本發(fā)明屬于膠粘帶領(lǐng)域，具體涉及一種均熱性高的納米碳銅膠帶及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、納米碳銅箔膠帶具有良好的導(dǎo)熱散熱性能，被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備領(lǐng)域。隨著電子設(shè)備的快速發(fā)展，目前對(duì)納米碳銅箔膠帶的需求愈發(fā)細(xì)化，如專利申請(qǐng)cn110003812a公開的散熱納米碳銅膠帶，在用于電子產(chǎn)品內(nèi)部時(shí)可以在保證散熱的同時(shí)滿足超薄化的需求；又例如專利申請(qǐng)cn108084910a公開的導(dǎo)熱膠帶提高了其阻抗性能。

2、鑒于市面上電子設(shè)備領(lǐng)域的需求趨向多功能化，本發(fā)明旨在提供一種具有良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能的納米碳銅箔膠帶。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明通過對(duì)導(dǎo)電膠粘劑和納米碳膠粘劑的優(yōu)化，得到了一種均熱性高的納米碳銅膠帶。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種均熱性高的納米碳銅膠帶，所述納米碳銅膠帶包含自下而上的四層復(fù)合結(jié)構(gòu)，分別為：離型層、導(dǎo)電膠層、銅箔層和碳納米層；

4、所述導(dǎo)電膠層、銅箔層和碳納米層的厚度分別為20~40μm、10~20μm、15~30μm；

5、所述導(dǎo)電膠層由導(dǎo)電膠粘劑制得，碳納米層由納米碳膠粘劑制得；

6、所述導(dǎo)電膠粘劑和納米碳膠粘劑均含有聚丙烯酸酯壓敏膠；

7、在一些實(shí)施方式中，所述聚丙烯酸酯壓敏膠的制備步驟如下：

8、將反應(yīng)單體和乙酸乙酯在60~70oc下攪拌至完全溶解，通氮?dú)?0~40min后加入偶氮二異丁腈-乙酸乙酯溶液，繼續(xù)攪拌6~8h，攪拌結(jié)束后，旋蒸至恒重得到聚丙烯酸酯；往聚丙烯酸酯中加入活性稀釋劑和乙酸乙酯，70~80oc下攪拌至完全溶解，即得到聚丙烯酸酯壓敏膠。

9、本發(fā)明提供的納米碳銅膠帶選用銅箔為基材，于千級(jí)無塵環(huán)境下在銅箔表面分別涂布導(dǎo)電膠粘劑和納米碳膠粘劑，通過對(duì)導(dǎo)電膠粘劑和納米碳膠粘劑的優(yōu)化，使形成的膠帶在達(dá)到高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電、強(qiáng)粘合的同時(shí)具有厚度薄、易模切的優(yōu)點(diǎn)，其導(dǎo)熱導(dǎo)電性效果優(yōu)于傳統(tǒng)工藝的石墨片，可以廣泛應(yīng)用于各類變壓器以及各種電子產(chǎn)品。

10、在一些實(shí)施方式中，所述反應(yīng)單體包含丙烯酸異辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯和丙烯酸。

11、優(yōu)選地，以100wt%計(jì)，所述反應(yīng)單體包含75~85wt%丙烯酸異辛酯、10~18wt%丙烯酸丁酯、3~7wt%丙烯酸十八酯和0.5~2.5wt%丙烯酸。

12、在一些實(shí)施方式中，所述活性稀釋劑包含四氫呋喃丙烯酸酯和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。

13、優(yōu)選地，所述四氫呋喃丙烯酸酯和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的質(zhì)量比為(9~13)：1。

14、聚丙烯酸酯壓敏膠對(duì)膠帶的粘接性能具有重要影響，本發(fā)明通過對(duì)反應(yīng)單體的特定選擇，提高其內(nèi)聚能，使得壓敏膠的剝離強(qiáng)度和持粘增加；與此同時(shí)，內(nèi)聚能的提高會(huì)帶來流動(dòng)性降低，導(dǎo)致被粘物體的潤濕性變差，造成膠帶制作過程中涂布困難，為此，本發(fā)明加入了活性稀釋劑，通過對(duì)活性稀釋劑的特定選擇，加強(qiáng)聚丙烯酸酯的溶解，避免了凸起的小顆粒所導(dǎo)致的壓敏膠與被粘物體的接觸面積減少的問題，提高聚丙烯酸酯壓敏膠的粘接性能。

15、在一些實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電膠粘劑的制備步驟如下：

16、s1、將4,4’-二羥基聯(lián)苯和無水碳酸鈉溶于2-丁酮，然后加入11-溴-1-十一醇，50~60℃下攪拌8~12h，攪拌結(jié)束后抽濾，洗滌，旋蒸至恒重后重結(jié)晶，得到反應(yīng)物a1；

17、s2、將4-羥基環(huán)辛烯、丁二酸酐、4-二甲氨基吡啶和甲苯在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于110~120℃攪拌15~20h，攪拌結(jié)束后萃取有機(jī)相，將有機(jī)相濃縮、干燥，然后在無水乙醇中溶解，接著在冰水中沉淀，得到反應(yīng)物a2；

18、s3、將反應(yīng)物a1、反應(yīng)物a2、4-二甲氨基吡啶和二氯甲烷攪拌至溶解，接著在-5~5℃和氬氣保護(hù)下，加入二環(huán)己基碳二亞胺-二氯甲烷溶液攪拌20~25h，攪拌結(jié)束后旋蒸至恒重，重結(jié)晶，得到成核劑；

19、s4、往聚丙烯酸酯壓敏膠中加入鎳粉、成核劑和甲苯二異氰酸酯，攪拌40~60min，即得到所述導(dǎo)電膠粘劑。

20、在一些實(shí)施方式中，步驟s1中，所述4,4’-二羥基聯(lián)苯、無水碳酸鈉和11-溴-1-十一醇的摩爾比為1：(2.0~2.4)：(1.0~1.4)。

21、在一些實(shí)施方式中，步驟s2中，所述4-羥基環(huán)辛烯與丁二酸酐的摩爾比為1：(0.9~1.0)。

22、在一些實(shí)施方式中，步驟s4中，所述成核劑占導(dǎo)電膠粘劑總體質(zhì)量的10~18%。

23、本發(fā)明提供的導(dǎo)電膠粘劑中使用的成核劑帶來了很好的高溫收縮性能，可以進(jìn)一步提高導(dǎo)電膠粘劑的內(nèi)聚能，使得持粘力增加。并且本發(fā)明通過對(duì)成核劑用量的特定選擇，避免其與聚丙烯酸酯發(fā)生分相，確保其有效提高導(dǎo)電膠粘劑內(nèi)聚能。

24、同時(shí)，本發(fā)明的導(dǎo)電膠粘劑還具有良好的導(dǎo)熱性能，一方面在于鎳粉本身的導(dǎo)電導(dǎo)熱性；另一方面在于成核劑由于其剛性桿狀大分子鏈的有序排列，使得導(dǎo)電膠粘劑在特定方向上的本征導(dǎo)熱性能顯著優(yōu)于尋常的非晶型聚合物，含有剛性基元的導(dǎo)電膠粘劑可以通過完整的聚合物網(wǎng)絡(luò)與成核劑的有序取向，構(gòu)建基于微觀有序結(jié)構(gòu)的聲子傳遞互通網(wǎng)絡(luò)，從而保證了高熱導(dǎo)率。此外，本發(fā)明的導(dǎo)電膠粘劑在加入成核劑后導(dǎo)電性能也有提升，可能原因是導(dǎo)電膠粘劑中的鏈段呈現(xiàn)向列型結(jié)晶，這種排列有助于電荷的有效傳輸，從而提升材料的整體導(dǎo)電能力。

25、在一些實(shí)施方式中，所述納米碳膠粘劑的制備步驟如下：

26、b1、將go在濃度為5~7mol/l的氫氧化鉀溶液中超聲1~2h，接著用0.4~0.8mol/l的鹽酸將ph調(diào)節(jié)至8~9，然后加入溴丁烷和四辛基溴化銨，在90~100°c下攪拌2~3h，冷卻至室溫后過濾，洗滌，真空干燥，得到烷基化石墨烯；

27、b2、將烷基化石墨烯與dmf進(jìn)行分散，得到濃度為12~18mg/ml的分散液，加入聚丙烯酸酯壓敏膠和光引發(fā)劑，漩渦震蕩20-40min，即得到所述納米碳膠粘劑。

28、本發(fā)明選用go作為納米碳膠粘劑中的碳材料，其與聚丙烯酸酯壓敏膠混合固化后通過片狀結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)熱通路，并通過對(duì)go進(jìn)行了烷基化改性，降低了go/聚丙烯酸酯壓敏膠界面熱阻，提高了熱導(dǎo)性。一方面是烷基化后的go表面與聚丙烯酸酯壓敏膠之間的相互作用力增強(qiáng)，減少了界面處的聲子散射和熱阻；另一方面是烷基化的go表面更容易與聚丙烯酸酯分子鏈發(fā)生物理纏繞，形成更加緊密的界面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有助于提高界面處的密度，從而降低界面熱阻。

29、在一些實(shí)施方式中，步驟b1中，所述go的片層厚度≥5μm。

30、在一些實(shí)施方式中，步驟b1中，所述溴丁烷和四辛基溴化銨的摩爾比為1：(0.007~0.013)。

31、在一些實(shí)施方式中，步驟b2中，所述改性石墨烯與聚丙烯酸酯壓敏膠的質(zhì)量比為1：(3~6)。

32、本發(fā)明通過控制go片層大小以及改性石墨烯與聚丙烯酸酯壓敏膠的質(zhì)量比，確保導(dǎo)熱通路的完整性。

33、本發(fā)明第二方面提供了一種均熱性高的納米碳銅膠帶的制備方法，具體包含以下步驟：

34、(1)將納米碳膠粘劑涂布于銅箔層的一面，50~60oc下干燥5~8?min后進(jìn)行光固化，形成碳納米層；

35、(2)將導(dǎo)電膠粘劑涂布于銅箔層的另一面，60~80oc下干燥5~10min，形成導(dǎo)電膠層；

36、(3)在導(dǎo)電膠層上貼合離型層，收卷，即得到所述均熱性高的納米碳銅膠帶。

37、在一些實(shí)施方式中，步驟(1)中，所述光固化波長為390~420nm，固化速度為0.4~0.6?m/min，光強(qiáng)為190~210mw/cm2。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

39、1、本發(fā)明以銅箔為基材，在銅箔表面分別涂布導(dǎo)電膠粘劑和納米碳膠粘劑，通過對(duì)導(dǎo)電膠粘劑和納米碳膠粘劑的優(yōu)化，得到了一種均熱性高的納米碳銅膠帶，該膠帶在達(dá)到高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電、強(qiáng)粘合的同時(shí)具有厚度薄、易模切的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各類變壓器以及各種電子產(chǎn)品。

40、2、本發(fā)明通過對(duì)聚丙烯酸酯壓敏膠的反應(yīng)單體的特定選擇，提高其內(nèi)聚能，使得壓敏膠的剝離強(qiáng)度和持粘增加；并且通過加入活性稀釋劑加強(qiáng)聚丙烯酸酯的溶解，緩解了內(nèi)聚能的提高帶來的流動(dòng)性降低所導(dǎo)致的被粘物體的潤濕性變差，涂布困難等問題，提高了聚丙烯酸酯壓敏膠的粘接性能。

41、3、本發(fā)明提供的導(dǎo)電膠粘劑具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，主要原料包含聚丙烯酸酯壓敏膠、鎳粉、成核劑和甲苯二異氰酸酯，其中鎳粉本身導(dǎo)電導(dǎo)熱性優(yōu)異；成核劑則帶來了很好的高溫收縮性能，可以進(jìn)一步提高導(dǎo)電膠粘劑的內(nèi)聚能，使得持粘力增加，并且成核劑的剛性桿狀大分子鏈的有序排列可以使得導(dǎo)電膠粘劑在特定方向上的本征導(dǎo)熱性能顯著優(yōu)于尋常的非晶型聚合物，同時(shí)，成核劑的加入有利于導(dǎo)電膠粘劑中的鏈段呈現(xiàn)向列型結(jié)晶，這種排列有助于電荷的有效傳輸，從而提升材料的整體導(dǎo)電能力。

42、4、本發(fā)明通過對(duì)go進(jìn)行了烷基化改性，降低了go/聚丙烯酸酯壓敏膠界面熱阻，提高了熱導(dǎo)性。