一种高强度超低介电性的发泡导热硅胶垫片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度超低介电性的发泡导热硅胶垫片及其制备方法，所述发泡导热硅胶垫片使用的导热界面材料的组成主要包括：液体基胶、导热填料、发泡剂、交联剂、催化剂、延迟剂。该导热硅胶垫片不仅内填充有特定的导热填料，还基于特定的工艺制备手段获得高导热系数，兼具超低的介电性和密度小的特点，采用低介电性的玻璃纤维布增强产品整体的韧性，在5G或5G以上时代的通信行业应用可以有广阔的前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度超低介电性的发泡导热硅胶垫片及其制备方法
本专利技术涉及一种应用在高速通讯领域的导热界面材料，具体涉及到一种发泡导热硅胶垫片及其制备方法。
技术介绍
近年来，小型化、集成化已成为电子设备的发展趋势。随着电子设备功率的不断增加，设备运行产生的热量急剧增加，直接影响着电子产品的功能稳定性和使用寿命，因此解决好热问题是电子产品快速发展的关键，特别是随着5G时代的商用铺开，5G元器件将会大量生产，但是基于5G信号的传输速度更快，传输信号强度较差的特点，材料本身对信号的干扰阻碍更加明显.介电常数与电磁信号延迟Td的关系如下：式中，Td为信号传输延迟时间，L为信号传输的长度；c为光速。上式表明，材料的介电常数值越高，电磁信号的延迟越显著，因此5G时代对导热有更高要求的同时，要求导热材料具有较低介电常数，保证5G信号畅通传递。而要获得既导热又具有超低介电性的复合材料途径有两个方面：第一、对基体进行微发泡改性;第二、采用介电性低的导热填料。而目前市场上的导热垫片普遍都是采用氧化铝、氮化铝、氧化锌、金属粉、或石墨粉来当做填料，侧重点在提升导热系数，但是介电常数通常都会偏大，介电常数在5.5以上。发泡导热垫片也有一些企业在研究，但是主要侧重点是低密度的特点，主要针对新能源汽车领域。目前市场上还没有针对高导热与低介电性的复合产品，但是确是立足5G商用的必备的产品。中国专利技术专利申请公布号CN108977105A公开了一种导热硅胶片的制备方法，以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、导热石墨片、EPS泡沫颗粒、乙烯基酯树脂作为原料制备发泡片材，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、玻璃纤维、膨胀石墨粉等混合加热得到玻纤树脂，将其涂覆于发泡片材表面热压硫化得到导热硅胶片，环氧大豆油中的极性基团与活泼性基团使丙烯酸酯基体树脂表现出优良的粘接强度、电绝缘性能和耐高温性能，EPS泡沫颗粒的苯环结构赋予基体树脂耐热性和刚性，达到高温下粘度不会降低的效果，通过偶联作用提高石墨片与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的相容性，通过膨胀舒张的导热石墨片，使硅胶片的导热面积提高。相关技术所制得的导热硅胶片在结构上不足以压延设备操作，故不能连续式成卷制备，生产效率较差，且产品特性不能满足高强度超低介电性的要求。中国专利技术专利申请公布号CN108366511A公开了一种导热垫片及其制备方法，导热垫片本体由玻璃纤维布和硅胶，并加入以下原料均匀混炼制备而成：双乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基硅油、含氢硅油、缓聚剂、铂金催化剂、导热粉体，该导热垫片具有良好的导热性、弹性和恢复性。相关技术所制得的导热垫片追求导热性与弹性，不考虑导热性与介电性的平衡。若贴附于电子产品，会有漏电或电性干扰的风险。中国专利技术专利申请公布号CN104497574A公开了一种多功能有机硅热界面材料，按重量百分比计的如下组分复合而成：硅橡胶10～40，耐热剂1～10，阻燃剂1～20，硫化剂1～10，功能填料55～85。该热界面材料是将所述比例的硅橡胶、耐热剂、阻燃剂、硫化剂及功能填料相混合，并将所述混合物涂敷或者压延在玻璃纤维布或者聚酰亚胺膜上而形成的片状材料。相关技术所制得的导热垫片也没有达到导热性与介电性能的平衡。申请人在中国专利技术专利申请公布号CN103059576A公开了一种高导热柔性硅胶垫片及其制备方法，按重量份计的以下原料：改性球形氧化铝粉末600-1000份、乙烯基硅油60-100份、二甲基硅油30-50份、含氢硅油1.5-4份、催化剂0.2-0.8份，经过（1）氧化铝粒子改性、（2）搅拌、（3）抽真空、（4）硫化等步骤制备而成。所述的高导热柔性硅胶垫片通过对球形氧化铝粉末改性、对原料的选择和对原料用量的控制来增加硅胶垫片内部导热通道，实现了提高硅胶垫片的柔性和导热性能。申请人在中国专利技术专利申请公布号CN103436019A公开了一种高导热绝缘导热硅胶垫片及其制备方法，按重量份计的以下原料：球形氧化铝600-1000份，甲基乙烯基硅橡胶5-15份、二甲基硅油30-70份、含氢硅油2-15份、催化剂0.5-1.5份，经过氧化铝粒子的筛分和烧结、甲基乙烯基硅橡胶和二甲基硅油的研磨、搅拌、抽真空、硫化成型等步骤制备而成。高导热绝缘导热硅胶垫片通过对球形氧化铝粒子的筛分、烧结，实现氧化铝粒子在硅胶基体中的合理分配和氧化铝粒子本身导热系数的提高；对基体材料的充分研磨，实现硅胶基体与氧化铝导热粒子的充分融合，提高硅胶垫片的导热性能。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种高强度超低介电性的发泡导热硅胶垫片，可以同时满足高导热及超低的介电常数双重效果，同时采用例如低介电性玻璃纤维布的结构抗拉层做为压延载体，提升整体的韧性，提供更好的操作性。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：提出一种高强度超低介电性的发泡导热硅胶垫片，使用的导热界面材料主要组成包括：液体基胶、导热填料、发泡剂、交联剂、催化剂、延迟剂和硅烷偶联剂。按照质量份数计包括：80-150份液体基胶、700-950份导热填料、5-12份发泡剂、0.05-0.3份延迟剂、5-20份交联剂、3-5份催化剂，具体是以材料的中间部位夹有低介电性的玻璃纤维布进行增强。所述发泡导热硅胶垫片包括位于中间部位且材质选自于玻璃纤维布或碳纤维布的结构抗拉层，所述导热界面材料在所述结构抗拉层的上下表面分别形成第一发泡硅胶层与第二发泡硅胶层，所述发泡导热硅胶垫片的拉伸强度≥2.5Mpa，并利用所述发泡剂在经过压延前加热搅拌与压延后烘烤固化的多段发泡控制所述发泡导热硅胶垫片的导热系数在3.0W/m.k以上、介电常数在3.0@1MHz以下。本专利技术通过结合多段发泡的工艺的发泡剂与低介电导热填料在结构抗拉层上下表面的组合，获得导热系数大于3.0W/m.k且介电常数小于等于3.0、密度小于2.0g/cc、拉伸强度大于等于2.5MPA的发泡导热硅胶垫片。其中，导热系数的测试方法采用ASTMD5470，介电常数的测试方法采用ASTMD150。所述发泡导热硅胶垫片的可选方案中，所述液体基胶包括不同粘度的乙烯基硅油、乙烯基硅树脂、乙烯基苯基硅树脂的任意一种或者几种复配而成；优选地，所述液体基胶中包含的乙烯基硅油为经过精细抽滤处理的，小分子挥发份D3-D20≤150ppm，粘度控制在300-10000mpa.s，特别是500-800mpa.s。本专利技术利用前述优选方案的技术特点，所述液体基胶中包含的乙烯基硅油具有小分子挥发份D3-D20≤150ppm，粘度控制在300-10000mpa.s，更好的填充粉体。所述发泡导热硅胶垫片的可选方案中，所述导热填料类型为介电性偏低的导热粉体，例如BN、碳化硅、硅微粉等任意一种或者几种复配；优选地，所述导热填料为氮化硼粉末，粒径选择主要是1-3微米、40微米、70微米、120微米的搭配组合，具体的搭配比重是1-3微米：40微米：70微米：120微米在4：1：1：5或者4：0.5：0.5：5，但不仅仅局限于前面所述比例，还可以是其他组合搭配。本专利技术利用前述可选方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度超低介电性的发泡导热硅胶垫片，其特征在于，所述发泡导热硅胶垫片使用的导热界面材料的组成主要包括：液体基胶、导热填料、发泡剂、交联剂、催化剂、延迟剂和硅烷偶联剂，按照质量份数计包括：80-150份液体基胶、700-950份导热填料、5-12份发泡剂、0.5-2份延迟剂、5-20份交联剂、3-5份催化剂，所述发泡导热硅胶垫片包括位于中间部位且材质选自于玻璃纤维布或碳纤维布的结构抗拉层，所述导热界面材料在所述结构抗拉层的上下表面分别形成第一发泡硅胶层与第二发泡硅胶层，所述发泡导热硅胶垫片的拉伸强度≥2.5Mpa，并利用所述发泡剂在经过压延前加热搅拌与压延后烘烤固化的多段发泡控制所述发泡导热硅胶垫片的导热系数在3.0 W/m.k以上、介电常数在3.0@1MHz以下。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度超低介电性的发泡导热硅胶垫片，其特征在于，所述发泡导热硅胶垫片使用的导热界面材料的组成主要包括：液体基胶、导热填料、发泡剂、交联剂、催化剂、延迟剂和硅烷偶联剂，按照质量份数计包括：80-150份液体基胶、700-950份导热填料、5-12份发泡剂、0.5-2份延迟剂、5-20份交联剂、3-5份催化剂，所述发泡导热硅胶垫片包括位于中间部位且材质选自于玻璃纤维布或碳纤维布的结构抗拉层，所述导热界面材料在所述结构抗拉层的上下表面分别形成第一发泡硅胶层与第二发泡硅胶层，所述发泡导热硅胶垫片的拉伸强度≥2.5Mpa，并利用所述发泡剂在经过压延前加热搅拌与压延后烘烤固化的多段发泡控制所述发泡导热硅胶垫片的导热系数在3.0W/m.k以上、介电常数在3.0@1MHz以下。


2.如权利要求1所述的发泡导热硅胶垫片，其特征在于，所述液体基胶包括经过精细抽滤处理的不同粘度的乙烯基硅油、乙烯基硅树脂、乙烯基苯基硅树脂中任意一种或者上述几种复配而成；
优选地，所述液体基胶中包含的乙烯基硅油为经过精细抽滤处理的，具有小分子挥发份D3-D20≤150ppm。


3.如权利要求1所述的发泡导热硅胶垫片，其特征在于，所述导热填料为低介电性的导热粉体，包括BN、碳化硅、硅微粉中的一种或者上述几种的任意复配；
优选地，所述导热填料为氮化硼粉末，粒径选择是1-3微米、40微米、70微米、120微米的搭配组合；
优选地，所述氮化硼粉末为经过偶联剂表面包覆处理；
优选地，所述氮化硼粉末在使用前经过烘烤去除水分。


4.如权利要求1所述的发泡导热硅胶垫片，其特征在于，所述偶联剂包括长链烷基硅氧烷、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种或者上述几种的任意组合；
优选地，所述包覆氮化硼粉末的偶联剂为十六烷基三甲氧基硅氧烷。


5.如权利要求1所述的发泡导热硅胶垫片，其特征在于，所述发泡剂包括偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：羊尚强，曹勇，谢佑南，陈印，文渊平，
申请(专利权)人：深圳市鸿富诚屏蔽材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44