一种非固化导热有机硅组合物材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种非固化导热有机硅组合物材料及其制备方法和应用，涉及导热材料的领域。其中，一种非固化导热有机硅组合物材料的制备方法，包括以下步骤：S1、先将100重量份液态有机硅、900

【技术实现步骤摘要】
一种非固化导热有机硅组合物材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及导热材料的领域，尤其是涉及一种非固化导热有机硅组合物材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，电子元器件的集成度越来越高，散热已经成为电子电器产品不可避免的突出问题，在散热过程中，导热材料的性能又很大程度决定了散热效果。现有的电子元器件使用的导热材料主要有两种，一是便于操作使用的片状材料，如导热垫片、导热薄膜片等；二是不定型液态或膏状导热材料，如导热硅脂、导热凝胶等。
[0003]片状导热材料虽然便于操作使用，但在应用场景上具有一定的局限性，由于材料本身具有一定的硬度和强度，与热界面必然存在较大的接触热阻，所以散热效果会劣于液态或膏状散热材料；液态或膏状材料的接触热阻很低，刷涂或机械点涂也便于使用，但由于材料形态以及使用方式导致无法填充较多导热材料，所以导热系数普遍较片状导热材料偏低，又因为为不定形材料，所以材料的热稳定性较片状导热材料差。
[0004]因此，制备可满足电子元器件散热的高导热、低界面热阻需求，又具有优异的热稳定性导热材料非常有必要。

技术实现思路

[0005]为了制备一种可应用于电子元器件散热的高导热、低界面热阻以及高热稳定性的导热材料，本申请提供一种非固化导热有机硅组合物材料及其制备方法和应用。
[0006]第一方面，本申请提供的一种非固化导热有机硅组合物材料采用如下的技术方案：一种非固化导热有机硅组合物材料的制备方法，包括以下步骤：S1、先将100重量份液态有机硅、900
‑
1600重量份填料、5
‑
10重量份有机硅改性剂先常温捏合后再高温捏合，得到第一混合物；其中，所述常温捏合的真空度≤
‑
0.08MPa；所述高温捏合的温度为140～160℃，真空度≤
‑
0.08MPa；S2、搅拌第一混合物和非硅有机液态油，搅拌时，控制真空度≤
‑
0.08MPa，得到非固化导热有机硅组合物材料；其中，所述液态有机硅包括稳定型聚硅氧烷和功能型聚硅氧烷；所述稳定型聚硅氧烷与功能型聚硅氧烷的结构式如下：
且稳定型聚硅氧烷中，所述A、B、C为含
‑
CH3、苯环中的任意一种或两种；所述m为100
‑
800中的任意一个数字；功能型聚硅氧烷中，所述A、C为含
‑
CH3、
‑
H、
‑
OH、
‑
(C2H6)NH2中的任意一种或两种，所述B为含
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CH3、
‑
OH、
‑
(C2H6)NH2中的任意一种，且所述A、B、C中必有一个选用
‑
H、
‑
OH、
‑
(C2H6)NH2；所述m为300
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1000中的任意一个数字；所述填料包括直径为10
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700nm的纳米填料和粒径为1
‑
20μm的功能型填料；所述有机硅改性剂的结构式为：所述R1为1至20个碳原子的烷基；R2为1至4个碳原子的烷基；R3为苯基、环己基、烯环氧基；x为10至70的任意一个数字；k是1至3的任意一个数字。
[0007]本申请以液态有机硅作为非固化有机硅组合物材料的载体，为使组合物材料具有高导热性能，本申请中的组合物材料填充了大量具有导热性能的填料，包括直径为100
‑
700nm的纳米填料和粒径为1
‑
20μm的功能型填料。其中，功能型填料自身的导热系数高，利用功能型填料在有机硅载体中形成导热通路有利于提高组合物填料的导热性能。纳米填料比表面积大，质量填充量小，所以单一使用时导热系数会很低。本申请中纳米填料主要作用是填充功能型填料之间缝隙，增加导热通路，以进一步提升组合物材料的导热系数和降低组合物材料的热阻。
[0008]但是，大量填料的加入容易使组合物材料成泥状，而泥状组合物的界面热阻增大，导致电子元器件的散热效果或热界面之间的导热效果变差。为了制备能提高电子元器件散热效果与热界面之间导热效果的高导热性能、低界面热阻以及高热稳定性的组合物材料，本申请还加入了有机硅改性剂。其中，在高温捏料步骤中，液态有机硅以及有机硅改性剂能与填料表面基团发生反应，改善了填料在组合物材料中的相容性和分散性，填料不容易发生团聚，有利于获得界面热阻较低、导热性能较优的非固化组合物材料，解决了大量填料掺入的情况下，组合物材料容易成泥影响电子元器件散热或热界面之间导热性能的问题。但需要注意的是：捏料步骤中主要在真空条件下进行，原因是当直接在常压条件下进行捏料时，组合物材料的粘度会明显提高。
[0009]其次，本申请中的组合物材料在具备高导热性与散热性的同时，还需要具有较好的热稳定性能。其中，本申请组合物材料的热稳定性主要归功于以下两方面：(1)在高温捏料步骤中，不稳定的杂质已被除去；(2)本申请的液态有机硅包括稳定型聚硅氧烷和功能型聚硅氧烷。稳定型聚硅氧烷的热稳定性优于功能型聚硅氧烷，但是，功能型聚硅氧烷的流动性优于稳定型聚硅氧烷，通过两者的复配，有利于兼顾组合物材料的热稳定性和流动性。
[0010]另外，非硅有机液态油的加入一方面有利于进一步改善组合物材料的流动性，另一方面非硅有机液态油能够提高组合物材料的润湿性，不仅便于将组合物材料涂覆在电子
元器件的热界面上，还可进一步降低组合物材料的界面热阻，有利于促进电子元器件的散热或热界面之间的热传导。
[0011]可选的，所述稳定型聚硅氧烷选用B为苯环的稳定型聚硅氧烷和B为
‑
CH3的稳定型聚硅氧烷的混合物。
[0012]B为苯环的稳定型聚硅氧烷的热稳定性优于B为
‑
CH3的稳定型聚硅氧烷的混合物，但是，B为苯环的稳定型聚硅氧烷的流动性比B为
‑
CH3的稳定型聚硅氧烷的流动性差，故两者复配使用更有利于制备热稳定性较好，同时流动性也较好的组合物材料，有利于进一步降低组合物材料的界面热阻，从而促进电子元器件的散热或热界面之间的热传导。
[0013]优选的，所述B为苯环的稳定型聚硅氧烷和B为
‑
CH3的稳定型聚硅氧烷的混合物的重量比为(2.8
‑
3.2)：5。
[0014]可选的，所述功能型聚硅氧烷选用B为
‑
(C2H6)NH2的功能型聚硅氧烷。
[0015]B为
‑
(C2H6)NH2的功能型聚硅氧烷兼具润滑作用，能够进一步促进填料的均匀分散，从而改善组合物材料的流动性。
[0016]可选的，所述填料包括100～200重量份纳米填料及700～1400重量份功能型填料。
[0017]当填料中纳米填料与功能型填料按照上述配比复配时，组合物材料的导热系数增大，有利于增加导热通路，进一步提高组合物材料的导热性能。此外，纳米填料还能降低功能型填料间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非固化导热有机硅组合物材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、先将100重量份液态有机硅、900
‑
1600重量份填料、5
‑
10重量份有机硅改性剂先常温捏合后再高温捏合，得到第一混合物；其中，所述常温捏合的真空度≤
‑
0.08MPa；所述高温捏合的温度为140～160℃，真空度≤
‑
0.08MPa；S2、搅拌第一混合物和非硅有机液态油，搅拌时，控制真空度≤
‑
0.08MPa，得到非固化导热有机硅组合物材料；其中，所述液态有机硅包括稳定型聚硅氧烷和功能型聚硅氧烷；所述稳定型聚硅氧烷与功能型聚硅氧烷的结构式如下：且稳定型聚硅氧烷中，所述A、B、C为含
‑
CH3、苯环中的任意一种或两种；所述m为100
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800中的任意一个数字；功能型聚硅氧烷中，所述A、C为含
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CH3、
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H、
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OH、
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(C2H6)NH2中的任意一种或两种，所述B为含
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CH3、
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OH、
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(C2H6)NH2中的任意一种，且所述A、B、C中必有一个选用
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H、
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OH、
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(C2H6)NH2；所述m为300
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1000中的任意一个数字；所述填料包括直径为10
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700nm的纳米填料和粒径为1
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20μm的功能型填料；所述有机硅改性剂的结构式为：所述R1为1至20个碳原子的烷基；R2为1至4个碳原子的烷基；R3为苯基、环己基、烯环氧基；x为10至70的任意一个数字；k是1至3的任意一个数字。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐浩，罗裕锋，张浩清，李华，李中鹏，
申请(专利权)人：深圳联腾达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：