一种导热绝缘液态硅橡胶及其制备方法和应用技术

本申请涉及硅橡胶技术领域，具体公开了一种导热绝缘液态硅橡胶及其制备方法和应用。一种导热绝缘液态硅橡胶包括二甲基乙烯基硅橡胶、端羟基硅油、液晶高分子聚合物、六方氮化硼、改性石墨烯基填料和钛酸酯偶联剂5

【技术实现步骤摘要】
一种导热绝缘液态硅橡胶及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及硅橡胶
，更具体地说，它涉及一种导热绝缘液态硅橡胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前电子产品的电路设计越来越复杂，呈密集化、小型化趋势。这些电子电器设备会产生大量热量，这些热量若不能及时排出，积聚到一定程度势必会对电子电器的元器件及设备本身造成损害。所以必须将其产生的多余热量及时、有效地传递到周围环境中去。在散热工业中传统的金属材料，因其制品的几何形状受到很大限制，并且此种散热装置与电子元件表面存在一定间隙，从而越来越容易地被一些热界面材料替代。
[0003]导热橡胶是侧重导热性能的一类橡胶基复合材料，多以硅橡胶为基体，具有弹性好、电绝缘性好、低压易变形及密封性好等特点，将其用于元器件散热时能有效填充界面间的空隙，驱除冷热界面间的空气，可将散热器功效提高40％左右。因此，研究具有高导热性的导热橡胶对电子电器设备的小型化、密集化以及提高其精度、寿命都有着重要意义。
[0004]目前通常的导热硅橡胶复合材料所用的导热填料大多是银、铝等金属粉，之外还有氧化铝、碳化硅、石英粉等，使用上述导热粉体成本相对较高，且制得的导热硅橡胶导热系数没有很好的提高，综合性能相对较差。

技术实现思路

[0005]为了提高硅橡胶的导热绝缘性能，本申请提供一种导热绝缘液态硅橡胶及其制备方法和应用。
[0006]第一方面，本申请提供一种导热绝缘液态硅橡胶，采用如下的技术方案：一种导热绝缘液态硅橡胶，包括如下重量份数的原料：二甲基乙烯基硅橡胶100份；端羟基硅油8
‑
15份；液晶高分子聚合物10
‑
20份；六方氮化硼10
‑
15份；改性石墨烯基填料50
‑
70份；硫化剂1
‑
3份；钛酸酯偶联剂5
‑
7份；所述改性石墨烯基填料由在石墨烯基填料上负载氧化锌粒子得到。
[0007]通过采用上述技术方案，通过六方氮化硼和改性石墨烯基填料复配使用作为导热填料，六方氮化硼和改性石墨烯基填料能够在硅橡胶内形成立体的三维交联导热网络，从而提高硅橡胶的导热性能，负载氧化锌粒子后改性石墨烯基填料能够增加硅橡胶内的导热通路数目，相比于单一的石墨烯填料，采用改性石墨烯基填料更易提高填充密度，形成稠密堆积，改善热导率，热阻具有正温度系数，从而有效提高硅橡胶的导热性能。
[0008]通过加入液晶高分子聚合物，通过液晶高分子聚合物能够进一步完善导热网络在硅橡胶内的覆盖面积和延伸路径，从而大幅增强硅橡胶的导热性能，并且液晶高分子聚合物具有较好的绝缘性能，液晶高分子聚合物可进入石墨烯的层间结构中，从而降低石墨烯的导电性，在导热网络中嵌入液晶高分子聚合物，能够有效增强导热网络的绝缘性，进而能够提高硅橡胶的绝缘性能。由上述原料制备得到的液态硅橡胶具有较好的机械性能和耐老化性能，并且具有较好的绝缘导热性能，能够满足大功率电子器件的散热及应用要求。
[0009]可选的，所述石墨烯基填料为还原氧化石墨烯填料。
[0010]通过采用上述技术方案，还原氧化石墨烯含有大量的含氧官能团，因此赋予了还原氧化石墨烯良好的分散性和反应活性，从而有利于还原氧化石墨烯在硅橡胶内分散均匀，进而有利于在硅橡胶内部形成结构均匀稳定的三维交联导热网络，从而有利于提高硅橡胶的导热性能。
[0011]可选的，所述改性石墨烯基填料采用包括如下步骤的方法制备得到：S1：将还原氧化石墨烯粉末与氧化锌胶体溶液混合，升温至60
‑
70℃，然后恒温搅拌1
‑
1.5h后得到混合液；S2：向混合液中加入质量浓度为20
‑
25％的β
‑
丙氨酸溶液，然后升温至60
‑
70℃，然后恒温搅拌2
‑
3h，经过滤、煅烧后得到改性石墨烯基填料。
[0012]通过采用上述技术方案，在反应过程中，还原氧化石墨烯表面的含氧官能团能够与含氨基、羧基基团的β
‑
丙氨酸发生反应，从而使还原氧化石墨烯与β
‑
丙氨酸结晶之间形成稳定的共价键，并且β丙氨酸分子中因有N原子，有一对未共用电子，很容易与残留的Zn2+形成共价键，从而与Zn2+络合形成较为稳定的络合物，进而提高氧化锌粒子在还原氧化石墨烯负载的稳定性，进而有利于使改性石墨烯基填料发挥最佳的导热绝缘效果。
[0013]可选的，S1中还原氧化石墨烯粉末与氧化锌胶体溶液的质量比为1：(1
‑
1.5)；S2中混合液与β
‑
丙氨酸溶液的质量比为1：(0.3
‑
0.5)。
[0014]通过采用上述技术方案，选择上述配比的原料制备改性石墨烯基填料，有利于在还原氧化石墨烯表面负载一层分散均匀的氧化锌粒子，从而使改性石墨烯基填料发挥较好的导热绝缘效果。
[0015]可选的，所述氧化锌胶体溶液采用如下方法制备得到：将醋酸锌溶液溶于丙三醇乙醚中，搅拌20
‑
30min，再加入与醋酸锌溶液等摩尔数的乙二胺，在70
‑
80℃的条件下恒温搅拌0.5
‑
1h后得到氧化锌胶体溶液。
[0016]通过采用上述技术方案，制备得到的氧化锌胶体溶液具有分散性好、之地均匀的优点，上述的制备过程中不会产生废气和废液，从而有利于提高生产过程的环保性。
[0017]可选的，所述端羟基硅油分子量为1.5
‑
2.0万，羟基含量为0.17
‑
0.23％。
[0018]第二方面，本申请提供一种导热绝缘液态硅橡胶的制备方法，采用如下的技术方案：一种导热绝缘液态硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：步骤一：混炼：将二甲基乙烯基硅橡胶、端羟基硅油、液晶高分子聚合物、六方氮化硼、改性石墨烯基填料、硫化剂和钛酸酯偶联剂依照配比混合后在混炼机上进行混炼，混炼均匀后室温放置6
‑
8h得到混炼胶；步骤二：硫化：将步骤一得到的混炼胶在170
‑
180℃、6
‑
8Mpa下硫化10
‑
20min，接着
在室温、4
‑
6MPa下冷却10
‑
20min得到硅橡胶。
[0019]通过采用上述技术方案，通过改性石墨烯基填料在硅橡胶内形成三维交联导热网络，能够有效提高硅橡胶的导热绝缘性能，且上述的制备方法简单易操作，能够适用于大规模工业化生产。
[0020]第三方面，本申请提供一种导热绝缘液态硅橡胶在制备热界面材料中的应用。
[0021]通过采用上述技术方案，本申请提供的导热绝缘液态硅橡胶具有较好的机械性能和耐老化性能，并且具有较好的绝缘导热性能，能够满足大功率电子器件的散热及应用要求。
[0022]1、由于本申请采用改性石墨烯基填料，六方氮化硼和改性石墨烯基填料能够在硅橡胶内形成立体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热绝缘液态硅橡胶，其特征在于，包括如下重量份数的原料：二甲基乙烯基硅橡胶100份；端羟基硅油8
‑
15份；液晶高分子聚合物10
‑
20份；六方氮化硼10
‑
15份；改性石墨烯基填料50
‑
70份；硫化剂1
‑
3份；钛酸酯偶联剂5
‑
7份；所述改性石墨烯基填料由在石墨烯基填料上负载氧化锌粒子得到。2.根据权利要求1所述的一种导热绝缘液态硅橡胶，其特征在于：所述石墨烯基填料为还原氧化石墨烯填料。3.根据权利要求1所述的一种导热绝缘液态硅橡胶，其特征在于：所述改性石墨烯基填料采用包括如下步骤的方法制备得到：S1：将还原氧化石墨烯粉末与氧化锌胶体溶液混合，升温至60
‑
70℃，然后恒温搅拌1
‑
1.5h后得到混合液；S2：向混合液中加入质量浓度为20
‑
25%的β
‑
丙氨酸溶液，然后升温至60
‑
70℃，然后恒温搅拌2
‑
3h，经过滤、煅烧后得到改性石墨烯基填料。4.根据权利要求3所述的一种导热绝缘液态硅橡胶，其特征在于：S1中还原氧化石墨烯粉末与氧化锌胶体溶液的质量比为1：（1
‑
1.5）；S2中混合液与β
‑
丙氨酸溶液的质量比为1：（0.3
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨思广，
申请(专利权)人：东莞天绘新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：