一种低挥发高导热单组份加成型导热胶泥及其制备方法技术

本发明专利技术涉及传热技术领域，尤其涉及一种低挥发高导热单组份加成型导热胶泥及其制备方法，所述导热胶泥，其是由以下按重量份数配比的原料构成：乙烯基封端聚二甲基硅氧烷100份、导热填料700～1000份、气相白炭黑0～5份、含氢硅油1～10份、催化剂0.2～2份；所述导热填料主体为介孔氧化铝；所述介孔氧化铝的至少一部分表面负载有纳米铜颗粒所述介孔氧化铝以及纳米铜颗粒的至少一部分表面包覆有一层二氧化硅层；所述二氧化硅层表面接枝有包含不饱和官能团的抑制剂。通过本发明专利技术中的制备方法在导热填料中接枝引入有包含不饱和官能团的抑制剂加从而能够有效抑制铂金催化剂在常温下的催化活性，从而有效降低了导热胶泥的反应活性，提升了其常温储存性能。提升了其常温储存性能。提升了其常温储存性能。

【技术实现步骤摘要】
一种低挥发高导热单组份加成型导热胶泥及其制备方法


[0001]本专利技术涉及传热
，尤其涉及一种低挥发高导热单组份加成型导热胶泥及其制备方法。

技术介绍

[0002]导热硅胶材料通常是在以有机硅聚合物为载体中加入各种导热填充物得到，常用的导热填充物为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。导热硅胶垫片是经过固化形成的，材料形变较小，不能够重复使用。导热硅脂为油粉混合材料，不会固化，在高温下长期使用会出现硅油析出，材料变干粉化，无法继续使用。导热泥具有良好的导热及传热性能，使用时呈橡皮泥状，不流动，不挥发，耐高低温，使用简单等特点，填充在电子元器件与散热器等之间，使其紧密接触，减小热阻，快速降低电子器件的温度，延长电子器件使用寿命及可靠性。
[0003]专利CN106398226A公开了一种导热硅凝胶及其制备方法，使用端乙烯基聚二甲基硅氧烷或乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷，基础聚合物100份；交联剂0.1
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10份；填料500
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1800份；硅烷偶联剂0.1
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15份，然而使用低分子端乙烯基聚二甲基硅氧烷或乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷在高温环境中长久使用无法解决低分子析出的问题。
[0004]专利CN104497575A/CN111019357A均公开了一种有机硅高导热泥，其原料组成为：硅油、导热粉体填料、增塑剂、粉体表面处理剂、交联剂、耐高温色料、铂催化剂。涉及的是一种导热凝胶，生产过程中，在催化剂的作用下，乙烯基硅油与交联剂发生反应交联，最终制备成导热硅泥，但是这种在生产过程已经发生反应的导热凝胶，一般都具有一定的韧性、硬度、挤出性差的缺点，直接会影响到客户的使用。
[0005]专利CN111171571A公开了一种高弹导热凝胶，通过α，ω烷氧基封端聚二甲基硅氧烷与二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷或二苯基二乙氧基硅烷的一种反应，形成导热凝胶，该专利无法解决整体固化及析油问题。
[0006]专利CN113024164A涉及单组份高流动性高导热凝胶，该专利通过采用纳米气相二氧化硅对铂金催化剂吸附，而后用高分子树脂包裹，最终达到室温储存长期稳定，该专利中只是简单地说明按照专利中的方法，可以制备出贮存稳定的导热凝胶，但并未进行详细探讨。
[0007]目前市面上导热凝胶主要是非反应型，通过乙烯基聚硅氧烷与含氢聚硅氧烷在铂金催化剂催化下交联制备成导热凝胶，其最大问题在于制备过程中已经形成交联，导致挤出性差，使用受到限制。
[0008]可反应型导热凝胶市面上报道较少，主要通过乙烯基聚硅氧烷、含氢聚硅氧烷、导热填充物、炔醇抑制剂、铂金催化剂混合而成，使用时加热固化成导热凝胶，其主要问题在于常温储存时间短，必须在冷冻情况下长期保存，导致使用不便，同时限制了其应用范围。

技术实现思路

[0009]因此本专利技术的目的在于现有技术中的导热胶泥存在易挥发析油，同时可反应型导热胶泥的储存时间较短的缺陷，提供了一种低挥发高导热单组份加成型导热胶泥及其制备方法以克服上述问题。
[0010]为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种低挥发高导热单组份加成型导热胶泥，其是由以下按重量份数配比的原料构成：乙烯基封端聚二甲基硅氧烷100份、导热填料700～1000份、气相白炭黑0～5份、含氢硅油1～10份、催化剂0.2～2份；所述导热填料主体为介孔氧化铝；所述介孔氧化铝的至少一部分表面负载有纳米铜颗粒所述介孔氧化铝以及纳米铜颗粒的至少一部分表面包覆有一层二氧化硅层；所述二氧化硅层表面接枝有包含不饱和官能团的抑制剂。
[0011]本专利技术中的低挥发高导热单组份加成型导热胶泥相较于现有技术而言，其对填充在内部的导热填料进行了一定的修饰以及改进，从而有效提升了导热填料的导热性能，并且能够有效延长了导热胶泥的储存稳定性。
[0012]针对导热填料的导热性能本申请进行了以下改进：现有技术中，用于填充有机硅灌封胶提升其导热性能的导热填料主要选自于金属氧化物以及金属氮化物，由于氧化铝在金属氧化物中具有较高的导热系数，同时其具有价格便宜以及极佳的绝缘性能，因而在有机灌封胶中使用最为广泛。然而氧化铝的导热系数仍然只能维持在30W
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‑1左右，相较于金属材料以及碳材料而言，其导热系数仍然较低，因此为了提升有机灌封胶的导热性能，只能进一步提升氧化铝的添加量，然而导热材料的大量添加则会导致有机灌封胶的其他性能(流平性以及力学性能)出现不同程度的下降，从而严重影响了其自身的使用。
[0013]本申请中提供的导热填料，其虽然同样基于氧化铝材料，然而其在氧化铝的表面负载有一定量的纳米铜颗粒，因而相较于氧化铝而言，金属铜的导热系数可高达398W
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‑1，因此纳米铜颗粒的加入能够在一定程度上有效提升整体导热填料的导热性能。
[0014]但是常规的氧化铝填料(例如球形氧化铝)其表面较为光滑，导致其表面在负载纳米铜颗粒的过程中纳米铜颗粒容易在氧化铝的表面脱落不易附着，因此本申请中通过使用介孔二氧化硅的方式，从而能够增大与纳米铜颗粒之间的接触面积，从而使得纳米铜颗粒能够更好地附着在氧化铝的表面。从实际测试中发现，包含有介孔结构氧化铝的导热填料其导热性能明显优于包含有传统球状氧化铝的导热填料。
[0015]虽然纳米铜颗粒的加入能够有效提升导热填料的导热能力，然而申请人发现，虽然纳米铜颗粒虽然所占含量不高，但是其会大幅提升整体灌封胶的导电性，从而不利于将其应用在电子工业领域中。因此，本申请在介孔氧化铝以及纳米铜颗粒的至少一部分表面包覆有一层二氧化硅层，相较于氧化铝而言二氧化硅具有更低的电阻率，因此本申请在其两者表面包覆二氧化硅后能够屏蔽纳米铜颗粒的导电性，同时防止纳米铜颗粒被氧气所氧化，从而降低其导热性。
[0016]针对导热填料的能够延长导热胶泥的储存稳定性，本申请进行了以下改进：现有技术中为了提升单组份加成型导热胶泥的稳定性，通常会在导热胶泥中加入
一定量的抑制剂(例如含S或者P元素的物质、不饱和化合物等)，这些物质通常为小分子物质，这些小分子的抑制剂在储存过程中往往会因为迁移从而析出并挥发，从而导致对于胶泥中的各组分的抑制作用减弱，从而使得其储存稳定性大幅下降。本申请中通过将包含不饱和官能团的抑制剂接枝于覆盖在介孔氧化铝以及纳米铜颗粒表面的二氧化硅层的表面，从而有效防止了这些抑制剂的析出问题，进而防止了在常温下乙烯基封端聚二甲基硅氧烷与含氢硅油的反应，并且这一过程在高温下即可破坏逆转，使得在高温下铂金属催化剂依然能够催化乙烯基封端聚二甲基硅氧烷与含氢硅油之间的反应，并且由于抑制剂中包含有不饱和官能团，这些不饱和官能团同样能够与含氢硅油发生反应，从而使得整个导热胶泥中的各个组分形成交联网络，进一步提升了胶泥在固化后的力学性能。
[0017]因此，综上所述，本申请将氧化铝、纳米铜颗粒以及二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低挥发高导热单组份加成型导热胶泥，其特征在于，其是由以下按重量份数配比的原料构成：乙烯基封端聚二甲基硅氧烷100份、导热填料700～1000份、气相白炭黑0～5份、含氢硅油1～10份、催化剂0.2～2份；所述导热填料主体为介孔氧化铝；所述介孔氧化铝的至少一部分表面负载有纳米铜颗粒所述介孔氧化铝以及纳米铜颗粒的至少一部分表面包覆有一层二氧化硅层；所述二氧化硅层表面接枝有包含不饱和官能团的抑制剂。2.根据权利要求1所述的低挥发高导热单组份加成型导热胶泥，其特征在于，所述导热填料的制备方法如下：(1)将氧化铝与刻蚀液反应，从而得到球状介孔氧化铝；(2)将介孔氧化铝置于包含有铜前驱体、带有硅氢以及硅烷氧基的二氧化硅前驱体的溶液中，分散均匀后加入酸性还原剂，反应使得所述铜前驱体被还原得到纳米铜颗粒，并使得二氧化硅前驱体水解形成聚硅氧烷从而将介孔氧化铝与纳米铜颗粒包覆，得到负载有纳米铜颗粒以及聚硅氧烷的介孔氧化铝；(3)将负载有纳米铜颗粒以及聚硅氧烷的介孔氧化铝与包含有不饱和基团的醇类抑制剂发生缩合反应，得到所述导热填料。3.根据权利要求2所述的低挥发高导热单组份加成型导热胶泥，其特征在于，所述步骤(2)中带有硅氢以及硅烷氧基的二氧化硅前驱体为三甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷中的任意一种。4.根据权利要求2或3所述的低挥发高导热单组份加成型导热胶泥，其特征在于，所述步骤(3)中包含有不饱和基团的醇类抑制剂为乙炔环己醇、乙炔醇、丙炔醇，丁炔醇、甲基丁炔醇、苯基丁炔醇、3,5﹣二甲基﹣1﹣己炔﹣3﹣醇、3...

【专利技术属性】
技术研发人员：揭志强，曹勇，
申请(专利权)人：江西天永诚高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：