低粘度的导热硅脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低粘度的导热硅脂，其组合物包括：二甲基硅油、I类导热粉体、II类导热粉体、偶联剂、助剂。其制备方法包括以下步骤：步骤1：二甲基硅油、偶联剂、助剂加入到双行星搅拌机中混合均匀；步骤2：添加II类导热粉体到混合液体中，待混合均匀；步骤3：添加I类导热粉体到混合液体中，待混合均匀；步骤4：将步骤3得到的混合液体充分搅拌并抽真空并脱泡处理。通过本发明专利技术生产的导热硅脂具有低粘度，高导热系数，且不易沉降，渗透率低，长期稳定性好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子元器件用热界面材料，特别涉及低粘度的导热硅脂及其制备方法。
技术介绍
导热硅脂也称散热膏，它是含有硅油的膏状散热材料。因为受制造工艺和装夹方法的局限，元器件和散热片之间总是存在着细小空隙，空隙中充斥着空气，而空气是热的不良导体，空气的导热系数很低，严重影响电子元器件的整体散热效果。将导热硅脂填充在元器件和散热片之间的夹缝中，可以保证元器件与散热片之间紧密接触，增加接触面积，提高传热效率，将元器件工作时产生的热量快速均匀地传播到散热片，最后通过风扇带走，从而优化散热效能，可见，导热硅脂的性能对元器件的散热工作起着重要的作用。近年来，随着我国智能化、自动化工业的快速发展，比如计算机上用的中央处理器CPU随着运算速度的提升，发热量也随之增加，散热问题则越发地凸显出来；LED芯片技术只有30%的电能转换为光，另外70%的电能转换为热量，若不能有效地耗散这些热量，则导致芯片的烧毁，降低使用寿命。也就是说，导热硅脂已逐渐难以满足电子工业对散热的要求，因此，提高导热硅脂的导热性能日益重要。目前，申请公布号为CN104231634A的中国专利公开了一种高效绝缘导热硅脂及其制备方法，包括二甲基硅油、端羟基硅油、氧化铝和偶联剂。这种方法得到的导热硅脂是具有较高的导热系数、绝缘及低接触热阻的导热硅脂制品，加入偶联剂可降低体系的粘度，但是混合均匀后得到的导热硅脂的粘度接近35万厘泊，粘度仍然很大，导热硅脂表面润湿性差，导致界面热阻增大，整体的导热效果变差，不利于电子器件之间的散热。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供具有优异的导热性且使用寿命长的低粘度的导热硅脂及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种低粘度的导热硅脂，其特征在于，包括以下重量份的组分：二甲基硅油：5~20质量份；I类导热粉体：50~80质量份；II类导热粉体：5~15质量份；偶联剂：0.5~2质量份；助剂：0.1~1质量份。通过采用上述技术方案，二甲基硅油为该导热硅脂的基础油，向基础油中添加II类导热粉体和I类导热粉体，可显著增强该导热硅脂的导热性与耐使用性，但是会存在粘度增大的情况，添加助剂使该导热硅脂的粘度从30万厘泊降到10万厘泊以下，粘度明显降低，提高该导热硅脂的使用方便性。同时，还能提高该硅脂的稳定性，储存期间不易发生沉降和渗油。本专利技术进一步设置为：所述II类导热粉体为纳米碳黑、碳纳米管或者纳米石墨中的一种或者多种。通过采用上述技术方案，向基础硅油中添加II类导热粉体，可显著提高该导热硅脂的导热性，使其散热性能更强。II类导热粉体具体为纳米碳黑、碳纳米管或者纳米石墨中的一种或者多种，这些都是具有优异导热性能的热敏填料，少量添加则可大大提高该导热硅脂的导热性能，纳米碳黑价格便宜，导热性不如碳纳米管，碳纳米管导热性最佳但价格昂贵，综合成本考虑，可混合添加上述II类导热粉体。本专利技术进一步设置为：所述II类导热粉体的粒径为50~200nm。通过采用上述技术方案，选择粒径范围在50~200nm之间的II类导热粉体，纳米级的II类导热粉体具有优异的导热性能，少量添加即可提高导热硅脂的导热性，还可填充到微米级的I类导热粉体未填充到的二甲基硅油的缝隙间，使该导热硅脂的粘度与硬度均增强。本专利技术进一步设置为：所述I类导热粉体为氧化铝、氧化锌、氮化铝或者氮化硼中至少一种。通过采用上述技术方案，向上述混合体中加入I类导热粉体，I类导热粉体具体为氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼中的一种或者多种，众所周知，氧化铝、氧化锌是金属氧化物中导热性较好的填料，上述填料添加到二甲基硅油中，增加了该体系的导热性能。本专利技术进一步设置为：所述I类导热粉体的粒径为0.1~30μm。通过采用上述技术方案，为增加二甲基硅油的导热性能，需要添加大量的I类导热粉体，出于添加量与成本的考虑，选用微米级的I类导热粉体，其粒径均在0.1~30μm之间，这个范围内的I类导热粉体可快速使该导热硅脂具有一定粘性，方便该导热硅脂的制备。本专利技术进一步设置为：所述偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中至少一种。通过采用上述技术方案，基体为二甲基硅油，填料为I类导热粉体与II类导热粉体，为了改善基体树脂和填料之间的相容界面，需要添加偶联剂，偶联剂选取十二烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中至少一种，这些偶联剂对粉体类填料添加到二甲基硅油中可以起到较好地消除基体树脂和填料之间的界面缺陷，提高其整体稳定性。本专利技术进一步设置为：所述助剂为硅酸四乙酯、亚硅酸乙酯、四乙氧基硅烷中的一种或多种。通过采用上述技术方案，随着II类导热粉体、I类导热粉体的添加，该混合体系的粘度明显增大，粘度过大的导热硅脂不利于实际地使用，助剂为硅酸四乙酯、亚硅酸乙酯、四乙氧基硅烷中的一种或多种，少量添加则可明显降低导热硅脂的粘度，同时提高硅脂的储存稳定性，不易发生粉体沉降和表面渗油等现象。作为进一步优选：所述助剂为质量比为A:B:C的硅酸四乙酯、亚硅酸乙酯、四乙氧基硅烷。本专利技术还提供了一种低粘度的导热硅脂的制备方法：步骤1：按照二甲基硅油5~20质量份；偶联剂0.5~2质量份；助剂0.1~1质量份加入到双行星搅拌机中混合均匀；步骤2：将II类导热粉体5~15质量份加入到步骤2的混合液体中，待混合均匀；步骤3：将I类导热粉体50~80质量份加入到步骤1的混合液体中，待混合均匀；步骤4：将步骤3得到的混合液体充分搅拌并在高于-0.6Mpa条件下抽真空并脱泡处理。通过采用上述技术方案，按照上述导热硅脂的制备方法，先将基础油二甲基硅油、偶联剂与助剂添加到双行星搅拌机中，待混合液充分混合；然后，向混合液中添加I类导热粉体与II类导热粉体，分别增加导热硅脂的高强度与高导热性；混合均匀的混合液体在充分搅拌的同时在高于-0.6Mpa条件下抽真空脱泡处理，这样制得的导热硅脂粘度适中，延长其使用寿命，使其更耐用且具有优异的导热性能。综上所述，本专利技术的有益效果为：1、低粘度：少量增加硅酸乙酯类助剂，使该导热硅脂的粘度显著降低，提高该导热硅脂的实用性，同时，助剂还可消除粉体与硅油之间的界面缺陷，提高共混物的稳定性；2、高导热性：除添加I类导热粉体可起到导热的作用外，还添加II类导热粉体类填料，少量添加则可起到优异的导热性且在混合体系中分散均匀，稳定性强。从而，制备出具有低粘度的且具有优异导热性能的导热硅脂。完成本专利技术的必要方案及原理：在配方组分中，微米级的I类导热粉体增加了体系的粘度，起到提高导热硅脂强度的作用；纳米级的II类导热粉体可填补I类导热粉体未填充到的空隙中，使体系的强度进一步提高，提高耐使用性能，同时大大提高了该导热硅脂的导热性能；大量增加粉体填料之后，混合体系的粘度突增，不利于使用，添加硅酸乙酯类助剂，利用助剂与水发生缓慢的水解缩聚反应，生成具有低聚合度的交联产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低粘度的导热硅脂，其特征在于，包括以下重量份的组分：二甲基硅油：5~20质量份；I类导热粉体：50~80质量份；II类导热粉体：5~15质量份；偶联剂：0.5~2质量份；助剂：0.1~1质量份。

【技术特征摘要】
1.一种低粘度的导热硅脂，其特征在于，包括以下重量份的组分：
二甲基硅油：5~20质量份；
I类导热粉体：50~80质量份；
II类导热粉体：5~15质量份；
偶联剂：0.5~2质量份；
助剂：0.1~1质量份。
2.根据权利要求1所述的低粘度的导热硅脂，其特征在于：所述II类导热粉体为纳米碳黑、碳纳米管或者纳米石墨中至少一种。
3.根据权利要求2所述的低粘度的导热硅脂，其特征在于：所述II类导热粉体的粒径为50~200nm。
4.根据权利要求1所述的低粘度的导热硅脂，其特征在于：所述I类导热粉体为氧化铝、氧化锌、氮化铝或者氮化硼中至少一种。
5.根据权利要求4所述的低粘度的导热硅脂，其特征在于：所述I类导热粉体的粒径为0.1~30μm。
6.根据权利要求1所述的低粘度的导热硅脂，其特征在于：所述偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春方，李成春，倪丹丹，曾域，
申请(专利权)人：苏州柯仕达电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32