一種膏體導熱矽脂及其製備方法

2023-10-06 01:59:29 1

專利名稱：一種膏體導熱矽脂及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種膏體導熱矽脂及其製備方法。
背景技術：
導熱矽脂，俗稱散熱膏，以有機矽酮為主要原料，添加耐熱、導熱性能優異的材料，製成的導熱型有機矽脂狀複合物，用於功率放大器、電晶體、電子管、CPU等電子原器件的導熱及散熱，從而保證電子儀器、儀表等的電氣性能的穩定。導熱矽脂是一種高導熱絕緣有機矽材料，幾乎永遠不固化，可在_50°C 230°C的溫度下長期保持使用時的脂膏狀態。既具有優異的電絕緣性，又有優異的導熱性，同時具有低油離度(趨向於零)，耐高低溫、耐水、臭氧、耐氣候老化。導熱矽脂又稱之為熱界面材料，在散熱與導熱應用中，即使是表面非常光潔的兩個平面在相互接觸時都會有空隙出現，這些空隙中的空氣是熱的不良導體，會阻礙熱量向散熱片的傳導。而導熱矽脂就是一種可以填充這些空隙，使熱量的傳導更加順暢迅速的材料。它可廣泛塗覆於各種電子產品，電器設備中的發熱體(功率管、可控矽、電熱堆等)與散熱設施(散熱片、散熱條、殼體等)之間的接觸面，起傳熱媒介作用和防潮、防塵、防腐蝕、防震等性能，適用於微波通訊、微波傳輸設備、微波專用電源、穩壓電源等各種微波器件的表面塗覆或整體灌封。導熱矽脂對產生熱的電子元件，提供了極佳的導熱效果。導熱矽脂可用於如電晶體、CPU組裝、熱敏電阻、溫度傳感器、汽車電子零部件、汽車冰箱、電源模塊、印表機頭等中。本申請人的在先申請CN 102732229A公開了一種膏體導熱矽脂及其製備方法。該導熱矽脂按重量份數包括100重量份的甲基矽油、20(Γ1000重量份的導熱填料和1(Γ100份的處理劑。該導熱矽脂的製備方法為將100重量份甲基矽油、200 1000重量份導熱填料和10 100份處理劑加入真空捏合機或動力混合機中，在100 150°C溫度和-O. 06 -O. 099MPa真空度情況下，脫水共混30 200分鐘即可獲得膏體導熱矽脂。該發明通過對導熱粉進行表面高溫和真空處理，提高油與粉的相容性，使得產品在使用過程中在-50 230°C的溫度下能長期保持膏脂狀態，不出現發乾、發硬及油粉分離現象，從而使該發明所製備的膏體導熱矽脂具有優異的電絕緣性和導熱性。但是，該發明採用了較少量的處理劑對導熱填料進行表面改性，導熱填料與甲基矽油的相容性較差，使得導熱填料在導熱矽脂中的分散較差，油粉容易分離，導熱矽脂的導熱性能差，不利於長期使用。

發明內容
針對現有技術中導熱填料在導熱矽脂中分散差，導熱矽脂導熱性能差的問題，本發明的目的之一在於提供一種膏體導熱矽脂，所述導熱矽脂具有高的導熱係數，導熱性能非常優異。為了達到上述目的，本發明採用了如下技術方案—種膏體導熱矽脂，按重量份數包括甲基矽油100份
導熱填料400 1000份偶聯劑40 200份。優選地，所述膏體導熱矽脂按重量份數包括甲基矽油100份導熱填料400 1000份偶聯劑101 200份。優選地，所述膏體導熱矽脂按重量份數包括甲基矽油100份 導熱填料600 1000份偶聯劑150 200份。二甲基矽油，別名甲基矽油，具有生理惰性、良好的化學穩定性、電緣性、耐熱性和耐候性。本發明所述甲基矽油在溫度為25 °C時的粘度為10(T5000mPa· s，例如105 300mPa · s、40(Tl500mPa · s、80(T2800mPa · S、120(T3500mPa · s、280(T4800mPa · s，優選IlOlOOOmPa · s。粘度太大，導熱矽脂的加工性能變差。導熱填料，添加在甲基矽油中可增加導熱矽脂的導熱係數，本發明所述導熱填料選自氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、氧化鎂或碳化矽中的任意一種或者至少兩種的混合物，優選氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁或氮化硼中的任意一種或者至少兩種的混合物。兩種或者兩種以上的導熱填料，可以取得更好地協同作用，顯著增加導熱矽脂的導熱係數。導熱填料與甲基矽油的界面性質不同，其相容性差，本發明通過添加偶聯劑對導熱填料進行表面改性處理，以增強其與甲基矽油的相容性，提高其分散性，從而解決現有的導熱矽脂在使用過程中容易出現發乾、發硬、導熱係數低、油粉容易分離等問題。所述偶聯劑選自矽烷類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、磷酸酯類偶聯劑、鋁酸酯類偶聯劑或硼酸酯類偶聯劑中的任意一種或者至少兩種的混合物，優選矽烷類偶聯劑，進一步優選八甲基環四矽氧燒、TK甲基_■娃氣燒、十_■燒基二甲氧基娃燒、甲基二甲氧基娃燒、甲基二乙氧基娃燒、乙基二甲氧基娃燒、丁基二甲氧基娃燒、苯基二甲氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、甲基乙稀基_■甲氧基娃燒、稀丙基二甲氧基娃燒或稀丙基甲基_■甲氧基娃燒的任意一種或者至少兩種的混合物。所述混合物例如十二烷基三甲氧基矽烷和六甲基二矽氮燒的混合物，TK甲基_■娃氣燒和八甲基環四娃氧燒的混合物，十_■燒基二甲氧基娃燒和八甲基環四矽氧烷的混合物，十二烷基三甲氧基矽烷、六甲基二矽氮烷和八甲基環四矽氧烷的混合物。所述導熱填料的重量份數為200 1000份，例如250份、300份、350份、400份、450份、500 份、550 份、600 份、650 份、700 份、820 份、900 份,980 份。所述偶聯劑的重量份數為40^200份，例如50 70份、80 95份、105 130份、125 150份、145 180份。偶聯劑的重量份數太少，對導熱填料的表面改性效果不好，與甲基矽油的相容性得不到明顯改善，影響導熱矽脂的導熱性能、介電性能，而且，極易出現油粉分離現象。本發明所述的「包括」，意指其除所述組分外，還可以包括其他組分，這些其他組分賦予所述導熱矽脂不同的特性。除此之外，本發明所述的「包括」，還可以替換為封閉式的「為」或「由……組成」。
本發明所述導熱矽脂還可包括二氧化矽填料，導熱矽脂在應用後保持垂直時，可起抑制滑落的作用。所述二氧化矽例如沉澱二氧化矽或熱解法二氧化矽。所述二氧化矽填料的含量優選在f 10重量份。所述導熱矽脂還可以包括顏料、染料、熱穩定劑、阻燃劑、增塑劑或增粘劑中的任意一種或者至少兩種的混合物。本發明的目的之二在於提供一種如上所述的膏體導熱矽脂的製備方法，所述方法為在真空條件下，按配方份數混合，得到膏體導熱矽脂。所述真空條件的真空度為-O. 06^-0. 099mPa,優選-O. 07^-0. 09mPa。所述混合在10(Tl50°C下進行，優選在11(T140°C下進行，例如在115°C、120°C、130°C、140°C、148°C下進行混合。所述混合時間為30 200分鐘，優選5(Tl80分鐘，進一步 優選7(Γ200分鐘。任意可以實現將物料在真空條件下混合的裝置均可實現本發明，優選所述混合通過真空捏合機或動力混合機實現。一種如上所述的膏體導熱矽脂的製備方法，所述方法為，按配方將各組分加入真空捏合機或者動力混合機中，在溫度10(Tl50°C，真空度為-O. 06^-0. 099mPa,混合30^200分鐘，得到膏體導熱矽脂。在混合過程中，原料中的水分脫除。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果(I)本發明通過選擇合適的偶聯劑的量對導熱填料進行表面改性，提高了導熱填料與甲基娃油的相容性，提聞了導熱填料在甲基娃油中的分散性能，提聞了導熱娃脂的導熱性能，導熱係數可達3. Off/m · k,甚至4. Off/m · k ；(2)本發明通過將導熱矽脂的各組分在真空中混合，對導熱填料進行表面高溫、真空處理後，提高了導熱填料與甲基矽油的相容性，使得產品在使用的過程中在-50°C 230°C的溫度下長期保持使用時的脂膏狀態，不出現發乾、發硬、油粉分離等現象；(3)本發明所述導熱矽脂潤溼性好，有光澤，介電性能優異，介電常數可達5. 8，熱阻抗小於O. 030C _in2/W，具有較少的滲油、優異的耐熱性能和抗滑落性能，非常適用於作為電器元件和電子元件的散熱材料。
具體實施例方式為更好地說明本發明，便於理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下實施例1-3導熱矽脂按重量份數組成及製備過程中的工藝參數如表I所示。表I導熱矽脂組成及製備工藝參數
權利要求
1.一種膏體導熱矽脂，其特徵在於，所述導熱矽脂按重量份數包括 甲基矽油100份 導熱填料40(Γ1000份 偶聯劑40 200份。
2.如權利要求I所述的導熱矽脂，其特徵在於，所述導熱矽脂按重量份數包括 甲基矽油100份 導熱填料40(Γ1000份 偶聯劑101 200份。
3.如權利要求I或2所述的導熱矽脂，其特徵在於，所述導熱矽脂按重量份數包括 甲基矽油100份 導熱填料60(Γ1000份 偶聯劑150 200份。
4.如權利要求1-3之一所述的導熱矽脂，其特徵在於，所述甲基矽油在溫度為25°C時的粘度為 100 5000mPa · s，優選 110 4000mPa · S。
5.如權利要求1-4之一所述的導熱矽脂，其特徵在於，所述導熱填料選自氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、氧化鎂或碳化矽中的任意一種或者至少兩種的混合物，優選氧化鋁、氧化鋅、氮化鋁或氮化硼中的任意一種或者至少兩種的混合物。
6.如權利要求1-5之一所述的導熱矽脂，其特徵在於，所述偶聯劑選自矽烷類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、磷酸酯類偶聯劑、鋁酸酯類偶聯劑或硼酸酯類偶聯劑中的任意一種或者至少兩種的混合物，優選矽烷類偶聯劑，進一步優選八甲基環四矽氧烷、六甲基二矽氮烷、十_■燒基二甲氧基娃燒、甲基二甲氧基娃燒、甲基二乙氧基娃燒、乙基二甲氧基娃燒、丁基二甲氧基娃燒、苯基二甲氧基娃燒、乙稀基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒、甲基乙稀基二甲氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷或烯丙基甲基二甲氧基矽烷的任意一種或者至少兩種的混合物。
7.—種如權利要求1-6之一所述的導熱矽脂的製備方法，其特徵在於，所述方法為在真空條件下，按配方份數混合，得到膏體導熱矽脂。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述真空條件的真空度為-O. 06 -O. 099mPa，優選-O. 07 -O. 09mPa。
9.如權利要求7或8所述的方法，其特徵在於，所述混合在10(Tl5(rC下進行，優選在11(T140°C下進行； 優選地，所述混合時間為3(Γ200分鐘，優選5(Tl80分鐘，進一步優選7(Γ200分鐘； 優選地，所述混合通過真空捏合機或動力混合機實現。
10.如權利要求7-9之一所述的方法，其特徵在於，按配方將各組分加入真空捏合機或者動力混合機中，在溫度10(Tl50°C，真空度為-O. 06 -O. 099mPa的條件下，混合30 200分鐘，得到膏體導熱矽脂。
全文摘要
本發明涉及一種膏體導熱矽脂及其製備方法。所述導熱矽脂按重量份數包括甲基矽油100份、導熱填料400~1000份、偶聯劑40~200份。本發明通過選擇合適量的偶聯劑對導熱填料進行表面改性，增強了導熱填料與甲基矽油的相容性，提高了導熱填料在甲基矽油中的分散性能，使得導熱矽脂的導熱性能大幅度提高，導熱係數可達3.0W/m·k，甚至4.0W/m·k，具有較少的滲油、優異的耐熱性能和抗滑落性能，非常適用於電器元件和電子元件的散熱材料。
文檔編號C08L83/04GK102924924SQ20121045376
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者陳芳, 張輝, 藍春霞, 尹邦志, 陳軍 申請人:東莞兆舜有機矽新材料科技有限公司