一种高导热硅橡胶组合物制造技术

本发明专利技术提供一种高导热硅橡胶组合物，其包括以下质量份的组分：乙烯基硅油100份，含氢硅油4.0～11.0份，导热粉体800～2400份，双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯为导热粉体填充量的1％～5％，铂金催化剂0.01～0.05份，抑制剂0.01～0.08份。本发明专利技术的导热硅橡胶组合物室温下具有导热粉体填充量高、施工操作性好的特点，其固化物具有良好的导热性能和力学性能，可用作电子电器领域的导热界面材料。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热硅橡胶组合物
本专利技术属于有机硅领域，涉及一种高导热硅橡胶组合物。
技术介绍
导热硅橡胶因具有良好的导热性能及有机硅材料良好的耐高低温性、耐化学腐蚀性等性能，成为目前最常用的导热高分子材料，广泛应用于LED照明、消费电子、新能源汽车、通讯设备等领域。目前，导热硅橡胶通常通过在硅橡胶基体中加入导热粉体而制得，导热粉体通常包括氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼和碳化硅等。当导热粉体填充量较小时，填料粒子分散在硅橡胶基体中，彼此之间不接触，此时复合材料的热导率提高不明显，当导热粉体的填充量增加到一定值时，填料粒子之间会相互接触，形成导热链或导热网，能明显提高复合材料的热导率，然而大量的填充导热粉体，会造成粘度大幅上升，加工流动性变差，力学性能变差。为改善上述问题，主要技术途径是通过对导热粉体颗粒表面进行有机化改性，目前常用的改性方法有：(1)采用偶联剂对导热粉体进行表面改性，例如，公开号为CN104231631A的中国专利申请公开了一种高性能导热硅橡胶，其采用硅烷偶联剂对氧化铝/氮化铝组合物进行表面处理，所制得的硅橡胶导热系数高且稳定，加工性能好。然而，由于这种小分子偶联剂的分子链很短，用其处理无机填料时，其与高分子材料基体的结合较弱，与高分子材料基体相容性较差，难以实现较大的填充量，从而难以大幅度提高复合材料的热导率，同时会影响复合材料的力学性能和热稳定性。(2)采用有机分散剂对导热粉体进行表面改性处理，公开号为CN107118289A的中国专利申请公开了一种无机粉体的表面改性剂，该表面改性剂为端羟基聚乙烯改性的聚硅氧烷，烷氧基在改性过程中水解产生的Si-OH和取代基上胺基可以和各类无机粉体表面通过氢键等发生牢固的作用，使改性剂包覆在粉体表面，聚乙烯基链段则能提供亲油性，这种表面改性剂能够改善无机粉体在聚合物基体中的分散性，提高聚合物中无机粉体的填充量，降低混合体系的加工粘度，提高力学性能。然而由于羟基、胺基等极性基团之间同性相斥，其在粉体粒子表面的吸附量有限，从而限制了分散效果。(3)将改性剂以化学键的方式牢固接枝在粉体粒子上，公开号为CN106590067A的中国专利申请公开了一种高水分散稳定性氧化铝粉体的资源化改性方法，其以自制的复合改性剂在氧化铝粉体表面发生接枝反应，这种改性方法中复合改性剂的一端有可以与粒子表面基团反应的官能团，而另一端则可以伸展在介质中，产生阻碍，并能与介质有一定的相溶性，从而实现氧化铝粉体的表面包覆和表面改性效果，这种化学接枝改性方法虽然能在一定程度上改善粉体与介质的相容性和在介质中的分散稳定性，但都涉及到自由基引发的表面聚合反应，反应过程较难控制，容易发生团聚而影响分散效果。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术提供了一种高导热硅橡胶组合物，即通过双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯对导热粉体进行表面改性，有效提高了硅橡胶中导热粉体的填充量，改善了硅橡胶组合物的施工操作性，所得固化物能够获得良好的导热性能和力学性能，可用作LED、电子电器、汽车工业、航空航天等领域散热部位的封装材料、涂覆材料、粘结材料及热传导材料等。本专利技术所提供的硅橡胶组合物，包含以下质量份的组分：乙烯基硅油100份，含氢硅油4.0～11.0份，导热粉体800～2400份，双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯为导热粉体填充量的1％～5％，铂金催化剂0.01～0.05份，抑制剂0.01～0.08份。根据本专利技术提供的组合物，其中，双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯的结构式为：其中，r为10～100的整数。双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯是一种双子型表面活性剂，其在粉体表面包覆示意图如图1。相较于小分子烷基有机硅偶联剂，其有机硅链段能够提供其在硅橡胶基体中更好的相容性，酯基与导热粉体粒子表面形成氢键，可以避免小分子偶联剂与有机硅基体相容性差的问题，提高有机硅基体中导热粉体的填充量，同时其不含有氮化物避免了对体系中铂金催化剂的影响；相较于单链型表面活性剂，其依靠连接基将两个单链有机硅表面活性剂的头基通过化学键连接在一起，使两个表面活性剂分子的距离缩短，减小了相同电性头基之间的静电排斥，促进了其在导热粉体表面的紧密排列，从而使导热粉体更加均匀地分散在硅橡胶基体中；相较于化学接枝改性方法，其不存在聚合反应，改性效果更容易控制。因此，以这种双子型表面活性剂对导热粉体进行改性处理，可以较大程度地提高导热粉体在硅橡胶基体中的填充量，进而大幅度提高导热硅橡胶的热导率，改善导热硅橡胶的力学性能。根据本专利技术提供的组合物，其中，所述的双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯的制备基于以下的化学反应方程式：其具体过程为：首先，根据反应式Ⅰ，在乙醇钠的催化作用下，3-丁烯酸烷基酯与1，6-二溴己烷发生取代反应，得到乙烯基烷基酯，此反应产率较高(≥85％)；然后按照反应式Ⅱ，在氮气氛围下，将以上反应产物与含氢硅油在铂金催化下发生硅氢加成反应，得到双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯。所述双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯双子型表面活性剂的用量以充分包覆粉体表面为宜。对于不同粒径的粉体，由于比表面积不同，所需的双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯双子型表面活性剂的用量也不同，对于本专利技术优选的粉体颗粒，双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯的优选用量为导热粉体1％～5％质量份。通常随着导热粉体填充量的增加或者随着导热粉体粒径的减少，需要的双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯双子型表面活性剂的用量增多。根据本专利技术提供的组合物，其中，乙烯基硅油选自侧乙烯基硅油或端乙烯基硅油的的一种或两种，其中，侧乙烯基硅油的分子结构式如下：Me3SiO(Me2SiO)m[(CH2＝CH)MeSiO]nSiMe3(Ⅱ)所述的端乙烯基硅油的分子结构式如下：H2C＝CH-SiMe2O(Me2SiO)wMe2Si-CH＝CH2(Ⅲ)其中，m、n和w分别为大于1的整数；乙烯基硅油中乙烯基含量和粘度主要是控制成品的强度和硬度，本专利技术优选乙烯基硅油的乙烯基含量为0.40％～1.90％，25℃粘度为200～5000mPa·s。在硅氢加成反应中，通常含氢硅油中氢与乙烯基硅油中乙烯基的摩尔比在1.2～2.0之间，因此，配方中乙烯基的含量决定了其固化物的交联密度，通常对于相同粘度的乙烯基硅油，乙烯基的含量越大，其固化物的交联密度越大，强度和硬度越高；乙烯基硅油的粘度除了影响固化物的力学性能，同时需要考虑其对组合物中导热粉体的填充量的影响，对于高填充的组合物，乙烯基硅油的粘度要尽量小，而较低填充时，乙烯基硅油的粘度可以大一些，以确保所制备的组合物的施工操作性。根据本专利技术提供的组合物，其中，端含氢硅油的分子结构式如下：HMe2SiO(SiMe2O)ZSiMe2H(Ⅳ)所述的含氢硅油的分子结构式如下：SiMe3O(SiMe2O)p(SiHMeO)qSiMe3(Ⅴ)其中，z、p和q为大于1的整数；含氢硅油的含氢量决定其在基料中的添加比例及后续的硫化速度和最终产品的硬度，随着含氢量的提高，硫化速度加快，产品硬度增加，因此，为了控制硫化速度，得到本专利技术所述的高导热硅橡胶组合物，优选含氢硅油的含氢量为0.18％～1.58％，25℃的粘度为15～200mPa·s。导热粉体颗粒太细，在硅橡胶基体中的分散差，容易导致体系粘度上升，而颗粒太粗会影响固化物表面的光滑性，因此，导热粉体为D50为1～50μm的球型或非球形氧化铝、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热硅橡胶组合物，其包括(质量份)乙烯基硅油100份，含氢硅油4.0～11.0份，导热粉体800～2400份，双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯为导热粉体填充量的1％～5％，铂金催化剂0.01～0.05份，抑制剂0.01～0.08份。

【技术特征摘要】
1.一种高导热硅橡胶组合物，其包括(质量份)乙烯基硅油100份，含氢硅油4.0～11.0份，导热粉体800～2400份，双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯为导热粉体填充量的1％～5％，铂金催化剂0.01～0.05份，抑制剂0.01～0.08份。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，双聚硅氧烷丁烯酸烷基酯的结构式为：其中，r为10～100的整数。3.根据权利要求1所述的组合物，其中，乙烯基硅油选自侧乙烯基硅油或端乙烯基硅油的的一种或两种，所述的乙烯基硅油的乙烯基含量为0.40％～1.90％，25℃粘度为200～5000mPa·s，其中，所述的侧乙烯基硅油的分子结构式如下：Me3SiO(Me2SiO)m[(CH2＝CH)MeSiO]nSiMe3(Ⅱ)所述的端乙烯基硅油的分子结构式如下：H2C＝CH-SiMe2O(Me2SiO)wMe2Si-CH＝CH2(Ⅲ)其中，m、n和w分别为大于1的整数。4.根据权利要求1所述的组合物，其中，端含氢硅油的分子结构式如下：HMe2SiO(SiMe2O)ZSiMe2H(Ⅳ)所述的含氢硅油的分子结构式如下：SiMe3O(SiMe2O)p(SiHMeO)qSiMe3(Ⅴ)其中，z、...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢秋影，姜宏伟，
申请(专利权)人：佛山市三水铠潮材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44