一种高性能有机硅材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高性能有机硅材料，包括如下制备原料：硅油、导热粉体填料、低模量助剂、耐高温助剂、交联剂和铂金催化剂；所述硅油与所述导热粉体填料的质量比为95‑105：950‑1050，所述导热粉体填料与所述低模量助剂的质量比为100：1‑2，所述硅油、所述耐高温助剂、所述交联剂、所述铂金催化剂的质量比依次为100：0.1‑1：5‑12：0.1‑0.2。本发明专利技术属于有机硅技术领域，本发明专利技术提供的导热有机硅材料在高温条件下的散热长期稳定性好，低模量，易贴合间隙，热阻低，不渗油，无挥发，可自动化点胶施工，为电子电器发热元器件和散热器件或设备之间提供更好的界面导热材料。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能有机硅材料及其制备方法
本专利技术属于有机硅
，尤其涉及一种高性能有机硅材料及其制备方法。
技术介绍
随着电子电器行业的日益发展，电子产品向高集成，大功率和小型微型化不断更新换代以满足新兴市场的需求。然而，高集成、大功率和小型微型化会使电子元器件单位面积上产生的热量急剧增多，如果不及时传导出去，电子电器产品的使用性能及寿命都将受到严重的影响。为此，在电子电器产品的设计与制作中，为了将芯片等发热元器件产生的热量及时散出，通常会加装散热器来加速散热，但散热器与发热元器件之间往往存在间隙，间隙空气具有很大的热阻，严重影响散热器的作用发挥，目前常用的技术方法是采用界面导热材料填充间隙部位，降低发热元器件与散热器之间的热阻，及时将热量散发掉，从而保证设备的稳定正常运行。传统的界面导热材料有导热硅脂和导热垫片两种。导热硅脂通常是采用低粘度硅油与导热粉体填料混合而成的一种永不固化材料，其易于多种操作方式、能够设备快速生产，可以刮得很薄，从而降低热阻并且节约成本，但硅油与导热粉体填料之间没有化学反应交联，使得硅脂在长期使用尤其高温下长期使用后，硅油会慢慢游离出来，导致硅脂变干裂而进入空气，大大增加了传热热阻，散热稳定性较差，严重影响电子电器产品设备的使用寿命。中国专利申请CN105400202公开了一种氮化硼/石墨烯复合导热硅脂，各组分及质量份数组成为：甲基苯基硅油10～30份，改性氮化硼/石墨烯复配导热填料60～90份，硅烷偶联剂为导热填料的3％～8％，交联剂为甲基苯基硅油的0.1％～1％，结构改善助剂0.1～1份，抗氧剂0.1～1份；虽然具有高导热系数的优点，但存在渗油的问题，长期使用后会导致散热效果明显降低。导热垫片的出现较好的解决了导热硅脂长期受热后的干裂粉化弊端，但导热垫片厚度较硅脂大，热阻较大，同时导热垫片不能用于设备快速生产施工，会增加施工成本。随着电子产品整机小型化及大功率化的快速发展，发热组件温度不断升高，对界面导热材料需求进一步提升，要求也更加苛刻。提供一种既具有高温条件下的稳定高效散热性能又能实现自动化快速施工的界面导热材料具有重要意义。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题(渗油、长期散热稳定性不够理想)，专利技术人通过大量试验对有机硅材料的组分进行筛选和复配，预料不到的发现：通过添加少量低模量助剂，可改变导热粉体的表面极性，有助于导热填料的导热网链形成，提高与硅油的相容性，还能够实现导热有机硅材料固化后低硬度和低模量的性能，高温条件下的散热长期稳定性好，低模量，易贴合间隙，热阻低，不渗油，无挥发，可自动化点胶施工，为电子电器发热元器件和散热器件或设备之间提供更好的界面导热材料。基于上述发现，从而完成本专利技术。本专利技术的目的将通过下面的详细描述来进一步体现和说明。一种高性能有机硅材料，其特征在于：包括如下制备原料：硅油、导热粉体填料、低模量助剂、耐高温助剂、交联剂和铂金催化剂；所述硅油与所述导热粉体填料的质量比为95-105：950-1050，所述导热粉体填料与所述低模量助剂的质量比为100：1-2，所述硅油、所述耐高温助剂、所述交联剂、所述铂金催化剂的质量比依次为100：0.1-1：5-12：0.1-0.2。上述制备原料的成分和用量范围，是专利技术人通过大量试验确定的。采用上述技术方案，通过添加少量低模量助剂，可改变导热粉体的表面极性，有助于导热填料的导热网链形成，提高与硅油的相容性，还能够实现导热有机硅材料固化后低硬度和低模量的性能，高温条件下的散热长期稳定性好，低模量，易贴合间隙，热阻低，不渗油，无挥发，可自动化点胶施工，为电子电器发热元器件和散热器件或设备之间提供更好的界面导热材料。而现有技术则主要是通过添加交联剂来实现低模量，但是在高温条件下，低模量无法稳定保持。此外，本专利技术所添加的耐高温助剂属于有机硅金属络合物，其与基础硅胶聚合物相容性好，加入到本专利技术的有机硅材料体系中，显著提高了耐高温性能，制备的高性能有机硅材料可在260℃下长期使用，导热材料不会出现龟裂、粉化等问题，有效保证了高温条件下的长期散热稳定性。优选地，所述硅油与所述导热粉体填料的质量比为95-105：900-1050，所述导热粉体填料与所述低模量助剂的质量比为100：0.7-1.5，所述硅油、所述耐高温助剂、所述交联剂、所述铂金催化剂的质量比依次为100：0.2-0.8：8-12：0.12-0.18。优选地，所述低模量助剂选自羟基乙烯基硅油、烷氧基乙烯基硅油或其组合物，粘度为1-20cp。有机硅材料
中，羟基乙烯基硅油和烷氧基乙烯基硅油通常被用作粘接助剂。专利技术人通过创造性劳动发现，通过在本专利技术的有机硅材料体系中，添加少量羟基乙烯基硅油和/或烷氧基乙烯基硅油作为低模量助剂，其粘度很低，含有或生成的羟基可以与导热填料粉体表面羟基反应，改变粉体表面极性，提高与硅油相容性，确保在混料时能够降低物料粘度，提高导热填料粉体的分散效果和填充率，有助于导热填料的导热网链形成；另一方面羟基乙烯基硅油和/或烷氧基乙烯基硅油又含有乙烯基基团，在硅油和交联剂发生交联反应时，能部分参与到交联反应中去，使基础聚合物分子链线性加长，然后通过支化交联来改变网络拓扑结构，达到交联点密度及分布可控的目的，有助于实现导热有机硅材料固化后低硬度和低模量的性能，同时该低模量基础聚合物网络通过羟基乙烯基硅油和/或烷氧基乙烯基硅油与导热填料粉体进行化学连接，从而使制得的导热有机硅材料同时具有低模量、导热性能稳定、不渗油和无挥发等优点。更优选地，所述低模量助剂由羟基乙烯基硅油和烷氧基乙烯基硅油以4-10:1的质量比组成，粘度为1-16cp。低模量助剂由羟基乙烯基硅油和烷氧基乙烯基硅油以4-10:1的质量比组成时，100％定伸应力更低，低模量效果更佳。优选地，所述耐高温助剂选自有机硅铜络合物、有机硅铝络合物、有机硅铁络合物和有机硅锆络合物中的一种或多种。优选地，所述硅油为甲基乙烯基硅油、苯基乙烯基硅油或其组合物，粘度为250-1000cp。优选地，所述导热粉体填料选自氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、氮化铝、石墨烯、铝粉和碳纳米管粉体中的一种或多种，其粒径为0.1-100μm。更优选地，粒径为1-20μm，形状为球型。更优选地，所述导热粉体填料由氧化铝和氮化硼以90：2的质量比组成，或由氧化铝和氧化锌以4：1的质量比组成，或由氧化铝和石墨烯以90：2的质量比组成。优选地，所述交联剂由端含氢硅油和侧含氢硅油以1:1.5-2的质量比组成，所述端含氢硅油的含氢量为0.05-0.2wt％，所述侧含氢硅油的含氢量为0.1-0.3wt％。优选地，所述铂金催化剂为卡斯特铂金催化剂，铂金含量为5000ppm。相应地，本专利技术还提供了高性能有机硅材料的制备方法，包括以下步骤：S1将硅油投入到分散机中，分批次加入导热粉体填料和低模量助剂，搅拌均匀；S2然后将耐高温助剂、交联剂投入到分散机中，搅拌均匀；S3真空保护条件下升温至105-115℃，抽真空搅拌分散反应40-80min；S4反应结束后，待物料冷却至68-72℃，加入铂金催化剂，抽真空搅拌反应25-40min，然后冷却至室温，即得到高性能有机硅材料。采用上述技术方案，通过向硅油中先分批次加入导热粉体填料和低模量助剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能有机硅材料，其特征在于：包括如下制备原料：硅油、导热粉体填料、低模量助剂、耐高温助剂、交联剂和铂金催化剂；所述硅油与所述导热粉体填料的质量比为95‑105：950‑1050，所述导热粉体填料与所述低模量助剂的质量比为100：1‑2，所述硅油、所述耐高温助剂、所述交联剂、所述铂金催化剂的质量比依次为100：0.1‑1：5‑12：0.1‑0.2。

【技术特征摘要】
1.一种高性能有机硅材料，其特征在于：包括如下制备原料：硅油、导热粉体填料、低模量助剂、耐高温助剂、交联剂和铂金催化剂；所述硅油与所述导热粉体填料的质量比为95-105：950-1050，所述导热粉体填料与所述低模量助剂的质量比为100：1-2，所述硅油、所述耐高温助剂、所述交联剂、所述铂金催化剂的质量比依次为100：0.1-1：5-12：0.1-0.2。2.根据权利要求1所述的高性能有机硅材料，其特征在于：所述硅油与所述导热粉体填料的质量比为95-105：900-1050，所述导热粉体填料与所述低模量助剂的质量比为100：0.7-1.5，所述硅油、所述耐高温助剂、所述交联剂、所述铂金催化剂的质量比依次为100：0.2-0.8：8-12：0.12-0.18。3.根据权利要求1或2所述的高性能有机硅材料，其特征在于：所述低模量助剂选自羟基乙烯基硅油、烷氧基乙烯基硅油或其组合物，粘度为1-20cp。4.根据权利要求1或2所述的高性能有机硅材料，其特征在于：所述低模量助剂由羟基乙烯基硅油和烷氧基乙烯基硅油以4-10:1的质量比组成，粘度为1-16cp。5.根据权利要求1或2所述的高性能有机硅材料，其特征在于：所述耐高温助剂选自有机硅铜络合物、有机硅铝络合物、有机硅铁络合物和有机硅锆络...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴强德，
申请(专利权)人：嘉兴柴薪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33