一种导热橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导热橡胶复合材料及其制备方法，该复合材料包括100质量份橡胶基体、50～400质量份金属离子修饰的无机导热填料和1～5质量份硫化剂。该金属离子修饰的无机导热填料的制备方法包括：将无机导热粒子溶入单宁酸水溶液中，并滴入三氯化铁溶液，然后采用三羟甲基氨基甲烷将该表面沉积单宁酸‑铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液的pH值调节至6.0～10,0，再加入到银氨溶液中，并在搅拌条件下加入葡萄糖溶液，在室温条件下进行反应，从而制得金属离子修饰的无机导热填料。本发明专利技术不仅具有高导热性能、高介电常数和优良的物理机械性能，而且操作简单、反应条件温和、成本低廉、经济环保，适用于电子器件领域。

A heat conductive rubber composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种导热橡胶复合材料及其制备方法
本专利技术涉及导热橡胶领域，尤其涉及一种导热橡胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着科技的飞速发展，电子元件越来越趋向集成化和小型化，随之而来要面临的问题是如何散发电子元件由于运转功率增大产生的热量，同时还要兼顾电子元件所必备的高介电性能。橡胶基体具有良好的物理力学性能和化学稳定性，但是导热能力差，因此通常填充高导热无机填料或金属填料来提高橡胶基体的导热系数。但是高导热无机填料与橡胶基体的界面相容性较差，在一定程度上影响着复合材料导热性能的提高，而金属填料成本较高，还会严重降低复合材料的绝缘性能，因此需要制备具有较低成本的导热填料，不仅要与橡胶基体具有较好相容性，而且还能效提高复合材料的导热性能。申请号为201910509565.5的中国专利申请中公开了一种具有核壳结构导热填料填充的聚丙烯复合材料，采用片状氨基改性氮化硼包覆球形环氧基改性三氧化二铝表面，形成核壳结构导热填料，并将这种核壳结构导热填料填充至聚丙烯基体中制备成高导热复合材料。但是这种核壳结构导热粒子的制备方法复杂，反应工艺苛刻、繁琐，不利于工业实际应用。申请号为201710340700.9的中国专利申请中公开了一种利用化学镀银提高聚偏氟乙烯复合材料导热导电性能的方法，它提出了用化学镀银提高聚偏氟乙烯复合材料导热导电性能的方法，首先采用溶液法使碳纳米管(CNT)均匀分布在聚偏氟乙烯(PVDF)基体中，随后通过共沉淀制备条状CNT/PVDF复合材料，再采用化学镀法获得表面镀银的CNT/PVDF复合材料，热压后制得块状CNT/PVDF@Ag复合材料。虽然这种方法有利于提高复合材料的导热导电性能，但其制备方法步骤繁琐，反应条件严格。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足之处，本专利技术提供了一种导热橡胶复合材料及其制备方法，不仅具有高导热性能、高介电常数和优良的物理机械性能，而且操作简单、反应条件温和、成本低廉、经济环保，适用于电子器件领域。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种导热橡胶复合材料，包括橡胶基体、金属离子修饰的无机导热填料和硫化剂，其中：橡胶基体100质量份，硫化剂1～5质量份，金属离子修饰的无机导热填料50～400质量份。优选地，所述金属离子修饰的无机导热填料的制备方法包括以下步骤：步骤A、将无机导热粒子加入到单宁酸水溶液中，从而得到表面沉积单宁酸层的无机导热粒子水溶液；步骤B、将三氯化铁溶液滴入所述表面沉积单宁酸层的无机导热粒子水溶液中，从而得到表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液；步骤C、采用三羟甲基氨基甲烷将所述表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液的pH值调节至6.0～10,0，然后将该表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液加入到银氨溶液中，并在搅拌条件下加入葡萄糖溶液，在室温条件下进行反应，反应停止后进行过滤、洗涤、干燥，制得金属离子修饰的无机导热填料。优选地，所述的橡胶基体为天然橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、三元乙丙橡胶或丁腈橡胶。优选地，所述的硫化剂采用硫磺体系硫化剂或有机过氧化物体系硫化剂；所述硫磺体系硫化剂为硫磺、氧化锌、硬脂酸中的一种；所述有机过氧化物体系硫化剂为二(4-甲基苯甲酰)过氧化物、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷中的一种。一种导热橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤A、将无机导热粒子加入到单宁酸水溶液中，从而得到表面沉积单宁酸层的无机导热粒子水溶液；步骤B、将三氯化铁溶液滴入所述表面沉积单宁酸层的无机导热粒子水溶液中，从而得到表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液；步骤C、采用三羟甲基氨基甲烷将所述表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液的pH值调节至6.0～10,0，然后将该表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液加入到银氨溶液中，并在搅拌条件下加入葡萄糖溶液，在室温条件下进行反应，反应停止后进行过滤、洗涤、干燥，制得金属离子修饰的无机导热填料；步骤D、将50～400质量份所述金属离子修饰的无机导热填料添加到100质量份橡胶基体中，再加入1～5质量份硫化剂，并进行硫化交联，制得上述的导热橡胶复合材料。优选地，在步骤A中，将无机导热粒子溶入浓度为30～80g/L的单宁酸水溶液中，并在室温下以600～1000r/min的搅拌速度搅拌1～2h，从而得到表面沉积单宁酸层的无机导热粒子水溶液。优选地，在步骤B中，所述三氯化铁溶液的浓度为10～20g/L。优选地，在步骤C中，所述银氨溶液的制备方法包括：向浓度为10～30g/L的硝酸银溶液中，用氨水滴定至沉淀刚好消失时得到银氨溶液。优选地，在步骤C中，将所述表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液加入到银氨溶液中，并在搅拌条件下加入浓度为20～60g/L葡萄糖溶液，在室温条件下以600～1000r/min的搅拌速度搅拌反应1～4h，反应停止后进行过滤、洗涤、干燥，从而制得金属离子修饰的无机导热填料。优选地，在步骤D中，将100质量份橡胶基体在20～50℃的开炼机上进行混炼，并逐渐加入50～400质量份所述金属离子修饰的无机导热填料和1～5质量份硫化剂，混炼均匀后停放8h，然后在平板硫化机上进行硫化交联，从而得到导热橡胶复合材料。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所提供的导热橡胶复合材料的制备方法中利用单宁酸的吸附性将无机导热粒子紧紧包覆，同时由于单宁酸与金属离子的螯合性，使得单宁酸与铁离子在10～20s即可生成金属离子络合物，进而在无机导热粒子表面形成单宁酸-铁离子络合物涂层；将表面包覆单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子置于银氨溶液中，加入还原剂葡萄糖溶液，使得银离子均匀有效地还原在无机导热粒子表面，形成金属离子修饰的无机导热填料。将该金属离子修饰的无机导热填料填充至橡胶基体中，该金属离子修饰的无机导热填料能够均匀分布在橡胶基体中，减少了团聚现象，并与橡胶基体有良好的界面结合力，形成了紧密的导热网络，提高了复合材料的导热系数；同时，该金属离子修饰的无机导热填料中的银粒子能有效提高了复合材料的介电常数，最终获得具有优良物理机械性能的导热橡胶复合材料。本方法操作简单、反应条件温和、反应时间迅速、成本低廉、经济环保，在相同成本条件下能得到性能更优异的导热橡胶复合材料，适用于电子器件领域。具体实施方式对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面对本专利技术所提供的导热橡胶复合材料及其制备方法进行详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。一种导热橡胶复合材料，可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热橡胶复合材料，其特征在于，包括橡胶基体、金属离子修饰的无机导热填料和硫化剂，其中：/n橡胶基体 100质量份，/n硫化剂 1～5质量份，/n金属离子修饰的无机导热填料 50～400质量份。/n

【技术特征摘要】
1.一种导热橡胶复合材料，其特征在于，包括橡胶基体、金属离子修饰的无机导热填料和硫化剂，其中：
橡胶基体100质量份，
硫化剂1～5质量份，
金属离子修饰的无机导热填料50～400质量份。


2.根据权利要求1所述的导热橡胶复合材料，其特征在于，所述金属离子修饰的无机导热填料的制备方法包括以下步骤：
步骤A、将无机导热粒子加入到单宁酸水溶液中，从而得到表面沉积单宁酸层的无机导热粒子水溶液；
步骤B、将三氯化铁溶液滴入所述表面沉积单宁酸层的无机导热粒子水溶液中，从而得到表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液；
步骤C、采用三羟甲基氨基甲烷将所述表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液的pH值调节至6.0～10,0，然后将该表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液加入到银氨溶液中，并在搅拌条件下加入葡萄糖溶液，在室温条件下进行反应，反应停止后进行过滤、洗涤、干燥，制得金属离子修饰的无机导热填料。


3.根据权利要求1或2所述的导热橡胶复合材料，其特征在于，所述的橡胶基体为天然橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、三元乙丙橡胶或丁腈橡胶。


4.根据权利要求1或2所述的导热橡胶复合材料，其特征在于，所述的硫化剂采用硫磺体系硫化剂或有机过氧化物体系硫化剂；所述硫磺体系硫化剂为硫磺、氧化锌、硬脂酸中的一种；所述有机过氧化物体系硫化剂为二(4-甲基苯甲酰)过氧化物、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷中的一种。


5.一种导热橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、将无机导热粒子加入到单宁酸水溶液中，从而得到表面沉积单宁酸层的无机导热粒子水溶液；
步骤B、将三氯化铁溶液滴入所述表面沉积单宁酸层的无机导热粒子水溶液中，从而得到表面沉积单宁酸-铁离子络合物涂层的无机导热粒子水溶液；
步骤C、采用三羟甲基氨基甲烷将所述表面沉积单宁酸-铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹，于利媛，韦群桂，倪宇峰，李树新，伍一波，商育伟，王浩，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京;11