导热硅胶组合物和导热硅胶材料以及导热硅胶片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种导热硅胶组合物，所述导热硅胶组合物含有导热剂，有机硅胶及其他助剂；所述导热剂由导热填料、多层石墨烯及偶联剂构成，其中，所述导热填料在导热剂中的含量为75-86wt%，所述多层石墨烯在导热剂中的含量为2-13wt%，所述偶联剂在导热剂中的含量为1-2.4wt%。该导热硅胶组合物流动性好、填充量高，所制备的导热硅胶片具有较高的导热性和低的热膨胀系数。本发明专利技术还提供了一种导热硅胶片的制备方法及根据该方法制得的导热硅胶片。

Thermally conductive silica gel composition and heat conductive silica gel material, and thermally conductive silicon film and process for producing the same

The present invention provides a conductive silica gel composition, the thermal conductivity of silicone compositions containing conductive agent, organic silicon and other additives; the conductive agent is composed of conductive filler and multilayer graphene and coupling agent, the content of the conductive filler in conductive agent is 75-86wt%, the content of multilayer graphene in thermal conductivity the agent is 2-13wt%, the content of coupling agent in thermal agent for 1-2.4wt%. The heat conducting silica gel combination has good dynamic performance and high filling capacity, and the prepared heat conductive silica gel has higher thermal conductivity and lower coefficient of thermal expansion. The invention also provides a method for preparing a heat conducting silicon film and a heat conducting silica gel sheet made according to the method.

【技术实现步骤摘要】
导热硅胶组合物和导热硅胶材料以及导热硅胶片及其制备方法
本专利技术涉及一种导热硅胶组合物、有所述导热硅胶组合物制备得到的导热硅胶材料、一种导热硅胶片的制备方法、由该方法制备得到的导热硅胶片。
技术介绍
随着微电子技术的发展，电子元件向薄、轻、小、多功能化方向发展，元件组装密度越来越高，发热元件的散热已成为一个突出问题。如果积聚的热量不能及时散出，将导致元件工作温度升高，直接影响到各种高精密设备的寿命和可靠性。因此，为了更好降低设备的热阻，提高整体传热能力，需要在传热部件和散热部件之间使用热界面材料。导热硅胶材料既是其中一种具有优异绝缘性、传热性能材料。目前，制备导热硅胶材料的一个重要途径是将导热填料如氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化锌、氧化镁等填充到合成橡胶——如有机硅中。但是，硅胶导热材料同样存在热膨胀系数较大的问题，将会对电子元件的组成部分造成较大压力，导致元件变形、损坏，因此如何降低膨胀系数是导热硅胶材料面临的重要问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种导热硅胶组合物，含有导热剂，偶联剂，有机硅胶及其他助剂；所述导热剂由导热填料、多层石墨烯及偶联剂构成，其中，以导热剂总重量为基准，所述导热填料含量为75-86wt%，所述多层石墨烯的重量比为2-13wt%。所述多层石墨烯是由多个单层石墨烯按照一定的方式排列而成的多成石墨烯，通常情况下，所指多层石墨烯为1-10层单层石墨烯构成。由于多层石墨烯具有较大的比表面积大，专利技术人通过大量实验发现，当与导热填料按照一定比例配合作为导热材料时，多层石墨烯与基体接触的比表面积大，导致相互作用力增大，对硅油树脂分子的牵制力加强，抑制了基体的热膨胀的特性，从而能够降低导热硅胶材料的热膨胀系数；同时，使用偶联剂对导热剂中的导热填料和多层石墨烯等多种粉体进行偶联，可以在提高导热剂填充量的同时不会降低导热硅胶的流动性；并使导热硅胶的热膨胀系数得到进一步降低，有效改善导热材料热变形而对电子元件造成挤压问题。本专利技术还提供了一种由上述导热硅胶组合物中的各组分进行混合并固化得到的导热硅胶材料。本专利技术还提供了一种导热硅胶片的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将偶联剂加入水或者有机溶剂中制备偶联剂溶液，在偶联剂溶液中依次加入导热剂和多层石墨烯，搅拌，抽滤，烘干，得到导热剂材料；（2）将步骤（1）中得到的导热剂与有机硅胶以及其他助剂混合，搅拌，抽真空后硫化成型。本专利技术还提供了由上述方法制备得到的导热硅胶片。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供的导热硅胶组合物含有导热剂，有机硅胶及其他助剂；所述导热剂由导热填料、多层石墨烯及偶联剂构成，其中，导热填料在导热剂中的含量为75-86wt%，多层石墨烯在导热剂中的含量为2-13wt%，偶联剂在导热剂中的含量为1-2.4wt%。。本专利技术所述的导热剂主要由具有导热性能的粉体材料构成，添加入特定比例的多层石墨烯可以获得降低导热硅胶材料的热膨胀系数的效果。多层石墨烯的粒径在1-20μm时，效果尤佳。导热剂中使用的导热填料为氮化硼、氮化铝、氧化铝、金粉、银粉中的一种或几种。导热填料的粒径在0.2-50μm范围时效果尤佳。多层石墨与导热填料粒径太小易导致粉末的团聚，颗粒太大会导致粉末的填充体积减少，粉体之间的空隙增多，不利于性能的提高。同时，使用偶联剂对导热剂中的导热填料和多层石墨烯等多种粉体进行偶联，可以使导热剂与硅胶基体充分混合，利用偶联剂的桥接作用，其分子中的一部分基团与硅橡胶有亲和力，另一部分与导热填料有亲和力，这些亲和力是由分子间力与化学键提供的，因此可以在提高导热剂填充量的同时不会降低导热硅胶的流动性；更进一步，由于分子力的牵引作用使导热硅胶的热膨胀性得到降低。所述偶联剂的种类没有特别限制，从原料易得性的角度考虑，可以为：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。其中，所述硅烷偶联剂的实例包括但不限于：十六烷基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷等中的至少一种；所述钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯等中的至少一种；所述铝酸酯偶联剂为二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，如重庆嘉世泰有限公司生产的铝酸酯偶联剂F-1，F-2。使用偶联剂具体处理过程如下：将偶联剂用水或无水乙醇溶剂稀释至使质量分数为1.5%的偶联剂溶液，在高速搅拌状态下将导热填料及多层石墨烯加入偶联剂溶液中，在60-70℃的油浴中保温10-30min，反应完毕抽滤烘干。本专利技术对所述导热硅胶组合物中的各组分含量没有特别地限定，例如所述导热剂的含量为78-90wt%，优选80~85wt%；所述有机硅胶10-20wt%，优选15-20wt%；所述其他助剂的含量为1-2wt%，优选1.5-2wt%。所述有机硅胶是指含有Si-C键、且至少有一个有机基团是直接与硅原子相连的化合物。具有低粘度、绝缘性能好、导热系数高的特性。从原料易得性的角度考虑，所述有机硅胶的实例包括但不限于：乙烯基硅油、甲基硅油、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅树脂中的一种或几种。此外，所述有机硅树脂的数均分子量可以为5000-50000，优选20000-40000。所述其他助剂为固化剂、催化剂、交联抑制剂中的一种或几种。所述固化剂为脂肪族胺类和/或芳族胺类固化剂，所述脂肪族胺类固化剂为乙烯基三胺、乙二烯三胺（DETA）、氨乙基哌嗪中的一种或几种，所述芳族胺类固化剂为间苯二胺(m-PDA)、二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯甲烷（DDM)中的一种或几种，可以使液态的基体材料固化。所述催化剂为硅氢加成催化剂，具体为氯铂酸络合物，如：氯铂酸的异丙醇络合物、氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物、氯铂酸的四氢呋喃络合物等中的至少一种。本专利技术对所述交联抑制的种类没有特别地限定，可以为现有的各种能够在室温或低于室温的温度下延迟硅氢加成反应的物质，具体地，可以为剂吡啶、丙烯腈、2-乙烯基异丙醇、全氯乙烯、苯并三氮唑、烯基硅氧烷等中的至少一种。此外，为了改善所述导热硅胶组合物的性能或赋予所述导热硅胶组合物以新的性能，本专利技术提供的导热硅胶组合物还可以含有抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂和润滑剂中的至少一种助剂。此外，上述助剂的含量均可以为本领域的常规选择。本专利技术对所述抗氧剂的种类没有特别地限定，例如，可以为受阻酚型抗氧剂和/或亚磷酸酯型抗氧剂。所述受阻酚型抗氧剂的实例包括抗氧剂1098和1010（Ciba公司生产的抗氧剂），其中抗氧剂1098的主要成分为N,N′-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，抗氧剂1010的主要成分为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇。所述亚磷酸酯型抗氧剂的例子有抗氧剂168（Ciba公司生产的抗氧剂），它的主要成分为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。本专利技术对所述热稳定剂的种类没有特别地限定，例如，可以为含锡热稳定剂和/或含铅热稳定剂。具体地，所述含锡热稳定剂的实例包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热硅胶组合物，其特征在于，所述导热硅胶组合物含有导热剂，有机硅胶及其他助剂；所述导热剂由导热填料、多层石墨烯及偶联剂构成，其中，所述导热填料在导热剂中的含量为75‑86wt%，所述多层石墨烯在导热剂中的含量为2‑13wt%，所述偶联剂在导热剂中的含量为1‑2.4wt%。

【技术特征摘要】
1.一种导热硅胶组合物，其特征在于，所述导热硅胶组合物含有导热剂，有机硅胶及其他助剂；所述导热剂由导热填料、多层石墨烯及偶联剂构成，其中，所述导热填料在导热剂中的含量为75-86wt%，所述多层石墨烯在导热剂中的含量为2-13wt%，所述偶联剂在导热剂中的含量为1-2.4wt%。2.根据权利要求1所述的导热硅胶组合物，其特征在于，所述导热剂的含量为78-90wt%，所述有机硅胶的含量为10-20wt%，所述其他助剂的含量为1-2wt%。3.根据权利要求1所述的导热硅胶组合物，其特征在于，所述有机硅胶为乙烯基硅油、甲基硅油、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅树脂中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的导热硅胶组合物，其特征在于，所述其他助剂为固化剂、催化剂、交联抑制剂中的一种或几种；所述固化剂为脂肪族胺类和/或芳族胺类固化剂，所述脂肪族胺类固化剂为乙烯基三胺、乙二烯三胺、氨乙基哌嗪中的一种或几种，所述芳族胺类固化剂为间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、4，4’-二氨基二苯甲烷中的一种或几种；所述催化剂为氯铂酸络合物，所述氯铂酸络合物为氯铂酸的异丙醇络合物、氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物、氯铂酸的四氢呋喃络合物中的一种或几种；所述交联抑制剂为吡啶、丙烯腈、2-乙烯基异丙醇、全氯乙烯、苯并三氮唑、烯基硅氧烷中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的导热硅胶组合物，其特征在于，所述导热填料为氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：周维，毛碧峰，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44