一种高导热高强度绝缘橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于橡胶技术领域，公开了一种高导热高强度绝缘橡胶及其制备方法。所述高导热高强度绝缘橡胶包括以下重量份的组分：橡胶生胶50‑200份、活性剂2‑15份、补强填充剂50‑200份、增塑剂2‑30份、导热填料50‑300份、表面处理剂0.5‑3份和硫化剂1‑5份。本发明专利技术通过添加表面处理剂对导电填料进行改性处理，并优选各组分用量，制得的橡胶材料具有较高的导热系数，且其体积电阻、拉伸强度均没有明显下降，实现了同时兼顾导热、绝缘和物理性能。

A high thermal conductivity and high strength insulating rubber and its preparation method

The invention belongs to the rubber technical field, and discloses a high thermal conductivity and high strength insulating rubber and a preparation method thereof. The high thermal conductivity and high strength insulating rubber comprises the following components by weight: raw rubber 50 200 phr, active agent 2 15 phr, reinforcing filler 50 200 phr, plasticizer 2 30 phr, thermal conductive filler 50 300 phr, surface treatment agent 0.5 3 phr and vulcanizing agent 1 5 phr. By adding surface treatment agent to modify the conductive filler and optimizing the dosage of each component, the prepared rubber material has high thermal conductivity, and its volume resistance and tensile strength have not been significantly reduced, thus achieving simultaneous consideration of thermal conductivity, insulation and physical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种高导热高强度绝缘橡胶及其制备方法
本专利技术涉及橡胶
，具体涉及一种高导热高强度绝缘橡胶及其制备方法。
技术介绍
橡胶因其良好的弹性、绝缘性、气密性，以及不同橡胶耐各种介质的特点，在军事、汽车、矿山、油田、土木建筑、水利、医疗、电气通讯、文体、生活用品等领域发挥着重要的作用。随着工业信息化的发展，对橡胶提出了更高的要求，如电子元器件用导热橡胶零件，在起到绝缘、减震作用的同时，还要求具有良好的导热效果，以改善电子元器件的散热问题，使其运行稳定，提高使用寿命。近年来，导热橡胶的研究和应用有很多，一般是通过橡胶中填充导热填料来改善其导热性能。导热橡胶按填充的导热填料种类可分为：金属填充型、金属氧化物填充型、金属氮化物填充型、无机非金属填充型和纤维填充型导热橡胶，导热填料通常有如铝、铜、铁、氧化铝、氢氧化铝、氮化铝、氮化硅、石墨、碳纳米管、碳纤维、石墨烯等。目前行业内主要采用金属粉、金属氧化物、金属氢氧化物、石墨等作为导热填充材料。电子元器件用导热橡胶零件还要求具有良好的绝缘性，橡胶本身具有绝缘性，但是导热填充材料通常会影响其绝缘性能。如金属粉、石墨、碳纤维、碳纳米管、碳纤维等非绝缘型的填料，能够提高橡胶材料的导热性，但也会导致橡胶材料的绝缘性明显降低，甚至转变成为导电材料。因此，在导热橡胶的工作环境对于材料电绝缘性要求不高的情况下，可以使用上述填料；若某些条件下要求导热橡胶具有较高的电绝缘性，上述填充材料则无法满足使用要求。绝缘型导热橡胶的填料主要包括金属氧化物如BeO、MgO、AL2O3、CaO、NIO等，金属氮化物如AlN、BN等，碳化物如SiC、B4C3等。它们有较高的导热系数，与金属粉相比，还有优异的电绝缘性，因此它们能保证最终制品具有良好的电绝缘性。然而，如需获得具有较高的导热系数的导热橡胶，一般需要增大填料在橡胶材料中的添加量，而填料的添加量过高会导致橡胶材料的物理机械性能明显降低，使橡胶材料的使用性大打折扣。因此，导热橡胶材料往往在实现高导热的同时导致其绝缘性或者物理性能明显下降，很难实现同时兼顾导热、绝缘和物理性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种高导热高强度绝缘橡胶及其制备方法，该橡胶兼具良好的导热、绝缘和物理机械性能。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种高导热高强度绝缘橡胶，包括以下重量份的组分：本专利技术通过添加表面处理剂对导电填料进行改性处理，并优选各组分用量，制得具有良好的导热性能的高导热橡胶。该导热橡胶的导热系数远高于本行业的导热硅胶(导热系数一般为0.8-3W/(m·K))，且与普通橡胶材料相比，其体积电阻、拉伸强度均没有明显下降，实现了同时兼顾导热、绝缘和物理性能，且价格低廉，成本远低于添加碳纤维、碳纳米管、石墨烯、氮化铝、氮化硼、碳化硼的导热橡胶，具有广阔的市场应用前景。本专利技术的配方适用于以丁腈橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶或顺丁橡胶作为主体材料的橡胶材料。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述橡胶生胶为丁腈橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶中的至少一种；所述活性剂为氧化锌、氧化镁、硬脂酸、聚乙二醇、硬脂酸盐中的至少一种。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述补强填充剂为矿物填料。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述矿物填料为炭黑、白炭黑、硅藻土、硅酸钙陶土中的至少一种。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述增塑剂是酯类增塑剂。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，酯类增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯、乙二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯中的至少一种。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述导热填料包括碳化硅。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述导热填料为碳化硅与氧化镁、氧化铝中至少一种的混合物。本专利技术选用碳化硅作为主要导热填料，大大提高的橡胶材料的导热系数，且其体积电阻率仍保持在1012Ω·cm以上，兼具良好的绝缘性能；通过对碳化硅进行表面改性处理，解决碳化硅大量填充后在胶料中难以分散问题，避免影响橡胶材料的各项性能。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述表面活性剂包括醚类表面活性剂、脂肪酸皂类表面活性剂、胺醚类表面活性剂、硅烷偶联剂中的至少一种。本专利技术中醚类表面活性剂包括聚丙二醇醚和聚乙二醇醚，脂肪酸皂类表面活性剂包括硬脂酸盐、芥酸盐、山嵛酸盐中的至少一种；胺醚类表面活性剂包括单牛油脂胺醚和双牛油脂胺醚；聚氧乙烯酯类表面活性剂包括硬脂酸聚氧乙烯酯；硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(b-甲氧基乙氧基)硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、γ―(2,3-环氧丙氧)、丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述硫化剂为硫黄硫化体系、半有效硫化体系或有效硫化体系硫化剂。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述橡胶还包括促进剂，所述促进剂为二硫化四甲基秋兰姆、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的至少一种。作为本专利技术所述的高导热高强度绝缘橡胶的优选实施方式，所述橡胶包括以下重量份的组分：本专利技术还提供了上述的高导热高强度绝缘橡胶的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取导热填料和表面处理剂，并将导热填料放入混合机，启动搅拌机以100～250rpm的转速搅拌，加入表面处理剂，待表面处理剂全部加入后开始升温，并以500～700rpm的转速搅拌，当温度升至所需温度，继续搅拌10min，冷却至室温，得到表面改性处理的导热填料；(2)将橡胶生胶先塑炼2min，然后依次投入活性剂、1/2计量份的补强填充剂和步骤(1)中的表面改性处理的导热填料，密炼2min后再投入剩余补强填充剂和增塑剂，密炼至140-150℃排胶；(3)将步骤(2)得到的混合胶料在开炼机上返炼2-3遍，出片，停放12h；(4)在开炼机上加入硫化剂，薄通5-6遍，按所需的厚度尺寸出片。本专利技术采用表面活性剂对导热填料预先进行表面改性处理，能够提高导热填料在胶料中的分散性，避免导热填料大量填充后在胶料中难以分散而影响橡胶的各项物理性能。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过添加表面处理剂对导电填料进行改性处理，并优选各组分用量，制得具有良好的导热性能的高导热橡胶。该导热橡胶具有较高的导热系数，且与普通丁腈橡胶材料相比，其体积电阻、拉伸强度均没有明显下降，实现了同时兼顾导热、绝缘和物理性能，且价格低廉，成本远低于添加碳纤维、碳纳米管、石墨烯、氮化铝、氮化硼、碳化硼的导热橡胶，具有广阔的市场应用前景。具体实施方式为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1一种高导热高强度绝缘橡胶，包括以下重量份的组分：本实施例所述的高导热高强度绝缘橡胶的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取导热填料和表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热高强度绝缘橡胶，其特征在于，包括以下重量份的组分：

【技术特征摘要】
1.一种高导热高强度绝缘橡胶，其特征在于，包括以下重量份的组分：2.根据权利要求1所述的高导热高强度绝缘橡胶，其特征在于，所述橡胶生胶为丁腈橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶中的至少一种；所述活性剂为氧化锌、氧化镁、硬脂酸、聚乙二醇、硬脂酸盐中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高导热高强度绝缘橡胶，其特征在于，所述补强填充剂为矿物填料；优选地，所述矿物填料为炭黑、白炭黑、硅藻土、硅酸钙陶土中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高导热高强度绝缘橡胶，其特征在于，所述增塑剂是酯类增塑剂；优选地，酯类增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯、乙二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的高导热高强度绝缘橡胶，其特征在于，所述导热填料包括碳化硅，优选地，所述导热填料为碳化硅与氧化镁、氧化铝中至少一种的混合物。6.根据权利要求1所述的高导热高强度绝缘橡胶，其特征在于，所述表面活性剂包括醚类表面活性剂、脂肪酸皂类表面活性剂、胺醚类表面活性剂、硅烷偶联剂中的至少一种。7.根据权利要求1所述的高导热高强度绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文瑞，杨文良，胡维科，
申请(专利权)人：广州弗西林橡塑有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44