阅读说明：本技术 一种导热绝缘胶带及其制备方法 (Heat-conducting insulating adhesive tape and preparation method thereof ) 是由 任文 冯先强 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种导热绝缘胶带及其制备方法；所述导热绝缘胶带包括由下往上依次设置的基材层、导热胶粘层和离型膜层；所述基材层为无纺布基材或复合纤维布基材,所述导热胶粘层中包括胶粘剂、纳米导热填料、热稳定剂、抗氧化剂、塑化剂、偶联剂和溶剂。本发明通过优选无纺布或复合纤维布作为基材层材料,结合导热胶粘剂层中选用的纳米导热填料,综合实现了胶带的高绝缘性和高导热性能；使用本发明制备的导热绝缘胶带替换传统绝缘胶带既可保证绝缘性亦可以解决器件的温升问题,提高产品运行的稳定性和使用寿命；同时其制备方法工艺简单,工序流程短,使用设备常见,原材料价格低廉,适用于批量化生产和使用。(The invention relates to a heat-conducting insulating adhesive tape and a preparation method thereof; the heat-conducting insulating adhesive tape comprises a base material layer, a heat-conducting adhesive layer and a release film layer which are sequentially arranged from bottom to top; the substrate layer is a non-woven fabric substrate or a composite fiber cloth substrate, and the heat-conducting adhesive layer comprises an adhesive, a nanometer heat-conducting filler, a heat stabilizer, an antioxidant, a plasticizer, a coupling agent and a solvent. According to the invention, the non-woven fabric or the composite fiber cloth is preferably selected as the material of the base material layer, and the nano heat-conducting filler selected in the heat-conducting adhesive layer is combined, so that the high insulativity and the high heat-conducting property of the adhesive tape are comprehensively realized; the heat-conducting insulating adhesive tape prepared by the invention is used for replacing the traditional insulating adhesive tape, so that the insulativity can be ensured, the problem of temperature rise of devices can be solved, the running stability of products is improved, and the service life of the products is prolonged; meanwhile, the preparation method has the advantages of simple process, short process flow, common used equipment and low price of raw materials, and is suitable for batch production and use.)

一种导热绝缘胶带及其制备方法

技术领域

本发明涉及绝缘胶带技术领域，特别是涉及一种导热绝缘胶带及其制备方法。

背景技术

随着电子行业技术的发展，电子器件趋于小型化和轻薄化，同时电子元件的性能和功率不断提高，热流密度急剧增加，如何有效解决散热问题已成为电子技术进一步发展的瓶颈。

印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)板卡上有众多的热源，其中芯片和MOS(Metal Oxide Semiconductor)管等发热器件的温升问题可通过散热器或散热片等方式有效解决，而对于电子磁性器件，如由磁芯和线圈组成的变压器、电感等，业界尚未获得行之有效的解决方法。

目前，磁性器件如变压器的绕组间和外包处会使用绝缘胶带起到绝缘和固定以及防护作用，由于绝缘胶带的导热系数极低，导致变压器工作时产生的热量被封闭在器件内部，无法与外界冷空气形成对流换热，从而产生变压器温升超标的问题。

市场上流行的导热胶带大致分为有基材和无基材型，通常无基材型导热胶带两面皆具有粘性，不便于磁性器件绕组间和外包处的缠绕施工，适用于作为导热界面材料连接散热器和热源使用；有基材型的导热胶带，基材通常为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜等片材，热阻较大，且其封闭性较强，导致导热胶带整体传热能力下降，同时还存在绝缘性能不佳的问题。

发明内容

针对现有技术中的不足和缺陷，本发明提供了一种导热绝缘胶带，其综合实现了胶带的高绝缘性和高导热性，以解决现有导热胶带中膜材胶带散热性能差、布基胶带绝缘性能差的技术问题。

本发明是通过以下技术方案达到上述技术目的的：

一种导热绝缘胶带，其包括由下往上依次设置的基材层、导热胶粘层和离型膜层；所述基材层为无纺布基材或复合纤维布基材，所述导热胶粘层中包括胶粘剂、纳米导热填料、热稳定剂、抗氧化剂、塑化剂、偶联剂和溶剂。

相对于现有技术，本发明通过优选无纺布或复合纤维布作为基材层材料，结合导热胶粘剂层中选用的纳米导热填料，解决了现有绝缘胶带中膜材胶带散热性能差、布基胶带绝缘性能差的技术问题，综合实现了胶带的高绝缘性和高导热性能。该导热绝缘胶带在满足基本绝缘甚至加强绝缘性能的前提下，同时还具有较高的导热系数以及基本的固定和防护性能，使用本发明制备的导热绝缘胶带替换传统绝缘胶带既可保证绝缘性亦可以解决器件的温升问题，提高产品运行的稳定性和使用寿命。

进一步地，导热胶粘层包括如下重量份数的原料：胶粘剂80～120份、纳米导热填料100～200份、热稳定剂1.5～5份、抗氧化剂2～6份、塑化剂1～10份、偶联剂0.5～3份、溶剂10～50份。通过对导热胶粘层材料的各加工助剂的配比进行优化，优化配方。

进一步地，所述胶粘剂为有机硅、聚氨酯、丙烯酸胶粘剂中的一种或多种混合。

进一步地，所述纳米导热填料为纳米级陶瓷颗粒、晶须、纤维中的一种或多种混合。

进一步地，所述纳米导热填料中纳米级陶瓷颗粒、晶须以及纤维的混合比例为1：1：1～1：5：9。通过优选三者的混合比例，加入的陶瓷晶须或纤维可以起到导热链的作用，打破陶瓷颗粒在基体中孤岛形式的存在方式，连接陶瓷颗粒形成纵横交错的导热网络，大大提高了复合材料的导热系数。

进一步地，所述偶联剂为硅烷类或钛酸酯类偶联剂。偶联剂的加入可以改善导热填料的分散性，提高导热胶带的整体性能。

进一步地，所述塑化剂为脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类、苯多酸酯类、苯甲酸酯类、多元醇酯类、氯化烃类、环氧类、柠檬酸酯类、聚酯类中的一种或多种混合。所述塑化剂为脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类、苯多酸酯类、苯甲酸酯类、多元醇酯类、氯化烃类、环氧类、柠檬酸酯类、聚酯类中的一种或多种混合。

进一步地，甲苯、二甲苯、醇类、醚类或酮类溶剂中的一种或多种混合。

另外，本发明还提供了一种导热绝缘胶带的制备方法，其包括以下具体步骤：

a.首先按配方中的重量份数称取胶粘剂、纳米导热填料、热稳定剂、抗氧化剂、塑化剂、偶联剂和溶剂备用；

b.将热稳定剂、抗氧化剂、塑化剂加入溶剂中均匀混合，获得混合稀释液；

c.将纳米导热填料与上一步中得到的混合稀释液混合，获得悬浮液Ⅰ；

d.将偶联剂加入所述悬浮液Ⅰ中，混合均匀，获得悬浮液Ⅱ；

e.将胶粘剂与所述悬浮液Ⅱ混合，得到导热胶粘剂；

f.对基材进行表面处理，以增加其表面附着力；

g.将步骤e中得到的导热胶粘剂通过单面涂胶工艺均匀复合在步骤f中经过表面处理的基材上，经烘干处理后得到导热胶粘剂/基材复合膜；

h.将上一步中得到的导热胶粘剂/基材复合膜的粘性层贴合离型膜，制得导热绝缘胶带；

i.对步骤h所制得导热绝缘胶带进行分切，收卷。

进一步地，步骤c中混合条件为在45～65℃温度下通过超声波分散机混合10～20分钟；步骤d中混合条件为在45～65℃温度下通过超声波分散机混合5～10分钟；步骤e中混合条件为在室温下通过高速搅拌器分散3～6小时。

相对于现有技术，本发明通过优选无纺布或复合纤维布作为基材层材料，结合导热胶粘剂层中选用的纳米导热填料，并进一步对导热胶粘层材料加工助剂的种类选择和配比进行优化，基材层和导热胶粘层相互配合，解决了现有绝缘胶带中膜材胶带散热性能差、布基胶带绝缘性能差的技术问题，综合实现了胶带的高绝缘性和高导热性能。另外，本发明所提供的导热绝缘胶带的制备方法使用的原材料价格低廉，工艺简单，工序流程短，均使用较为常见的设备，适用于批量化生产和使用。

具体实施方式

实施例1

在本实施例中，本发明提供一种导热绝缘胶带，其包括由下往上依次设置的基材层、导热胶粘层和离型膜层。其中所述基材层为无纺布基材；所述导热胶粘层包括如下重量份数的原料：胶粘剂100份、纳米导热填料125份、热稳定剂2份、抗氧化剂3份、塑化剂5份、偶联剂1.5份和溶剂40份，其中在本实施例中，所述胶粘剂为有机硅胶粘剂，所述纳米导热填料为纳米陶瓷粉导热填料，所述塑化剂为邻苯二甲酸二异辛酯，所用溶剂为二甲苯，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

实施例2

在本实施例中，本发明提供一种导热绝缘胶带，其包括由下往上依次设置的基材层、导热胶粘层和离型膜层。其中所述基材层为无纺布基材；所述导热胶粘层包括如下重量份数的原料：胶粘剂120份、纳米导热填料140份、热稳定剂1.5份、抗氧化剂2.5份、塑化剂6份、偶联剂2份和溶剂45份，其中在本实施例中，所述胶粘剂为丙烯酸胶粘剂，所述纳米导热填料为纳米陶瓷纤维导热填料，所述塑化剂为邻苯二甲酸二丁酯，所用溶剂为丁酮，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。

实施例3

在本实施例中，本发明提供一种导热绝缘胶带，其包括由下往上依次设置的基材层、导热胶粘层和离型膜层。其中所述基材层为无纺布基材；所述导热胶粘层包括如下重量份数的原料：胶粘剂115份、纳米导热填料150份、热稳定剂2.5份、抗氧化剂3.5份、塑化剂8份、偶联剂2份和溶剂45份，其中在本实施例中，所述胶粘剂为聚氨酯胶粘剂，所述纳米导热填料为纳米陶瓷晶须导热填料，所述塑化剂为邻苯二甲酸二甲酯，所用溶剂为甲苯，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。

实施例4

在本实施例中，本发明提供一种导热绝缘胶带的制备方法，其具体包括以下操作步骤：

a.首先按配方中的重量份数称取胶粘剂、纳米导热填料、热稳定剂、抗氧化剂、塑化剂、偶联剂和溶剂备用；

b.将2份热稳定剂、3份抗氧化剂、5份邻苯二甲酸二异辛酯加入40份二甲苯中均匀混合，获得混合稀释液；

c.将125份纳米陶瓷粉导热填料与上一步中得到的混合稀释液混合，混合条件为，在45℃温度下通过超声波分散机混合12分钟，得到悬浮液Ⅰ；

d.将1.5份硅烷偶联剂加入上述悬浮液Ⅰ中，混合条件为，在45℃温度下通过超声波分散机混合6分钟，得到悬浮液Ⅱ；

e.将100份有机硅胶粘剂与上述悬浮液Ⅱ混合，混合条件为，在室温下通过高速搅拌器分散4小时，即可得到导热胶粘剂；

f.使用电晕机对基材进行表面处理，以增加其表面附着力；

g.将步骤e中得到的导热胶粘剂通过单面涂胶工艺均匀复合在步骤f中经过表面处理的基材上，经烘干处理后得到导热胶粘剂/基材复合膜；

h.将上一步中得到的导热胶粘剂/基材复合膜的粘性层贴合离型膜，制得导热绝缘胶带；

i.对步骤h所制得导热绝缘胶带进行分切，收卷。

实施例5

在本实施例中，本发明提供一种导热绝缘胶带的制备方法，其具体包括以下操作步骤：

a.首先按配方中的重量份数称取胶粘剂、纳米导热填料、热稳定剂、抗氧化剂、塑化剂、偶联剂和溶剂备用；

b.将1.5份热稳定剂、2.5份抗氧化剂、6份邻苯二甲酸二丁酯加入45份丁酮中均匀混合，获得混合稀释液；

c.将140份纳米陶瓷纤维导热填料与上一步中得到的稀释液混合，混合条件为，在45℃温度下通过超声波分散机混合15分钟，得到悬浮液Ⅰ；

d.将2份钛酸酯偶联剂加入上述悬浮液Ⅰ中，混合条件为，在45℃温度下通过超声波分散机混合8分钟，得到悬浮液Ⅱ；

e.将120份丙烯酸胶粘剂与上述悬浮液Ⅱ混合，混合条件为，在室温下通过高速搅拌器分散4.5小时，即可得到导热胶粘剂；

f.使用电晕机对基材进行表面处理，以增加其表面附着力；

g.将步骤e中得到的导热胶粘剂通过单面涂胶工艺均匀复合在步骤f中经过表面处理的基材上，经烘干处理后得到导热胶粘剂/基材复合膜；

h.将上一步中得到的导热胶粘剂/基材复合膜的粘性层贴合离型膜，制得导热绝缘胶带；

i.对步骤h所制得导热绝缘胶带进行分切，收卷。

实施例6

在本实施例中，本发明提供一种导热绝缘胶带的制备方法，其具体包括以下操作步骤：

a.首先按配方中的重量份数称取胶粘剂、纳米导热填料、热稳定剂、抗氧化剂、塑化剂、偶联剂和溶剂备用；

b.将2.5份热稳定剂、3.5份抗氧化剂、8份邻苯二甲酸二甲酯加入50份甲苯中均匀混合，获得混合稀释液；

c.将150份纳米陶瓷晶须导热填料与上一步中得到的稀释液混合，混合条件为，在50℃温度下通过超声波分散机混合16分钟，得到悬浮液Ⅰ；

d.将2.5份钛酸酯偶联剂加入上述悬浮液Ⅰ中，混合条件为，在50℃温度下通过超声波分散机混合10分钟，得到悬浮液Ⅱ；

e.将115份聚氨酯胶粘剂与上述悬浮液Ⅱ混合，混合条件为，在室温下通过高速搅拌器分散5小时，即可得到导热胶粘剂；

f.使用电晕机对基材进行表面处理，以增加其表面附着力；

g.将步骤e中得到的导热胶粘剂通过单面涂胶工艺均匀复合在步骤f中经过表面处理的基材上，经烘干处理后得到导热胶粘剂/基材复合膜；

h.将上一步中得到的导热胶粘剂/基材复合膜的粘性层贴合离型膜，制得导热绝缘胶带；

i.对步骤h所制得导热绝缘胶带进行分切，收卷。

实施例7

对以上实施例所制得的导热绝缘胶带进行测试，测试结果如表一所示：

表一

将所制得的导热绝缘胶带以及传统绝缘胶带应用于变压器进行测试，测试数据比较如表二所示(100V输入电压下通过热电偶测试)：

表二

经上述测试数据显示，本发明所制得的导热绝缘胶带，其导热系数高、电气绝缘性能好、耐击穿电压高、耐候性佳、高温稳定性良好，与传统的绝缘胶带相比，其导热性能优势明显。

由此，相对于现有技术，本发明通过优选无纺布或复合纤维布作为基材层材料，结合导热胶粘剂层中选用的纳米导热填料，并进一步对导热胶粘层材料加工助剂的种类选择和配比进行优化，基材层和导热胶粘层相互配合，解决了现有绝缘胶带中膜材胶带散热性能差、布基胶带绝缘性能差的技术问题，综合实现了胶带的高绝缘性和高导热性能。另外，本发明所提供的导热绝缘胶带的制备方法使用的原材料价格低廉，工艺简单，工序流程短，均使用较为常见的设备，适用于批量化生产和使用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。