一种高导热相变有机硅橡胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及有机硅橡胶技术领域，尤其涉及一种高导热相变有机硅橡胶。本发明专利技术提供的高导热相变有机硅橡胶，包括硫化硅橡胶100份、硅烷偶联剂改性氧化铝20～30份、硅烷偶联剂改性氮化硼10～20份、石墨/石蜡相变材料30～60份。本发明专利技术提供上述三种填料在添加量较小的情况下实现了对硅橡胶导热性能的改善，且不影响硅橡胶的物理加工性能。胶的物理加工性能。胶的物理加工性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热相变有机硅橡胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及有机硅橡胶
，尤其涉及一种高导热相变有机硅橡胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在众多的合成橡胶中，硅橡胶是其中的佼佼者，它具有无味无毒，不怕高温和抵御严寒等特点，普通硅橡胶在200℃至
‑
50℃之间仍不失原有的强度和弹性，同时，硅橡胶还有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性等，因此其被广泛应用于航天航空、汽车、船舶、办公用品、电子等行业。
[0003]随着机械设备和电子元件日益小型化，紧密化，产品的热设计也迎来考验。若无法及时将设备和元件在工作时产生的热量及时传导出去，将会对设备和元件的寿命产生严重影响，甚至发生事故。
[0004]目前普通硅橡胶的导热性能普遍不理想，导热率一般只有0.165W/(m
·
k)，通过填充导热填料可提高其导热性能，现有的导电填料包括氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化钛和白炭黑等，但目前工业生产中通常需要加入填料量远大于橡胶量才能够改善其导热性能，这会影响材料的加工性能，给硅橡胶材料的进一步应用带来了诸多限制。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种高导热相变有机硅橡胶及其制备方法和应用，本专利技术提供的高导热相变有机硅橡胶在不影响硅橡胶的物理加工性能的条件下具备优异的导热性能。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种高导热相变有机硅橡胶，包括以下质量份数的组分：
[0008]硫化硅橡胶100份、硅烷偶联剂改性氧化铝20～30份、硅烷偶联剂改性氮化硼10～20份、石墨/石蜡相变材料30～60份。
[0009]优选的，所述硅烷偶联剂改性氧化铝的粒径为75～150nm。
[0010]优选的，所述硅烷偶联剂改性氮化硼的粒径为1～10μm。
[0011]优选的，所述硅烷偶联剂改性氧化铝的制备方法包括以下步骤：
[0012]将硅烷偶联剂乙醇溶液和氧化铝混合，得到氧化铝
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硅烷偶联剂混合液；
[0013]采用酸的水溶液调节所述氧化铝
‑
硅烷偶联剂混合液的pH值≤4，进行改性反应，得到所述硅烷偶联剂改性氧化铝；所述硅烷偶联剂和所述氧化铝的质量比≥0.02:1。
[0014]优选的，所述硅烷偶联剂改性氮化硼的制备方法包括以下步骤：
[0015]将所述硅烷偶联剂、乙醇和水混合水解，得到硅烷偶联剂水解液；
[0016]将氮化硼水分散液和所述硅烷偶联剂水解液混合进行改性反应，得到所述硅烷偶联剂改性氮化硼；所述硅烷偶联剂和所述氮化硼的质量比≥0.02:1。
[0017]优选的，所述石墨/石蜡相变材料的制备方法包括以下步骤：
[0018]将石墨和熔融态石蜡混合吸附，得到所述石墨/石蜡相变材料，所述熔融态石蜡和石墨的质量比≥0.6:1。
[0019]优选的，硅烷偶联剂乙醇溶液的质量百分比为4.5～9.5％；所述改性反应的温度为55～70℃，所述改性反应的时间为1.5～3h。
[0020]优选的，所述硅烷偶联剂、乙醇和水的质量比为(15～25):(5～10):(70～75)；所述改性反应的温度为40～52℃，所述改性反应的时间为0.5～1.2h。
[0021]本专利技术提供了上述技术方案所述高导热相变有机硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
[0022]将硫化硅橡胶、硅烷偶联剂改性氧化铝、硅烷偶联剂改性氮化硼、石墨/石蜡相变材料混合，得到混合物料；
[0023]在室温条件下，将所述混合物料和固化剂混合固化，得到所述高导热相变有机硅橡胶。
[0024]本专利技术提供了上述技术方案所述高导热相变有机硅橡胶或上述技术方案所述的制备方法制备的高导热相变有机硅橡胶在电子或半导体元器件散热器件中的应用。
[0025]本专利技术提供一种高导热相变有机硅橡胶，包括以下质量份数的组分：硫化硅橡胶100份、硅烷偶联剂改性氧化铝20～30份、硅烷偶联剂改性氮化硼10～20份、石墨/石蜡相变材料30～60份。本专利技术提供的高导热相变有机硅橡胶采用硅烷偶联剂改性氧化铝、硅烷偶联剂改性氮化硼和石墨/石蜡相变材料三种填料协同对硫化硅橡胶进行导热性能的改性，氮化硼和氧化铝的导热系数较高，且通过硅烷偶联剂改性的氮化硼和氧化铝在有机硅橡胶中能够实现高度分散，从而在硅橡胶中形成导热网络，提高硅橡胶的导热系数；同时，石墨/石蜡相变材料通过石蜡由固态向液态相变吸热的性能提高硅橡胶的导热性能。本专利技术提供上述三种填料在添加量较小的情况下实现了对硅橡胶导热性能的改善，且不影响硅橡胶的物理加工性能。由实施例的结果表明，本专利技术提供的高导热相变有机硅橡胶的密度为1.068～1.074g/cm3，相变潜热为7.274～18.37J/g，导热系数为0.178～0.214W/(m
·
k)。
[0026]本专利技术提供了上述技术方案所述高导热相变有机硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：将硫化硅橡胶、硅烷偶联剂改性氧化铝、硅烷偶联剂改性氮化硼、石墨/石蜡相变材料混合，得到混合物料；在室温条件下，将所述混合物料和固化剂混合固化，得到所述高导热相变有机硅橡胶。本专利技术提供的制备方法能够在室温条件下实现固化，反应条件简单，适宜工业化生产。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例3制备的高导热相变有机硅橡胶的实物图；
[0028]图2为本专利技术实施例3制备的高导热相变有机硅橡胶的DSC图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种高导热相变有机硅橡胶，包括以下质量份数的组分：
[0030]硫化硅橡胶100份、硅烷偶联剂改性氧化铝20～30份、硅烷偶联剂改性氮化硼10～20份、石墨/石蜡相变材料30～60份。
[0031]本专利技术提供的高导热相变有机硅橡胶包括100份的硫化硅橡胶。本专利技术对所述硫
化硅橡胶的来源没有特殊要求，在本专利技术的具体实施例中，所述硫化硅橡胶为道康宁184室温硫化硅橡胶。
[0032]以硫化硅橡胶的质量份数100份为基准，本专利技术提供的高导热相变有机硅橡胶包括20～30份的硅烷偶联剂改性氧化铝，优选为22～26份。
[0033]在本专利技术中，所述硅烷偶联剂改性氧化铝的粒径优选为75～150nm，更优选为80～120nm，最优选为85～100nm。在本专利技术中，所述硅烷偶联剂改性氧化铝的粒径指的是所述氧化铝核心的粒径。
[0034]在本专利技术中，所述硅烷偶联剂改性氧化铝的制备方法优选包括以下步骤：
[0035]将硅烷偶联剂乙醇溶液和氧化铝混合，得到氧化铝
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硅烷偶联剂混合液；
[0036]采用酸的水溶液调节所述氧化铝
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硅烷偶联剂混合液的pH值≤4，进行改性反应，得到所述硅烷偶联剂改性氧化铝；所述硅烷偶联剂和所述氧化铝的质量比≥0.02:1。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热相变有机硅橡胶，其特征在于，包括以下质量份数的组分：硫化硅橡胶100份、硅烷偶联剂改性氧化铝20～30份、硅烷偶联剂改性氮化硼10～20份、石墨/石蜡相变材料30～60份。2.根据权利要求1所述的高导热相变有机硅橡胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性氧化铝的粒径为75～150nm。3.根据权利要求1所述的高导热相变有机硅橡胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性氮化硼的粒径为1～10μm。4.根据权利要求1所述的高导热相变有机硅橡胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性氧化铝的制备方法包括以下步骤：将硅烷偶联剂乙醇溶液和氧化铝混合，得到氧化铝
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硅烷偶联剂混合液；采用酸的水溶液调节所述氧化铝
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硅烷偶联剂混合液的pH值≤4，进行改性反应，得到所述硅烷偶联剂改性氧化铝；所述硅烷偶联剂和所述氧化铝的质量比≥0.02:1。5.根据权利要求1所述的高导热相变有机硅橡胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性氮化硼的制备方法包括以下步骤：将所述硅烷偶联剂、乙醇和水混合水解，得到硅烷偶联剂水解液；将氮化硼水分散液和所述硅烷偶联剂水解液混合进行改性反应，得到所述硅烷偶联剂改性氮化硼；所述硅烷偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀娟，王子威，陈世豪，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：