷卻至室溫，得導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒，將導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒置于107°C真空干燥箱中干燥2h后，裝入注塑機料桶中，加熱至230°C，保持溫度17min，注入預(yù)熱至85°C模具中，壓制成型，冷卻至室溫脫模，得高導(dǎo)熱散熱器外殼。經(jīng)檢測，本發(fā)明制備的高導(dǎo)熱散熱器外殼抗壓強度達到65.7MPa，導(dǎo)熱系數(shù)達到66.9ff/m.K，熱擴散系數(shù)達到29.8mm2/s。
【主權(quán)項】
1.一種高導(dǎo)熱散熱器外殼的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)量取80?10mL質(zhì)量分數(shù)為30?40%丙酮水溶液，置于60?80°C恒溫水浴下，將20?30g碳纖維浸沒在丙酮水溶液中，浸泡3?4h后，取出浸泡后的碳纖維，用去離子水洗滌3?5次后，置于105?110°C真空干燥箱中干燥2?3h，得退漿處理碳纖維； (2)量取50?60mL質(zhì)量分數(shù)為65%硝酸溶液加入燒杯中，向硝酸溶液中加入上述退漿處理碳纖維，并將燒杯置于超聲震蕩儀中，超聲震蕩2?4h，取出震蕩后的退漿處理碳纖維，用去離子水洗滌至洗滌液呈中性，并將其置于105?110°C真空干燥箱中干燥3?4h，得表面改性碳纖維； (3)稱取5?1g硅烷偶聯(lián)劑KH-550，加入20?40mL質(zhì)量分數(shù)為90%乙醇溶液中，在80?90°C恒溫水浴下，以300?400r/min攪拌混合均勻，得硅烷偶聯(lián)劑水解液，稱取50?60g聚酰胺樹脂尼龍6，置于80?90 °C鼓風(fēng)干燥箱中干燥15?20h，將干燥處理的聚酰胺樹脂尼龍6與5?8g氧化鎂，5?I Og石墨，3?5g碳納米管，10?15g上述表面改性碳纖維混合后加入高速攪拌機中，以1200?1500r/min攪拌5?8min，得混合料； (4)將上述制備的混合料加熱至50?60°C后，將上述制備的硅烷偶聯(lián)劑水解液均勻噴灑入加熱后的混合料中，繼續(xù)攪拌15?20min，得混合物料，將混合物料加入雙螺桿擠出機中，加熱至220?240°C熔融共混，過60目篩，擠出造粒，冷卻至室溫，得導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒，將導(dǎo)熱復(fù)合材料顆粒置于105?110°C真空干燥箱中干燥2?3h后，裝入注塑機料桶中，加熱至200?250°C，保持溫度15?20min，注入預(yù)熱至80?90°C模具中，壓制成型，冷卻至室溫脫模，得高導(dǎo)熱散熱器外殼。
【文檔編號】C08K9/04GK106084764SQ201610641311
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月8日 公開號201610641311.5, CN 106084764 A, CN 106084764A, CN 201610641311, CN-A-106084764, CN106084764 A, CN106084764A, CN201610641311, CN201610641311.5
【發(fā)明人】雷春生, 薛培龍, 王龍
【申請人】雷春生