一种有机硅复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机硅复合材料及其制备方法，该复合材料由含烯烃基聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷、环氧基聚硅氧烷、导热填料、硅氢化反应催化剂、反应抑制剂等原料通过混合、固化得到：制备的有机硅复合材料具有低挥发分含量、耐高低温、高导热、质量轻、强度高、粘接性好、电气绝缘性等特点，能满足功能组件大功率化、微型化、轻质化、高可靠性发展需求，作为航空、航天和兵器等军事领域和大功率LED照明系统及电子电路集成系统等民生领域急需的高性能导热绝缘材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种高性能有机娃复合材料及其制备方法；属于导热绝缘有机娃复合 材料

技术介绍
电子器件特别是大功率化、微型化电子元器件的运行过程中会有大量的热量产 生，若散热不及时，积聚过多的热量将影响元器件的正常工作，严重时会使电子元器件失效 甚至导致事故的发生。有数据表明，电子元器件溫度每升高2°C，可靠性下降10% ;电子元 器件使用溫度每升高10°c，使用寿命可缩短5~8倍，因此散热成为电子元器件增加使用寿 命和提高可靠性的主要问题。 为了解决电子器件模块热量积累问题，提高散热效率，通常需要在传热间隙，填充 导热介质，将热量传导至外壳或者散热器等，此外运类导热介质与发热部件和带电部位紧 密接触，因此还需要具备较好的阻燃性能和电气绝缘性。运类导热介质主要有机娃材料和 环氧树脂材料两大类。由于有机娃材料具有热稳定性好，耐候性强、耐高低溫、耐福射、高透 光率等物理化学性能，因而电子元器件、电源模块及印刷线路板等的散热材料W有机娃材 料为主。 娃橡胶作为一类重要有机娃材料，常用于电子器件散热，主要分为加成型和缩合 型两类。与缩合型有机娃橡胶相比，加成型有机娃橡胶固化过程中无低分子副产物生成，易 深层固化，对金属等材质的腔体或外壳无腐蚀和优异的操作工艺性能，因而被广泛应用于 汽车电源系统、电子电路集成系统及L邸灯系统及航空、航天和兵器等军事领域急需的导 热绝缘材料。 加成型有机娃橡胶是W含締控基的聚硅氧烷低聚物为基础聚合物、低摩尔质量含 氨聚硅氧烷为交联剂，通过娃氨加成反应，常溫或加溫固化成弹性体。有机娃橡胶的导热率 很低，为了改善其导热性能，需要填充氧化侣、氧化锋、碳化娃、氮化棚、石墨締及碳纤维等 导热填料扣S6169142]扣S6448329]扣S5008307] ，一般在某些散热性 能要求高的大功率器件中，为提高娃橡胶的导热率，需要填充大量的导热绝缘填料，但即使 娃橡胶中填充600份导热绝缘粉，导热率也不超过1. 5W/m.K，圧P0032050A2]，难W满足运 些大功率电器件散热材料的要求，因此制备导热率更高的娃橡胶，如2. 5~3.OW/m.K，需要 填充更多的导热绝缘填料扣S8119758B2]。然而，随着导热绝缘填料填充量增加，有机娃橡 胶力学性能降低、粘接强度降低、粘度升高、密度增加，成为其在高导热领域应用的突出问 题。 为了解决加成型有机娃橡胶导热率与复合材料粘度、力学性能的矛盾，易于构建 导热网络体系的高长径比填料如碳纳米管、碳纤维、碳化娃纤维、氧化锋晶须等获得了较大 的关注。无机导热绝缘填料通过高导热、高长径比填料架桥形成导热网链，实现复合协同效 应，从而减少填料用量，降低密度和粘度，同时也可提高导热胶的拉伸强度。中国专利技术专利 公 开了一种高强高导热绝缘材料，W长径比为2-100的短切含被碳化娃纤维、氧化锋晶须、氧 化侣、氮化棚或云母为导热填料，所制备的导热绝缘材料具备很高强度和优异的导热性能， 然而填料处理过程繁琐，工艺操作性不好，而且采用常规聚硅氧烷低聚物无法满足航空、航 天、兵器等领域特殊环境要求。航空航天领域中，存在高低溫交变等恶劣的空间环境条件， 虽然娃橡胶的耐高低溫性能优异，但低于-70°C时，材料易变脆，娃橡胶的低溫收缩量明显 增大，导致导热绝缘材料失效。同时，在空间环境真空及高低溫交变协同作用下，娃橡胶基 础聚合物中少量的不反应的低分子量物质及硫化过程中的副产物逸出，会引起严重的热真 空出气问题。美国的NASA和欧洲ESA提出空间材料25°C收集面上的可凝性挥发成分不大 于0. 1 %，在125°C，1. 3X10中a环境下24小时材料总失重不大于1 %。此外，为了防止娃橡 胶与发热的功能性器件模块和娃橡胶与外壳或散热器之间的间隙产生，降低传热热阻，及 电子元器件的固定，娃橡胶还应具有较强的粘接力。因此，研制具有高导热率、高粘接强度、 低密度、低粘度、高尺寸稳定性、耐高低溫、耐福射及低挥发性成分含量的有机娃橡胶，对提 高国家国防军事水平，促进军事力量稳定快速的发展，突破了美国、日本对我军用导热绝缘 材料领域的禁运，对我国突破汽车电源系统、电子电路集成系统及L邸灯系统导热绝缘材 料瓶颈具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术中的有机娃橡胶导热材料存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一 种具有热稳定性好、导热率高、粘接力强、质量轻、强度高、挥发性成份少的有机娃橡胶导热 材料。本专利技术的另一个目的是在于提供一种操作简单、成本低、产品稳定性好的制备所 述有机娃复合材料的方法。为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供了 一种有机娃复合材料，该有机娃复合材料 由W下质量份组分原料通过混合、固化得到：含締基聚硅氧烷100份；含氨聚硅氧烷0. 5~ 10份；环氧基聚硅氧烷0. 1~5份；导热填料300~900份；娃氨化反应催化剂0. 1~3份； 反应抑制剂0. 05~0. 1份；助剂0. 1~2份； 所述的含締控基聚硅氧烷至少含有=个締控基； 所述的含氨聚硅氧烷至少含有两个娃氨键； 所述的环氧基聚硅氧烷至少含有两个环氧基团及至少两个娃氨键。优选的方案，含締控基聚硅氧烷中締控基可W位于聚硅氧烷分子链任意位置，但 最好在聚硅氧烷分子链末端。优选的方案，含締控基聚硅氧烷具有如下通式：[001 引R2 化iR2R3Si0)2Si0(R2R3Si0)aSiR2R3Ri，其中，Ri选自 02 ~的含締基团，R嘴R3 各 自独立地选自。~C7烧控基、C1~C7面代烧控基、苯基或取代苯基，a为50~1500。较优选的方案，上述含締控基聚硅氧烷通式中Ri为乙締基、締丙基或己締基，R2和R3各自独立地选自甲基、乙基、丙基、戊基、环己基、苯基、苯甲基、2-苯乙基、3, 3, 3-=氣丙 基或3-氯丙基。进一步优选的方案，含締控基聚硅氧烷可W是： 本专利技术的含締控基聚硅氧烷通过两步共水解缩合方法制备，其骨架结构可W为直 链、支链或环状结构，并利用热真空处理法去除产物中小分子物质。 较优选的方案，含締控基聚硅氧烷中甲基摩尔百分比含量不低于60%。含締控基 聚硅氧烷中甲基摩尔百分比含量最优选为不低于80%。 较优选的方案，在压强为101.325kPa，溫度为25°C的条件下，含締控基聚硅氧烷 的动力学粘度为0. 05~50化.S。 优选的方案，环氧基聚硅氧烷具有如下通式：R5(R6R7Si0)bSi(SiR8)2R5，其中，R5为[002引R呀日R7各自独立地选自Cl~C,烧控基、Cl~C,面代烧控基、苯基或取代苯基，RS为氨，b为！~10。较优选的方案，环氧基聚硅氧烷中RS为氨，R6和R7各自独立地选自甲基、乙基、丙 基、戊基、环己基、苯基、苯甲基、2-苯乙基、3, 3, 3-=氣丙基或3-氯丙基。优选的方案，环氧基聚硅氧烷为和中的至少一种，b为1 ~10。 较优选的方案，含氨聚硅氧烷为 中的至少一种，其中m+n= 8~60。 优选的方案，一分子含締控基聚硅氧烷与一分子含氨聚硅氧烷中締控基与娃氨的 的总数目不少于5个，且含氨聚硅氧烷中的氨原子数目是締控基聚硅氧烷中締控基数目的 0.3 至 2.0 倍。 优选的方案，导热填料为通过硅烷偶联剂预处理过的球形氧化侣和/或氧化锋， 和通过硅烷偶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅复合材料，其特征在于：由以下质量份组分原料通过混合、固化得到：含烯烃基聚硅氧烷 100份；含氢聚硅氧烷 0.5～10份；环氧基聚硅氧烷 0.1～5份；导热填料 300～900份；硅氢化反应催化剂 0.1～3份；反应抑制剂 0.005～0.05份；助剂 0.01～0.1份；所述的含烯烃基聚硅氧烷至少含有三个烯烃基；所述的含氢聚硅氧烷至少含有两个硅氢键；所述的环氧基聚硅氧烷至少含有两个环氧基团及至少两个硅氢键。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁杰，胡肖波，黄小忠，
申请(专利权)人：湖南博翔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43