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CN111909519A - 一种柔性导热硅橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种柔性导热硅橡胶及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种柔性导热硅橡胶及其制备方法和应用,所述柔性导热硅橡胶的原料包括基胶100份、稀释剂100~500份、导热填料300~800份、阻燃剂100~600份、碳酸钙100~400份、交联剂0.05~5份、催化剂0.05~5份,本发明的柔性导热硅橡胶具有良好的柔性、低界面应力、导热性能和力学性能,易于返修,能够满足电子行业对导热及易返修性能的要求。

Description

一种柔性导热硅橡胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域,尤其涉及一种柔性导热硅橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
随着电子产品电子技术高速发展,元器件趋于密度化、小型化,其工作环境的温度急速上升,如不能快速散发元器件温度,会极大的降低元器件的使用寿命。导热硅橡胶能够有效的快速散热元器件产生的热量,提高元器件的使用寿命及工作效率。填充型导热硅橡胶是由高分子材料和高导热填料组成的复合物,其中导热填料的量提高到一定程度时,硅橡胶普遍出现硬度高、界面应力大、具有一定粘接性的现象,以致施工过程中无法进行返修,易造成元器件的报废,因此导致了生产成本增加及生产效率的降低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的第一个目的是提供一种柔性导热硅橡胶,具有良好的柔性,易返修,同时具有良好的力学性能。
本发明为实现该目的所采取的技术方案为:
一种柔性导热硅橡胶,包括如下质量份的原料:
基胶100份
稀释剂100~500份
导热填料300~800份
阻燃剂100~600份
碳酸钙100~400份
交联剂0.05~5份
催化剂0.05~5份
所述基胶选用羟基硅油、烷氧基硅油、乙烯基硅油、MQ硅树脂的一种或几种。
在25℃下,羟基硅油的粘度范围为500~55000mPa.s,烷氧基硅油的粘度范围为500~50000mPa.s,乙烯基硅油的粘度范围为300~12000mPa.s,MQ硅树脂的粘度范围为200~10000mPa.s。
所述稀释剂为二甲基硅油、MDT型硅油、白油、矿物油、苯基硅油的一种或几种。
所述导热填料为氧化铝、改性氧化铝、氧化锌、改性氧化锌、氧化镁、改性氧化镁、硅微粉、改性硅微粉、铝粉、改性铝粉、银粉、改性银粉、碳化硅、改性碳化硅、氮化硼、改性氮化硼、氮化铝、改性氮化铝、石墨烯、改性石墨烯的一种或几种。
所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、聚磷酸盐、氢氧化铝、改性氢氧化铝、氢氧化镁、改性氢氧化镁、硼酸锌、改性硼酸锌的一种或几种。
所述碳酸钙为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、疏水重质碳酸钙、疏水轻质碳酸钙、疏水纳米碳酸钙的一种或几种。
所述交联剂为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、聚硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、改性甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷、甲丙基三乙酰氧基硅烷、甲乙基三乙酰氧基硅烷、二叔丁氧基二乙酰氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、二乙胺基甲基三甲氧基硅烷、3-二乙胺基丙基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、含氢硅油的一种或几种。
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、螯合锡、二(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、二(乙酰丙酮)-1,3-丙二氧基钛、二(乙酰丙酮)钛酸二异丙酯、钛酸酯螯合物、钛酸酯络合物、3-二乙胺基丙基三甲氧基硅烷、3-二乙胺基丙基三乙氧基硅烷、铂金催化剂的一种或几种。
本发明的第二个目的是提供上述柔性导热硅橡胶的制备方法。
一种柔性导热硅橡胶的制备方法,包括如下步骤:
(1)将基胶、稀释剂、导热填料、阻燃剂和碳酸钙共混进行反应;
(2)加入交联剂和催化剂,搅拌得到柔性导热硅橡胶。
步骤(1)中,所述反应物温度为80~140℃,反应时间为60~150min。
步骤(1)中,所述反应在真空条件下进行,真空度为-0.06MPa~-0.1MPa。
步骤(2)中,在与步骤(1)相同的真空条件下加入交联剂和催化剂。
本发明的另一个目的是提供所述柔性导热硅橡胶的应用,具体的本发明提供所述柔性导热硅橡胶用于电子元器件的散热,降低了界面应力,起到散热和易返修的作用。
相对于现有技术,本发明通过合理搭配材料,降低硅橡胶的交联密度,从而降低了硬度,使硅橡胶具有良好的柔性和导热性能,易于返修,同时具有良好的力学性能,能够满足电子行业对导热及易返修性能的要求。
具体实施方式
以下结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种柔性导热硅橡胶,其原料如表1所示。
所述柔性导热硅橡胶的制备方法包括如下步骤:
(1)将羟基硅油100份、二甲基硅油200份、氧化铝500份、氢氧化铝120份、纳米碳酸钙120份分别按计量在搅拌机中混合60min,真空条件及115℃高温条件下继续搅拌120min,冷却至室温后继续真空条件下搅拌20min。
(2)依次加入甲基三甲氧基硅烷2份、钛酸酯络合物1份搅拌均匀,将上述物料在惰性气体的保护下出料即可。
实施例2
本实施例提供一种柔性导热硅橡胶,其原料如表1所示。
所述柔性导热硅橡胶的制备方法包括如下步骤:
(1)将烷氧基硅油100份、白油400份、氧化铝500份、氧化锌300份、氢氧化镁420份、疏水轻质碳酸钙320份分别按计量在搅拌机中混合60min,真空条件及95℃高温条件下继续搅拌110min,冷却至室温后继续真空条件下搅拌60min。
(2)依次加入甲基三甲氧基硅烷1份、3-二乙胺基丙基三乙氧基硅烷2份搅拌均匀,将上述物料在惰性气体的保护下出料即可。
实施例3
本实施例提供一种柔性导热硅橡胶,其原料如表1所示。
所述柔性导热硅橡胶的制备方法包括如下步骤:
(1)将羟基硅油100份、二甲基硅油350份、硅微粉420份、氧化镁50份、三聚氰胺氰尿酸盐250份、硼酸锌80份、疏水重质碳酸钙220份分别按计量在搅拌机中混合60min,真空条件及130℃高温条件下继续搅拌30min,冷却至室温后继续真空条件下搅拌60min。
(2)依次加入甲基三丁酮肟基硅烷3份、乙烯基三丁酮肟基硅烷2份、螯合锡0.2份搅拌均匀,将上述物料在惰性气体的保护下出料即可。
对比例1
本对比例与实施例1相似,不同之处在于:省去碳酸钙。
对比例2
本对比例与实施例2相似,不同之处在于:省去阻燃剂。
对比例3
本对比例与实施例3相似,不同之处在于:将基胶替换成聚氨酯。
表1柔性导热硅橡胶原料配比
实施例1 实施例2 实施例3
基胶 100 100 100
稀释剂 200 400 350
导热填料 500 800 470
阻燃剂 120 420 330
碳酸钙 120 320 220
交联剂 2 1 5
催化剂 1 2 0.2
性能检测
对上述柔性导热硅橡胶进行性能测试,结果如下表2所示:
其中表干时间按GB/T13477.5-2002测试,力学性能按GBT531-1999测定固化7天后的硬度,导热系数按ISO/DIS 22007测试,拉伸强度和伸长率按ASTM D412测试。
表2柔性导热硅橡胶性能测试结果
Figure BDA0002603482730000051
根据测试结果可知,本发明的柔性导热硅橡胶具有较低的硬度,降低了界面应力,具有良好的柔性,同时具有较好的导热系数和力学性能,能够满足电子行业所要求的优秀导热、低界面应力、易返修性能。而当在原料中省去碳酸钙或阻燃剂,或将基胶替换成聚氨酯后,虽然硅橡胶依然保持较好的柔性,但其力学性能明显降低,可见碳酸钙、阻燃剂和基胶对于降低硅橡胶硬度,同时保持良好的力学性能具有重要影响。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性导热硅橡胶,其特征在于:包括如下质量份的原料:
基胶100份
稀释剂100~500份
导热填料300~800份
阻燃剂100~600份
碳酸钙100~400份
交联剂0.05~5份
催化剂0.05~5份
所述基胶选用羟基硅油、烷氧基硅油、乙烯基硅油、MQ硅树脂的一种或几种。
2.根据权利要求1所述柔性导热硅橡胶,其特征在于:在25℃下,所述羟基硅油的粘度范围为500~55000mPa.s,所述烷氧基硅油的粘度范围为500~50000mPa.s,所述乙烯基硅油的粘度范围为300~12000mPa.s,所述MQ硅树脂的粘度范围为200~10000mPa.s。
3.根据权利要求1所述柔性导热硅橡胶,其特征在于:所述稀释剂为二甲基硅油、MDT型硅油、白油、矿物油、苯基硅油的一种或几种。
4.根据权利要求1所述柔性导热硅橡胶,其特征在于:所述导热填料为氧化铝、改性氧化铝、氧化锌、改性氧化锌、氧化镁、改性氧化镁、硅微粉、改性硅微粉、铝粉、改性铝粉、银粉、改性银粉、碳化硅、改性碳化硅、氮化硼、改性氮化硼、氮化铝、改性氮化铝、石墨烯、改性石墨烯的一种或几种。
5.根据权利要求1所述柔性导热硅橡胶,其特征在于:所述阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、聚磷酸盐、氢氧化铝、改性氢氧化铝、氢氧化镁、改性氢氧化镁、硼酸锌、改性硼酸锌的一种或几种。
6.根据权利要求1所述柔性导热硅橡胶,其特征在于:所述碳酸钙为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、疏水重质碳酸钙、疏水轻质碳酸钙、疏水纳米碳酸钙的一种或几种。
7.根据权利要求1所述柔性导热硅橡胶,其特征在于:所述交联剂为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、聚硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、改性甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷、甲丙基三乙酰氧基硅烷、甲乙基三乙酰氧基硅烷、二叔丁氧基二乙酰氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、二乙胺基甲基三甲氧基硅烷、3-二乙胺基丙基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、含氢硅油的一种或几种。
8.根据权利要求1所述柔性导热硅橡胶,其特征在于:所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、螯合锡、二(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、二(乙酰丙酮)-1,3-丙二氧基钛、二(乙酰丙酮)钛酸二异丙酯、钛酸酯螯合物、钛酸酯络合物、3-二乙胺基丙基三甲氧基硅烷、3-二乙胺基丙基三乙氧基硅烷、铂金催化剂的一种或几种。
9.一种权利要求1~8任意一项所述柔性导热硅橡胶的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)将基胶、稀释剂、导热填料、阻燃剂和碳酸钙共混进行反应;
(2)加入交联剂和催化剂,搅拌得到柔性导热硅橡胶。
10.权利要求1~8任意一项所述柔性导热硅橡胶在电子元器件散热中的应用。
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