高导热硅脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高导热性能的导热硅脂，包括以下组成与组分：硅油2％～50％，添加物50％～98％。本发明专利技术制备的导热硅脂导热系数高，传热能力强，可以增加电子产品的可靠性和使用寿命，而且制备工艺简单。克服现有技术中散热硅脂导热系数较低、相对导热能力较差的不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到高分子界面材料领域，尤其涉及到
技术介绍
随着现代科技的不断发展，电子产品呈现密集化，小型化发展趋势。由于电子电器 功率的增大，在使用的过程中会产生大量的热量，这对散热问题提出了更高的要求。有效地 去除电子设备产生的热量，直接影响到产品的可靠性和使用寿命。 针对大功率电子元件的散热问题，常用的方法是在发热源上安装散热器。然而在 发热源和散热器之间即使是表面光洁的两个平面在相互接触，也不可避免地存在一定空 隙，空隙的存在使得散热通过空气，而空气的导热系数只有〇. 〇23W/m·K，是热的不良导体。 因此多种热界面材料被开发并应用于降低散热器和发热源间的热阻。导热硅脂就是其中一 种最为常用的导热介质，因其具有使用方便，导热效果好，易于返修等优点获得广泛应用。 目前导热硅脂主要通过在硅油中添加高导热填料来提高其导热性能。导热硅脂 的导热系数直接影响到电子元件的散热效果，从而影响到电子元件的使用寿命和稳定性。 石墨稀，一种高导热材料，单层石墨稀的导热率可达5000W/m·K，多层石墨稀导热率也在 1500W/m*K以上。石墨烯除了具有高的热导率，石墨烯特殊的二维片层结构，与基体材料的 强耦合及低成本，这些都使得石墨烯成为界面导热材料的理想填料。碳纳米管也是一种导 热性能优异的碳材料，沿着轴向的热导率可达3000W/m·K。同时导热碳纤维在其纤维方向 上的导热系数超过铜，可达700W/m·K。导热硅脂的导热性能最终是由硅油和高导热填充 物综合作用决定的。石墨烯作为导热硅脂的填料，其自身的导热性都远大于基体材料的导 热性，与其它导热填料具有良好的结合，当导热填料量达到一定程度时，填料之间开始有了 相互作用，在体系中形成了类似链状和网状的形态，就会在很大的程度上提高体系的导热 性。一维的碳纳米管、导热碳纤维、二维的石墨烯、三维的石墨烯泡沫以及零维的高导热颗 粒（银、铜、氮化铝等）可以有效形成链状和网状的导热网络，显著提高导热硅脂的热导率。 根据专利技术专利，申请号为CN102634212A，专利技术名称为一种导热硅脂组合物，它采 用硅油中添加石墨烯、碳纳米管以及包裹石蜡的相变胶囊，其制备的导热硅脂的导热系数 最高为4. 2391W/m·Κ。申请号为CN03114099. 8,专利技术名称为高导热绝缘树脂及其制备方法， 该方法记载了一种高导热的硅脂，其制备的导热硅脂热导率相对较低，一般只有3W/m·Κ， 产品的性能较差。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高导热性能的导热硅脂及其制备方法。本专利技术制备的导 热硅脂导热系数高，传热能力强，可以增加电子产品的可靠性和使用寿命，而且制备工艺简 单。克服现有技术中散热硅脂导热系数较低、相对导热能力较差的不足。 为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为： -种高导热硅脂，以质量百分数计，包括以下组成与组分：硅油2%~50% 添加物 50 % ~98%。 所述添加物为零维填料、一维填料、二维填料、三维填料按照不同比例组成的混合 物。 其中，所述的硅油为二甲基硅油、氨基硅油、苯基硅油、乙烯基硅油、羟基硅油、甲 基长链烷基硅油中的一种或多种的混合物。 其中，所述硅油在25°C时粘度为500~15000cps。 其中，所述的添加物中各组分的质量比为： 零维填料50%~70% 一维填料0· 01%~30%二维填料 0· 01 %~20% 三维填料1%~5%。 其中，所述的零维填料为氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化铝、氧化锌、氧化钛、碳化 硅、银粉、铜粉、铝粉、石墨中的一种或多种的混合物。其中，所述的零维填料的粒径范围为 0. 02μm~200μm。 其中，所述的一维填料为碳纳米管、碳纤维中的一种或两种的混合物。 其中，所述的二维填料为石墨烯片层。 其中，所述的三维填料为石墨烯泡沫。石墨烯泡沫材料由氧化石墨烯水溶液经水 热法制备，具体的制备方法如下： (1)将氧化石墨烯水溶液装入聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，所述水溶液浓度为 0· 1 ~15mg/ml; (2)滴加0· 5~10ml水合肼； (3)反应釜温度控制在80~120°C，反应时间为1~12小时； (4)反应后的混合物经过滤、洗涤、冷冻干燥处理后得到三维石墨烯泡沫材料。 其中，所述高导热硅脂还包括任选的增稠剂、表面活性剂、稳定剂、阻燃剂、抗氧 化剂、着色剂、触变剂、催化剂中的一种或多种的混合物。 该导热硅脂的制备方法包括如下步骤： (1)将硅油和添加剂加入双行星搅拌机或小型捏合机进行混合搅拌10~30min; (2)搅拌均匀后在三辊研磨机上研磨分散1~3遍，实现导热硅脂的致密化与脱 泡； (3)在真空状态下抽真空搅拌l-3h，得到所述导热硅脂产品； 优选地，所述真空状态的真空度为-0· 06~-0· 099mPa。 本专利技术制备的导热硅脂导热系数高，传热能力强，可以增加电子产品的可靠性和 使用寿命，而且制备工艺简单。克服现有技术中散热硅脂导热系数较低、相对导热能力较差 的不足。【具体实施方式】 下面通过实施例对本专利技术做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本专利技术，并 不限制本专利技术的范围。 实施例1 一种高导热硅脂，包括以下组分，按质量份数计：硅油28. 98份、氮化铝70份、碳纳 米管0. 01份、石墨烯泡沫1份、石墨烯片层0. 01份。 其中，氮化铝的粒径为3-5μm，硅油采用甲基长链烷基硅油，25°C粘度为500cps。 制备方法 将硅油和导热填料加入双行星搅拌机进行混合搅拌20min，搅拌均匀后在三辊研 磨机上研磨分散2遍，之后在真空状态下抽真空搅拌lh，即得最终硅脂。经测定，其导热系 数为 0. 9W/m·K。 实施例2 一种高导热硅脂，包括以下组分，按质量计：硅油2份、石墨50份、碳纤维13份、碳 纳米管10份、石墨烯泡沫5份、石墨烯片层20份。 其中，石墨的粒径是3500目，硅油采用苯基硅油、乙烯基硅油和羟基硅油的混合 物，25°C粘度为 15000cps。 制备方法 将硅油和导热填料加入小型捏合机进行混合搅拌20min，搅拌均匀后在三辊研磨 机上研磨分散3遍，之后在真空状态下抽真空搅拌2h，即得最终硅脂。经测定，其导热系数 为 1.lW/m·K〇 实施例3 -种高导热硅脂，包括以下组分，按质量计：硅油25份、石墨50份、氧化铝20份、 碳纤维0. 5份、石墨烯泡沫1份、石墨烯片层2. 5份、碳纳米管1份；其中，石墨采用鳞片石 墨，石墨的粒径是3500目，氧化铝的粒径为0. 02~20μπι，其中，硅油采用氨基硅油和二甲 基硅油的混合物，25°C粘度为lOOOcps。 制备方法 将硅油和导热填料加入双行星搅拌机中进行混合搅拌20min，搅拌均匀后在三辊 研磨机上研磨分散3遍，之后在真空状态下抽真空搅拌2h，即得最终硅脂。经测定，其导热 系数为1. 8W/m·K。 实施例4 -种高导热硅脂，包括以下组分，按质量计：硅油50份、碳纤维0. 5份、氮化硼46 份、石墨稀泡沫1份、石墨稀片层2. 5份； 其中，氮化硼的粒径为20~200μm，碳纤维长度为100~300μ当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导热硅脂，其特征在于：以质量百分数计，包括以下组成与组分：硅油 2％～50％添加物 50％～98％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李修兵，
申请(专利权)人：李修兵，江南石墨烯研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32