一种高导热绝缘橡胶组合物及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热绝缘橡胶组合物及制备方法。橡胶组合物是由包括以下组分的原料共混而得：橡胶原料100重量份；导热绝缘填料5～80重量份；导热绝缘填料为导热粉末和其表面包覆的具有黑色素结构导热绝缘层；导热粉末为金属单质或碳基粉末；具有黑色素结构导热绝缘层是导热粉末被多巴、多巴胺、盐酸多巴胺、酪氨酸中至少一种物质经过聚合所得。制备方法包括：所述组分按所述用量混炼后制得所述高导热绝缘橡胶组合物。本发明专利技术的组合物同时满足良好的导热性能和电绝缘性能，很好地解决高功率器件工作是所遇到的热导率和绝缘性能匹配问题，可满足目前电子产品对导热绝缘高分子材料的性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热绝缘橡胶组合物及制备方法
本专利技术涉及橡胶
，进一步地说，是涉及一种高导热绝缘橡胶组合物及制备方法。
技术介绍
随着微电子集成与组装技术的飞速发展和电力电气绝缘领域对高电压的越来越高的要求以及其他相关领域的飞速发展，电子元器件和逻辑电路的体积成千万倍地缩小，而工作频率急剧增加，此时电子设备所产生的热量迅速积累和增加，工作环境温度也向高温方向迅速变化。为保证电子元器件长时间高可靠地正常工作，必须阻止工作温度的不断升高，因此及时散热能力就成为影响其使用寿命的重要因素，迫切需要研制高导热性能的聚合物材料。高分子材料的应用领域不断拓展，是因为通过对其结构的控制和改性，可获得不同特性的高分子材料。而且高分子绝缘材料独特的结构和易改性、易加工的特点，使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。但是一般高分子材料都是热的不良导体，其导热系数一般都低于0.5W·m-1·K-1。为满足微电子、电机电器、航天航空、军事装备等诸多制造业及高科技领域的发展需求，制备具有优良综合性能的高导热聚合物绝缘材料正成为该领域的研究热点，受到越来越多国内外研究同行的关注。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种高导热绝缘橡胶组合物及制备方法。该组合物同时满足良好的导热性能和电绝缘性能，很好地解决高功率器件工作是所遇到的热导率和绝缘性能匹配问题，可满足目前电子产品对导热绝缘高分子材料的性能要求。本专利技术的目的之一是提供一种高导热绝缘橡胶组合物。是由包括以下组分的原料共混而得：橡胶原料100重量份；导热绝缘填料5～80重量份；所述导热绝缘填料为导热粉末和其表面包覆的具有黑色素结构导热绝缘层；所述导热粉末为金属单质或碳基粉末；所述具有黑色素结构导热绝缘层是导热粉末被多巴、多巴胺、盐酸多巴胺、酪氨酸中至少一种物质经过表面改性所得。其中，优选：所述金属单质为Au、Ag、Cu、Mg、Al、Fe、Ni、Be、Ca、Pt或Zn；所述碳基粉末为石墨、碳纤维、碳纳米管、富勒烯、石墨烯或无定形碳；所述导热粉末的形状包括粒状、片状、球形或线状。其中线状导热粉末包括Cu纳米线、Ag纳米线，碳纳米管等；片状导热粉末包括Cu纳米片、Ag纳米片、Au纳米片、石墨烯等；线状导热粉末的直径为20～500nm，长度为10～120μm，长径比在100～1000之间；球形或粒状导热粉末粒径在10nm～50μm；片状导热粉末长度在200nm～100μm，厚度为纳米级。所述导热绝缘填料是由包括以下步骤的方法制备而得：a.制备导热粉末分散液；b.将多巴、多巴胺、盐酸多巴胺、酪氨酸中的至少一种物质加入至导热粉末分散液中，聚合制得所述导热绝缘填料。其中，优选：步骤a中，导热粉末分散液中去离子水与导热粉末用量比为1：(0.001～0.05)；步骤b中，导热粉末与多巴、多巴胺、盐酸多巴胺、酪氨酸中的至少一种物质的用量比为1：(0.05～2)。所述导热绝缘填料具体可采用以下步骤制备：a将导热粉末加入去离子水中超声分散至均匀得到导热粉末分散液；b在上述溶液中加入多巴、多巴胺、盐酸多巴胺、酪氨酸中至少一种物质,用三(羟甲基)氨基甲烷(Tris)调节溶液pH值为8～10，然后在45℃～70℃下反应5～24h，反应结束后经离心，洗涤后干燥，制得所述导热绝缘粉末。所述橡胶原料包括现有技术所公开的各种类型的天然橡胶和合成橡胶以及各类弹性体。优选：选自以下橡胶种类中的至少一种：天然橡胶﹑丁苯橡胶﹑羧基丁苯橡胶﹑异戊橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶﹑羧基丁腈橡胶﹑聚丁二烯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯类橡胶、丁苯吡橡胶、丙烯酸酯-丁二烯橡胶、聚氨酯橡胶或氟橡胶。用量范围优选：以橡胶原料为100重量份计，颗粒状导热绝缘填料为40～80重量份，线状导热绝缘填料为5～30重量份，片状导热绝缘填料为5～30重量份。本专利技术的目的之二是提供一种高导热绝缘橡胶组合物的制备方法。包括：所述组分按所述用量混炼后制得所述高导热绝缘橡胶组合物。本专利技术具体可采用以下技术方案：一种高导热绝缘橡胶组合物，其特征在于：所述橡胶组合物包含有共混的以下组分：橡胶原料和导热绝缘填料。其中，所述橡胶原料为100重量份时，所述导热绝缘填料的含量是5～80重量份。所述导热绝缘填料为表面包覆着具有黑色素结构导热绝缘层的导热粉末。所述的导热绝缘填料，其具有黑色素结构的表面层：导热粉末由多巴、多巴胺、盐酸多巴胺、酪氨酸中至少一种物质经过表面改性所得。所述黑色素覆盖的导热粉末包括导热粉末和其表面包覆的具有黑色素结构导热绝缘层，所述具有黑色素结构物质以化学交联和物理吸附的形式覆盖在所述导热粉末表面。以所述橡胶原料为100重量份计，所述颗粒状导热绝缘填料为40～80重量份，线状导热绝缘填料为5～30重量份，片状导热绝缘填料为5～30重量份。所述的一种高导热绝缘橡胶组合物的制备方法：将橡胶原料和导热绝缘填料置于搅拌机中混合均匀，然后将所得混合料通过混炼而制得改性的橡胶组合物。在本专利技术聚合物组合物的制备过程中，可根据加工需要添加各种促进剂，抗氧化剂等各种助剂，其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。在本专利技术的制备方法中物料混合的共混设备可采用现有技术中所用的各种混料设备，如搅拌机、捏合机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机等。本专利技术制备橡胶组合物不受硫化体系的影响，可在常规的硫磺硫化体系或非硫磺硫化体系中硫化。本专利技术制备的高导热绝缘橡胶组合物不受硫化工艺的影响，可以平板硫化、注压硫化、硫化罐硫化、个体硫化机硫化、共熔盐硫化、沸腾床硫化、微波硫化以及高能射线硫化等。本专利技术的高导热绝缘橡胶组合物可用于高导热绝缘材料
该橡胶组合物同时满足良好的导热性能和电绝缘性能，很好地解决高功率器件工作是所遇到的热导率和绝缘性能匹配问题，可满足目前电子产品对导热绝缘高分子材料的性能要求。具体实施方式下面结合实施例，进一步说明本专利技术。实施例1：(1)聚多巴胺修饰金属导热填料Ag粉的制备首先称取0.8重量份Ag粉(上海漫彩实业有限公司，球形，25μm)加入100重量份的水溶液中，在冰水浴中超声10min，使Ag粉均匀分散；在上述溶液中加入1.28重量份的酪氨酸(阿拉丁)，调节pH为9，然后在45℃下反应8h；随后离心、水洗得到干净的聚多巴胺修饰的Ag粉。(2)高导热绝缘丁苯橡胶复合材料的制备将丁苯橡胶(东莞市富豪化工有限公司，牌号792)100重量份，聚多巴胺修饰的Ag粉导热填料80重量份在双辊开炼机混合均匀后，按常规工艺加入硫化体系，其配比为：氧化锌(国药集团化学试剂有限公司，AR)5份，硬脂酸(国药集团化学试剂有限公司，AR)2份，促进剂CZ(广州市力本橡胶原料贸易有限公司)1.5份，促进剂DM(广东杜巴新材料科技有限公司)1.5份，抗氧剂1010(广州市利厚贸易有限公司，含量99.9％)1.5份，硫磺(安庆市国兴化工有限公司)1.5份，在170℃下按正硫化时间T90硫化。将所得复合材料进行导热、导电性能的测试。所得复合材料采用绝缘测试仪测得体积电阻率为2.7×1015Ω·cm，热导率测试仪测得导热系数为6.2W·m-1·K本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热绝缘橡胶组合物，其特征在于所述橡胶组合物是由包括以下组分的原料共混而得：橡胶原料          100重量份；导热绝缘填料      5～80重量份；所述导热绝缘填料为导热粉末和其表面包覆的具有黑色素结构导热绝缘层；所述导热粉末为金属单质或碳基粉末；所述具有黑色素结构导热绝缘层是导热粉末被多巴、多巴胺、盐酸多巴胺、酪氨酸中至少一种物质经过聚合所得。

【技术特征摘要】
1.一种高导热绝缘橡胶组合物，其特征在于所述橡胶组合物是由包括以下组分的原料共混而得：橡胶原料100重量份；导热绝缘填料5～80重量份；所述导热绝缘填料为导热粉末和其表面包覆的具有黑色素结构导热绝缘层；所述导热粉末为金属单质或碳基粉末；所述具有黑色素结构导热绝缘层是导热粉末被多巴、多巴胺、盐酸多巴胺、酪氨酸中至少一种物质经过聚合所得。2.如权利要求1所述的高导热绝缘橡胶组合物，其特征在于：所述金属单质为Au、Ag、Cu、Mg、Al、Fe、Ni、Be、Ca、Pt或Zn；所述碳基粉末为石墨、碳纤维、碳纳米管、富勒烯、石墨烯或无定形碳；所述导热粉末的形状包括粒状、片状、球形或线状。3.如权利要求2所述的高导热绝缘橡胶组合物，其特征在于：线状导热粉末的直径为20～400nm，长度为10～100μm，长径比在100～1000之间；球形或粒状导热粉末粒径在10nm～50μm；片状导热粉末长度在200nm～100μm，厚度为纳米级。4.如权利要求1所述的高导热绝缘橡胶组合物，其特征在于所述导热绝缘填料是由包括以下步骤的方法制备而得：a.制备导热粉末分散液；b.将多巴、多巴胺、盐酸多巴胺、酪氨酸中的至少一种物质加入至导热粉末分散液中，聚合制得所述导热绝缘填料。5.如权利要求4所述的高导热绝缘橡胶组合物，其特征在于：步骤a中，导热粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：东为富，袁皓，李婷，汪洋，马丕明，陈明清，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32