导热有机硅弹性体制造技术

本文公开了有机硅弹性体与羰基铁粉的混合物，其中的有机硅弹性体能够结合75重量％至90重量％的铁粉，同时出人意料地保持肖氏A范围内约40°至70°之间的弹性硬度。各向同性的铁粉能够向有机硅弹性体提供导热性和磁性，所述有机硅弹性体能够通过交联形成任意所需的最终形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导热有机硅弹性体优先权声明本申请要求于2016年2月29日提交的系列号为62/301009的美国临时专利申请(代理人案卷号12016017)优先权，该文通过引用纳入本文。专利
本专利技术涉及添加有羰基铁颗粒的有机硅弹性体混合物，并且涉及这些混合物的制造方法。专利技术背景聚合物已在各种行业中取代了其它材料。聚合物已取代玻璃以使破裂减至最少，减轻重量，并且降低制造和运输中的能耗。在另一些行业中，聚合物已取代金属以使腐蚀减至最少，减轻重量，并且提供大色块产品。可通过在高分子复合物最终成形前将母炼胶(masterbatch)添加至聚合物制品中来向热塑性或热固性组合物中添加各种功能性和装饰性添加剂。典型的是，在进入挤出或模塑机械加工时，将母炼胶添加至聚合物基料树脂以及任选的其它组分中。将母炼胶充分熔混入树脂中允许母炼胶中的浓缩添加剂均匀地分散入聚合物树脂中，使得高分子复合物在最终聚合物制品中具有始终如一的性能属性。导热微粒属于功能性或装饰性添加剂中的一种。专利技术概述本领域所需的是一种含有功能性添加剂且优选提供导热添加剂的有机硅弹性体复合物。本专利技术意外发现，在有机硅弹性体中使用羰基铁颗粒能够提供优异的穿透平面热导率。本专利技术的一个方面是一种有机硅弹性体混合物，其包含：(a)有机硅弹性体；和(b)分散于有机硅弹性体中的约60重量％至约90重量％的羰基铁颗粒，其中，有机硅弹性体混合物在利用有机硅交联剂交联后具有约0.8W/mK至约2.5W/mK之间的穿透平面热导率。各个特征将会通过对本专利技术实施方式的描述而变得显而易见。专利技术实施方式有机硅弹性体任意有机硅弹性体都是可用作本专利技术混合物中的粘合剂或基质的候选材料。有机硅弹性体是市场所熟知的，可根据处理和性能属性进行选择。市售可得的有机硅弹性体有：苯基化有机硅，如聚甲基苯基硅氧烷和聚二甲基/甲基苯基硅氧烷；聚二乙基硅氧烷；氟化有机硅；环氧官能化聚二甲基硅氧烷、氨基官能化聚二甲基硅氧烷、羧基官能化聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯官能化聚二甲基硅氧烷；以及最流行且优选使用的有机硅：聚二甲基硅氧烷(PDMS)。PDMS可以未经强化或经过强化的状态使用，这取决于性能属性。有机硅弹性体的商业供应商包括瓦克化学有限公司(Wacker，布格豪森，德国)和蓝星股份有限公司(Bluestar，里昂，法国)。导热微粒添加剂尽管氮化硼是一种广为人知的导热微粒添加剂，但已证明其负载至有机硅弹性体中的量对于市场所需的有机硅弹性体热导率而言是不充分的。已发现羰基铁粉能够对有机硅弹性体发挥优异的导热添加剂作用。羰基铁是一种高纯度的铁，其通过纯化五羰基铁的化学分解来制备。其一般具有灰色粉末的外观，由球状微粒组成。这些微粒的直径可在约1μm至约10μm的范围内，优选在约3μm至约5μm的范围内。表1分别显示了可在本专利技术中使用的组分的可接受的、令人满意的以及优选的范围，全部以总混合物的重量％(wt.％)表示。所述混合物可包含这些组分，或基本上由这些组分组成，或由这些组分组成。还可考虑将上述范围端点之间的任意数值作为一个范围的端点，从而在表1可能的范围内将所有可能的组合都考虑为可用于本专利技术的候选混合物。由于来自有机硅弹性体的羰基铁颗粒在密度上存在巨大差异，确定可接受的、令人满意的以及优选范围内的体积是重要的。表2分别显示了可在本专利技术中使用的组分的可接受的、令人满意的以及优选的范围，全部以总混合物的重量％(wt.％)表示。所述混合物可包含这些组分，或基本上由这些组分组成，或由这些组分组成。还可考虑将上述范围端点之间的任意数值作为一个范围的端点，从而在表2可能的范围内将所有可能的组合都考虑为可用于本专利技术的候选混合物。认为表1和表2中所示的都是混合物，因为它们可起到在之后稀释入更多有机硅弹性体中的母炼胶的作用，或者起到完全负载复合物的作用。混合物的制造本专利技术的混合物的制备并不复杂。本专利技术的混合物可通过以下方式来制造：使用在环境温度(约20℃)下操作的双辊轧机，以背面和正面混合速度均为30±5rpm的混合速度来制备羰基铁粉分散于有机硅弹性体中的料板。组分的添加顺序为弹性体，随后是铁粉，然后是交联剂。出于测试目的，可在约190℃下对有机硅弹性体料板施加6分钟约20公吨的力，已将其加压固化成厚度2mm的扁块。处于制造目的，可在更大规模中使用相似的批料加压固化操作。有机硅弹性体热固成形领域的普通技术人员(PHOSITA)可在有机硅弹性体固化中应用各种产品最终塑形方法。有机硅弹性体混合物及其用途本专利技术混合物的卓越之处在于，它们能够承受很高的负载，提供优异的穿透平面热导率性质，并且出人意料地将弹性性质保持在肖氏A硬度范围内。使用购自C-Therm科技有限公司(弗雷德里顿，新不伦瑞克省，加拿大(ctherm.com))的“C-TermTci”热导分析仪测得，就2mm厚度的扁块而言，本专利技术混合物固化后的穿透平面热导率在约0.4W/mK至约5W/mK的范围内，优选在约0.8W/mK至约2.5W/mK的范围内。C-ThermTCi热导分析仪基于改性瞬态平面热源技术。其使用能够向试样提供瞬时恒定热源的单侧界面热反射比传感器。直接且快速测量热导率和溢出率，提供试样材料热特征的详细概览。更多信息请参见ctherm.com/products/tci_thermal_conductivity/。按照DINEN53504使用肖氏A硬度范围进行测量，本专利技术混合物固化后的硬度可在约1度至约90度肖氏A的范围内，优选在约40度至约70度肖氏A的范围内。使用羰基铁粉的另一个优势在于铁自身的磁性。因此，本专利技术的混合物可被制成热固性有机硅弹性体的聚合物制品，其能够提供导热性和磁性性质，后者可用于电磁干扰(EMI)或射频干扰(RFI)方面。羰基铁颗粒的球形属性能够提供各向同性的性能。混合物还可含有一种或更多种常规塑料添加剂，其用量足以使有机硅弹性体混合物获得所需的加工性质或性能。添加剂的量不应造成添加剂的浪费，或者在研磨或固化过程中损害混合物的加工或性能。热塑性塑料化合领域的技术人员无需过度实验，仅参考一些论文、例如来自“塑料设计库”(PlasticsDesignLibrary)(elsevier.com)的塑料添加剂数据库(PlasticsAdditivesDatabase)(2004)，就能够从许多不同类型的添加剂中选择来加入本专利技术的复合物中。任选的添加剂的非限制性例子包括：粘合促进剂；杀生物剂(抗菌剂、杀真菌剂和防霉剂)；抗雾化剂；防静电剂；粘合剂、起泡剂和发泡剂；分散剂；填料、纤维和增链剂；阻燃剂；烟雾抑制剂；冲击改性剂；引发剂；自润滑剂；云母；着色剂、特效颜料和染料；增塑剂；加工助剂；脱模剂；硅烷偶联剂、钛酸盐和锆酸盐偶联剂；滑爽剂和抗粘连剂；稳定剂；硬脂酸酯/硬脂酸盐；紫外线吸收剂；粘度调节剂；除水剂；PE蜡；催化剂减活剂以及它们的组合。最终有机硅弹性体复合物可结合任一种或更多种任选的功能性添加剂包含任一种或更多种所述的有机硅弹性体树脂、提供导热性和任选的磁性的羰基铁颗粒，或者结合任一种或更多种任选的功能性添加剂，基本上由任一种或更多种所述的有机硅弹性体树脂、提供导热性和任选的磁性的羰基铁颗粒组成，或者结合任一种或更多种任选的功能性添加剂，由任一种或更多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机硅弹性体混合物，其包含：(a)有机硅弹性体；和(b)分散于所述有机硅弹性体中的约60重量％至约90重量％的羰基铁颗粒，其中，所述有机硅弹性体混合物在利用有机硅交联剂交联后具有约0.8W/mK至约2.5W/mK之间的穿透平面热导率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.29 US 62/301,0091.一种有机硅弹性体混合物，其包含：(a)有机硅弹性体；和(b)分散于所述有机硅弹性体中的约60重量％至约90重量％的羰基铁颗粒，其中，所述有机硅弹性体混合物在利用有机硅交联剂交联后具有约0.8W/mK至约2.5W/mK之间的穿透平面热导率。2.如权利要求1所述的有机硅弹性体混合物，其特征在于，还包含附加的有机硅弹性体，使羰基铁粉的含量降至低于60重量％。3.如权利要求1或2所述的有机硅弹性体混合物，其特征在于，所述有机硅弹性体是经过强化的或未经强化的。4.如权利要求3所述的有机硅弹性体混合物，其特征在于，所述强化是利用热解法二氧化硅进行强化。5.如权利要求3所述的有机硅弹性体混合物，其特征在于，所述有机硅弹性体选自下组：聚二甲基硅氧烷；环氧官能化聚二甲基硅氧烷、氨基官能化聚二甲基硅氧烷、羧基官能化聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯官能化聚二甲基硅氧烷；苯基化有机硅；聚二乙基硅氧烷；氟化有机硅以及它们的组合。6.如前述权利要求中任一项所述的有机硅弹性体混合物，其特征在于，所述混合物还包含有机硅交联剂。7.如前述权利要求中任一项所述的有机硅弹性体混合物，其特征在于，所述羰基铁颗粒是各向同性的，且以约75重量％至约90重量％的量存在。8.如前述权利要求中任一项所述的有机硅弹性体混合物，其特征在于，所述混合物还包含氮化硼颗粒。9.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·拉宾德拉纳特，
申请(专利权)人：吉斯帝专业色散股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US