一种高导热系数导热硅脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热系数导热硅脂，涉及高导热绝缘材料技术领域，其技术方案要点是，包括按重量份计的如下组分：硅油5‑10份、一类导热填料30‑50份、二类导热填料25‑35份、三类导热填5‑10份、助剂0.1‑3份；所述一类导热填料的筛分径为10‑50μm，所述二类导热填料为纳米级微粉，所述三类导热填料的筛分径为100‑300μm。本发明专利技术的导热硅脂的导热系数可达5W/m·K以上，粘度则低于20万MPa·s，具有导热效率高和使用耐久性佳的优势。同时，本发明专利技术还相应公开了一种高导热系数导热硅脂制备方法。

A high thermal conductivity silicone grease and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高导热系数导热硅脂及其制备方法
本专利技术涉及高导热绝缘材料
，更具体地说，它涉及一种高导热系数导热硅脂及其制备方法。
技术介绍
导热硅脂也称散热膏，它是含有硅油的膏状散热材料。因为受制造工艺和装夹方法的局限，元器件和散热片之间总是存在着细小空隙，空隙中充斥着空气，而空气是热的不良导体，空气的导热系数很低，严重影响电子元器件的整体散热效果。将导热硅脂填充在元器件和散热片之间的夹缝中，可以保证元器件与散热片之间紧密接触，增加接触面积，提高传热效率，将元器件工作时产生的热量快速均匀地传播到散热片，最后通过风扇带走，从而优化散热效能。可见，导热硅脂的性能对元器件的散热工作起着重要的作用。而随着发热性电子部件的高密度化，以笔记本电脑为首的电子机器小型化、轻薄化，散热问题则越发地凸显出来。以LED芯片技术为例，其只能将30%的电能转换为光能，另外70%的电能转换为热量，若不能有效地耗散这些热量，则导致芯片的烧毁，降低使用寿命。也就是说，常规导热性能的导热硅脂已逐渐难以满足电子工业对高效散热的要求。为满足更高效的热传导需求，公开号为JP2000169873A的日本专利公开了一种以氮化铝粉末作为导热填料的导热硅脂，但是氮化铝是六方晶系结构，随着其掺量的增加导热硅脂的热传导系数的提升亦趋于接近极限，反而使得导热硅脂的粘度增加，不利于导热硅脂的涂覆。申请公布号为CN104231634的中国专利公开了一种高效绝缘导热硅脂及其制备方法，包括二甲基硅油、端羟基硅油、氧化铝和偶联剂；这种方法得到的导热硅脂是具有较高的导热系统及低接触热阻的导热硅脂制品。但是混合均匀后得到的导热硅脂的黏度接近35万厘泊，黏度仍然很大，导热硅脂表面润湿性差，导致界面热阻增大，整体的导热效果变差，不利于电子器件之间的散热。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种高导热系数导热硅脂，其具有导热系数可达5W/m·K以上、使用耐久性佳的优势。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种高导热系数导热硅脂，包括按重量份计的如下组分，硅油5-10份一类导热填料30-50份二类导热填料25-35份三类导热填料5-10份助剂0.1-3份，所述一类导热填料的筛分径为10-50μm，所述二类导热填料为纳米级微粉，所述三类导热填料的筛分径为100-300μm。通过采用上述技术方案，三种筛分经大小不一的导热填料相互配合，增加了导热填料在导热硅脂中的填充均匀性，使得热量可以多种路径在导热硅脂层中传导，提升了热传导效率。相较于掺加单一纳米级填料，不易出现填料聚集的问题；而相较于于单一掺加大筛分径填料，则大幅减小了填料颗粒间间隙，减少了热传导“盲区”，利于热量快速传导、发散。同时，本专利技术的导热硅脂中导热填料的总掺加量与常规的导热硅脂中导热填料掺加量相当，不至于造成导热硅脂粘度大幅增加，利于导热硅脂的涂覆。此外，本专利技术导热硅脂中掺加有纳米级的导热填料，纳米级填料对附图基材具有极高的亲和性，利于提升导热硅脂的附着牢度，增加了对导热硅脂热形变的抵抗能力，从而延长了导热硅脂的使用耐久性。进一步地，所述一类导热填料为微米级氧化铝粉、碳化硅陶瓷粉、氮化硅陶瓷粉、氮化铝陶瓷粉、氮化硼陶瓷粉中的一种或多种。上述各种陶瓷粉及微米级氧化铝粉均具有良好的导热性，具有提高导热硅脂的热传导系数的作用。同时，陶瓷的绝缘效果好，提高了导热硅脂的绝缘性，使得具有较高的击穿电压。进一步地，所述二类导热填料由纳米氧化铝、纳米氧化锌和纳米二氧化硅按质量比为1：（0.1-0.5）：（0.1-0.5）的比例混合而成。通过采用上述技术方案，纳米氧化铝和纳米氧化锌具有极佳的导热性，具有促进导热硅脂导热的作用；适当掺量的纳米二氧化硅一方面可增加导热硅脂的绝缘性，另一方面可以增加导热硅脂在基材表面的附着牢度。进一步地，所述三类导热填料为由柔性高导热石墨烯膜经粉碎制备而得的石墨烯膜碎片。通过采用上述技术方案，柔性高导热石墨烯膜（纸）的热传导率最高可达到2053W/m·K，以柔性高导热石墨烯膜（纸）粉碎后的碎片作为第三类导热填料，可极大提高导热硅脂的热传导系数。进一步地，所述助剂为六甲基二硅氧烷、六甲基二硅氮烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种。进一步地，所述硅油包括按质量百分数含量计的如下组分，二甲基硅油75-85%二乙基硅油10-20%环氧改性聚甲基硅氧烷1-5%。通过采用上述技术方案，二甲基硅油为导热硅脂连续相的主要成分。二乙基硅油耐水性好、耐化学腐蚀性佳、润滑性及耐低温型优于甲基硅油，在本专利技术的导热硅脂中二乙基硅油起到了增加导热硅脂流动性、便于涂覆均匀的作用。环氧改性聚甲基硅氧烷，环氧改性聚甲基硅氧烷兼具环氧树脂和聚甲基硅氧烷的性能，上述掺量的环氧改性聚甲基硅氧烷的增加了导热硅脂对涂覆基材的附着牢度，提升了导热硅脂长期耐受热循环作用的能力、延长了导热硅脂的使用耐久性。一种高导热系数导热硅脂的制备方法，包括如下步骤，P1、称取包含硅油5-10份、一类导热填料30-50份、二类导热填料25-35份、三类导热填料5-10份、助剂0.1-3份的原料；所述一类导热填料的筛分径为10-50μm，所述二类导热填料为纳米级微粉，所述三类导热填料的筛分径为100-300μm；P2、将P1步骤称取的硅油、助剂加入搅拌设备中混合均匀，得混合液；P3、将一类导热填料加入到P2步骤的混合液中，混合均匀；P4、将二类导热填料加入到P3步骤的混合液中，混合均匀；P5、将三类导热填料加入到P4步骤的混合液中，混合均匀后抽真空脱泡即得高导热系数导热硅脂。通过采用上述技术方案，制得的导热硅脂粘度适中，热传导性能佳，导热系数可达5W/m·K以上，同时导热硅脂在基材上的附着牢度更好，耐受热形变的能力更佳，相较于常规导热硅脂使用寿命更长。进一步地，所述硅油包括按质量百分数含量计的如下组分，二甲基硅油75-85%二乙基硅油10-20%环氧改性聚甲基硅氧烷1-5%。采用混合型硅油制得导热硅脂的使用耐久性更佳。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、以三类不同筛分径的导热填料按照合适比例混配作为导热填料，在不影响导热硅脂绝缘性的前提下，显著提高了导热硅脂的导热性能；2、以二甲基硅油、二乙基硅油和环氧改性聚甲基硅氧烷混配作为导热硅脂的连续相，制得的导热硅脂对基材的附着力增加，耐受温度造成的形变能力增加，使用耐久性更佳。附图说明图1为导热硅脂的制备工艺流程图；图2为导热硅脂的传热原理示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例1：一种高导热系数导热硅脂，其参照图1所示工艺流程制备而得：按重量份配比称料：硅油8份、微米级氧化铝粉10份、氮化硅陶瓷粉20份、纳米氧化铝20份、纳米氧化锌10份、纳米二氧化硅5份、柔性高导热石墨烯碎片10份、六甲基二硅氮烷0.1份。其中硅油由75wt%的二甲基硅油、20wt%二乙基硅油和5wt%的环氧改性聚甲基硅氧烷混合而成；微米级氧化铝粉和氮化硅陶瓷粉过50μm试验筛筛分、柔性高导热石墨烯碎片经由100μm试验筛筛分。将称取的硅油、六甲基二硅氮烷加入搅拌设备中混合均匀。然后加入微米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热系数导热硅脂，其特征在于：包括按重量份计的如下组分，硅油           5‑10份一类导热填料   30‑50份二类导热填料   25‑35份三类导热填料   5‑10份助剂           0.1‑3份，所述一类导热填料的筛分径为10‑50μm，所述二类导热填料为纳米级微粉，所述三类导热填料的筛分径为100‑300μm。

【技术特征摘要】
1.一种高导热系数导热硅脂，其特征在于：包括按重量份计的如下组分，硅油5-10份一类导热填料30-50份二类导热填料25-35份三类导热填料5-10份助剂0.1-3份，所述一类导热填料的筛分径为10-50μm，所述二类导热填料为纳米级微粉，所述三类导热填料的筛分径为100-300μm。2.根据权利要求1所述的一种高导热系数导热硅脂，其特征在于：所述一类导热填料为微米级氧化铝粉、碳化硅陶瓷粉、氮化硅陶瓷粉、氮化铝陶瓷粉、氮化硼陶瓷粉中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种高导热系数导热硅脂，其特征在于：所述二类导热填料由纳米氧化铝、纳米氧化锌和纳米二氧化硅按质量比为1：（0.1-0.5）：（0.1-0.5）的比例混合而成。4.根据权利要求1所述的一种高导热系数导热硅脂，其特征在于：所述三类导热填料为由柔性高导热石墨烯膜经粉碎制备而得的石墨烯膜碎片。5.根据权利要求1所述的一种高导热系数导热硅脂，其特征在于：所述助剂为六甲基二硅氧烷、六甲基二硅氮烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春方，马鑫，宋波，
申请(专利权)人：苏州柯仕达电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32