一种低填料高导热柔性硅橡胶及其制备方法技术

本申请涉及导热硅橡胶领域，公开了一种低填料高导热柔性硅橡胶及其制备方法。一种低填料高导热柔性硅橡胶，按重量份计，包括以下成分：液体硅橡胶100份，复合导热材料15

【技术实现步骤摘要】
一种低填料高导热柔性硅橡胶及其制备方法


[0001]本申请涉及导热硅橡胶
，尤其是涉及一种低填料高导热柔性硅橡胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子产品的更新换代，其内部电子元器件也逐步趋于微型化、集成电路化、高度集成化以及多层次化，从而导致电力电子器件与设备工作时产生的热量增加，温度迅速升高，使其使用寿命缩短，并且对其性能造成严重影响。因此需要高导热性和高热稳定性的材料来满足“复杂化”的电子集成模块的高散热性能需求。
[0003]以聚合物为主的新型轻质、高效的热界面材料在电子器件中可用于填补不同元器件之间的微间隙,从而可以有效降低发热的电子器件或电子设备与散热器之间的界面热阻。柔性的热界面聚合物一般由柔性的高分子聚合物基体加入导热绝缘填料所制备而成的，可以紧密贴合在发热部件与散热部件之间，既能起到排除发热源和散热器之间微小空隙中热的不良导体空气，又能起到及时将热量从器件散发到散热片从而提高电子器件整体的传热能力。
[0004]硅胶由于其固有的优良耐高低温性、高弹性、化学惰性和优异的电绝缘性，被广泛应用于制备柔性热界面聚合物。但是硅胶作为热界面材料来说主要的不足是其导热系数非常低，一般只有0.2W/(m
·
k)左右，所以制备具有电绝缘性的高导热硅胶复合材料正成为散热领域的研究重点。
[0005]目前对于导热绝缘硅胶复合材料的研究都是通过添加高含量的导热填料才能使硅胶具有高的导热性能，但较大的填充量又会严重影响材料的柔顺性和加工性，甚至影响其物理和化学性能，因此急需一种简单有效的办法，在降低导热填料添加量的同时，制备电绝缘性、高导热性的柔软硅胶。

技术实现思路

[0006]为了解决上述至少一种技术问题，开发一种低填料、电绝缘性和高导热性的柔软硅橡胶，本申请提供一种低填料高导热柔性硅橡胶及其制备方法。
[0007]一方面，本申请提供的一种低填料高导热柔性硅橡胶，按重量份计，包括以下成分：液体硅橡胶100份，复合导热材料15
‑
30份以及氨基硅油1
‑
3份；所述复合导热材料，包括改性碳材料、改性无机化合物填料和碳化硅晶；所述改性碳材料为碳源经硅烷偶联剂改性后的碳材料，所述碳源包括膨胀石墨、鳞片石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种；所述改性无机化合物填料为无机化合物填料经硅烷偶联剂改性后的填料，所述无机化合物填料包括氧化铝、氧化锌、氮化硅、氮化铝中的一种或多种。
[0008]通过采用上述技术方案，本申请以液体硅橡胶为基体，液体硅橡胶具有较好的耐
热性能、电绝缘性能和柔软性，能够在高温环境下保持稳定性和弹性，能够适应各种形状和曲面的表面，填补不同元器件之间的微间隙，从而降低发热元件与散热器之间的热阻，加快热量的传递和散发。碳材料和无机化合物填料具有优良的导热性，将碳材料和无机化合物填料进行改性，增强其在液体硅橡胶中的分散性和与液体硅橡胶的结合性，进而不仅能够提柔性硅橡胶的导热能力，还能够降低导热材料的用量，避免影响柔性硅橡胶的柔顺性和加工性。碳化硅晶不仅具有极高的导热率，还能够填充和填平柔性硅橡胶与发热元件和散热器之间的微小间隙和不平整表面，减少热阻，提高热传导效果。氨基硅油能够提升复合导热材料与液体硅橡胶的相容性。
[0009]可选的，所述液体硅橡胶为双组份液体硅橡胶，所述双组份液体硅橡胶由A组分与B组分按重量比为1:1组成；所述A组份包括重量比为50：1的乙烯基封端二甲基聚硅氧烷和铂催化剂；所述B组份包括含氢硅油。
[0010]通过采用上述技术方案，所述双组份液体硅橡胶由A组份和B组份混合而成，可以通过调整两个组分的配比来控制双组份液体硅橡胶的硬度和黏度，固化时间相对较短，能够更快达到使用状态，还具有良好的流动性和填充性能，能够有效填充和填平发热元件与散热器之间的间隙和不平整表面，有助于提高热传导效果和降低热阻。同时，双组份液体硅橡胶具有良好的耐高温性能、机械性能和电绝缘性能，能够确保柔性硅橡胶的长期可靠性和稳定性。
[0011]可选的，所述复合导热材料中，改性碳材料、改性无机化合物填料和碳化硅晶的重量比为(1
‑
1.5)：2：(0.3
‑
0.8)。
[0012]通过采用上述技术方案，选择片状改性碳材料、球状改性无机化合物填料、线状碳化硅晶三种类型的导热材料按照比例混合，更容易搭建导热网络，优化柔性硅橡胶的导热通路，增强导热效果，也进一步降低导体材料用量。
[0013]可选的，所述膨胀石墨和鳞片石墨的粒度为50
‑
500目。
[0014]通过采用上述技术方案，所述膨胀石墨、鳞片石墨具有优良的导热性，加入硅橡胶中可有效降低硅橡胶的热阻，提高热传导效率。对膨胀石墨和鳞片石墨做出进一步限定，控制粒径以增大表面积，使得碳材料在液体硅橡胶中分散地更均匀。
[0015]可选的，所述无机化合物填料包括粒径为1
‑
10μm的无机化合物填料和粒径为20
‑
50μm的无机化合物填料。
[0016]可选的，所述粒径为1
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10μm的无机化合物填料与粒径为20
‑
50μm的无机化合物填料的重量比为(1.5
‑
3)：1。
[0017]通过采用上述技术方案，控制无机化合物填料的粒径以及粒径分布，从而提高改性后的无机化合物填料的填充度，进一步增强柔性硅橡胶热量传递的效率。
[0018]可选的，在所述改性碳材料中或者在所述改性无机化合物填料中，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种，且所述硅烷偶联剂的质量不超过碳源或无机化合物填料的质量的3％。
[0019]第二方面，本申请提供了上述低填料高导热柔性硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：S1、取改性碳材料、改性无机化合物填料、氮化硅晶按照比例混合，得到复合导热材料；S2、取液体硅橡胶，依次加入所述S1制得的复合导热材料、氨基硅油，搅拌0.5
‑
1h，
真空脱泡5
‑
10min，室温或加热固化，加热固化温度40
‑
80℃，固化时间0.5
‑
1h，得到低含量高导热柔性硅橡胶材料。
[0020]通过采用上述技术方案，将改性碳材料和改性无机化合物填料混合制得复合导热材料，再将其加入液体硅橡胶，并加入氨基硅油以增强复合导热材料和液体硅橡胶的相容性，制得的柔性硅橡胶在具有硅橡胶良好的柔软性和可塑性的同时，还具备了复合导热材料的优异的导热性能。
[0021]可选的，所述S1中改性碳材料的制备方法为：取无水乙醇和去离子水混合均匀并盐酸调pH值为3
‑
4，然后加入硅烷偶联剂，磁力搅拌30min，再加入碳源，在60℃下磁力搅拌6h后，抽滤并洗涤，60℃干燥12h后即得改性碳材料。
[0022]可选的，所述S1中改性无机化合物填料的制备方法为：取无水乙醇和去离子水混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低填料高导热柔性硅橡胶，其特征在于，按重量份计，包括以下成分：液体硅橡胶100份，复合导热材料15
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30份以及氨基硅油1
‑
3份；所述复合导热材料，包括改性碳材料、改性无机化合物填料和碳化硅晶；所述改性碳材料为碳源经硅烷偶联剂改性后的碳材料，所述碳源包括膨胀石墨、鳞片石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种；所述改性无机化合物填料为无机化合物填料经硅烷偶联剂改性后的填料，所述无机化合物填料包括氧化铝、氧化锌、氮化硅、氮化铝中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的低填料高导热柔性硅橡胶，其特征在于，所述液体硅橡胶为双组份液体硅橡胶，所述双组份液体硅橡胶由A组分与B组分按重量比为1:1组成；所述A组份包括重量比为50：1的乙烯基封端二甲基聚硅氧烷和铂催化剂；所述B组份包括含氢硅油。3.根据权利要求1所述的低填料高导热柔性硅橡胶，其特征在于，所述复合导热材料中，改性碳材料、改性无机化合物填料和碳化硅晶的重量比为（1
‑
1.5）：2：（0.3
‑
0.8）。4.根据权利要求1所述的低填料高导热柔性硅橡胶，其特征在于，所述膨胀石墨和鳞片石墨的粒度为50
‑
500目。5.根据权利要求1所述的低填料高导热柔性硅橡胶，其特征在于，所述无机化合物填料包括粒径为1
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10μm的无机化合物填料和粒径为20
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50μm的无机化合物填料。6.根据权利要求5所述的低填料高导热柔性硅橡胶，其特征在于，所述粒径为1
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10μm的无机化合物填料与粒径为20
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓亮，向兆兵，陈洪丽，张雯琪，易斌，
申请(专利权)人：北京创盈光电医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：