CN103073895B - 高导热绝缘灌封材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

高导热绝缘灌封材料，属于导热复合材料技术领域。以质量百分比计，本发明包括下述组分：甲基乙烯基硅橡胶A组分5-14；甲基乙烯基硅橡胶B组分5-14；30um氧化铝35-86；3um氧化铝2-40；氮化硼1-10；碳化硅0.1-1；γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷0.1-1。本发明介电性能优良，成本降低，并且具有高温下不易分解，流动性较好等特点。

Description

高导热绝缘灌封材料及制备方法
技术领域
本发明属于导热复合材料技术领域，特别涉及高导热绝缘灌封材料及其制备技术。
背景技术
近年来，由于大功率电子设备的快速发展，芯片能耗的迅速提升，特别是在军工等高科技领域，大功率模块电源在武器装备系统中的应用不断增加，其在使用过程中产生的热量也不短增大。为了保证电子产品和系统的性能稳定以及延长产品的使用寿命，这就对我们的导热灌封材料的导热性能提出了更高的要求。
导热灌封材料主要是填充在两个面的间隙之中，以排除间隙内部空气，提高热传导能力，及时将器件内部产生的热量传导出来，维持器件工作环境相对稳定，同时保护器件不受外界各种理化因素的影响，此类材料是一种用途广泛的功能性材料。
传统的灌封材料主要为高分子材料，主要有以环氧树脂、硅橡胶和聚氨酯等等作为基体胶，无机导热陶瓷材料作为填料制成的填充型复合材料，但由于填料的增粘效应比较明显，填充量较低，填料颗粒间存在空隙，增大了体系热阻，使得灌封胶体系的导热系数较低。近期有研究用纳米氮化铝等高热导率材料作为填料以实现较高的导热性能，但由于这些材料成本十分高昂，极大的限制了产品的大规模应用。因此，如何改变材料组分和制备工艺，从而在合理价格下获得优异的导热性能是导热灌封材料领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种高导热绝缘灌封材料及其制备方法，以使其导热性能得到提高，介电性能优良，成本降低，并且具有高温下不易分解，流动性较好等特点。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，高导热绝缘灌封材料，其特征在于，以质量百分比计，包括下述组分：
甲基乙烯基硅橡胶A组分5～14
甲基乙烯基硅橡胶B组分5～14
30μm氧化铝35～86
3μm氧化铝2～40
氮化硼1～10
碳化硅0.1～1
γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.1～1
本发明所述甲基乙烯基硅橡胶属于双组份室温硫化型硅橡胶，其A组分为甲基乙烯基硅橡胶的基体胶与交联剂的混合物、B组分为基体胶与催化剂的混合物，A、B两个组分按照1:1的质量比混合、固化；所述氧化铝为球形α—Al2O3，包括3μm与30μm两种粒径的氧化铝；氮化硼为六方晶型氮化硼，粉体的粒径范围在1～10μm之间、D50为5μm。
需要说明的是，本发明采用的甲基乙烯基硅橡胶A组分、甲基乙烯基硅橡胶B组分系中蓝晨光化工研究院有限公司市售成熟产品有机硅透明灌封胶GMX-8103，A组分/B组分系厂家确定的标准产品名称。
本发明还提供高导热绝缘灌封材料的制备方法：
步骤1将白炭黑、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基硅橡胶A组分按照一定的质量比在高速搅拌分散机上使用1000转/分钟的转速进行搅拌、分散，搅拌过程中依次分别加入氮化硼、大小粒径氧化铝，搅拌分散一个小时。
步骤2将步骤1所得的混合液体真空抽泡2～3次，得到导热灌封材料甲组分。
步骤3将步骤1中的甲基乙烯基硅橡胶A组分换成甲基乙烯基硅橡胶B组分，保持各成分的质量配比，重复步骤1与步骤2，得到导热灌封材料乙组分。
步骤4将步骤2、3得到的导热灌封材料的甲、乙组分按照1:1的质量比进行混合搅拌，然后真空抽泡2～3次，即可得到导热灌封胶，其在室温下可以自然硫化，也可加热加速硫化。
本发明的有益效果是，本发明工艺简单、可操作性强，成本较低，有利于实现批量化生产；制备的导热灌封材料在保持高绝缘性、低介电常数以及良好的加工性能的同时，也保证了其导热性能的优异。特别是，经过实验确定，3μm与30μm两种粒径的氧化铝混合能得到最佳的技术指标。
本发明的灌封材料主要参数为：
热导率：≥2.0W/m.K
粘度：A组分≤20,000mPa.s，B组分≤24,000mPa.s
介电性能(100MHz)：介电常数≤5，损耗系数≤0.03
体积电阻：≥1.0×1014Ω.m
具体实施方式
具体实施方式一
一种导热灌封材料，由基体树脂、导热填料和添加剂组成，各组分按如下质量百分比互混：
甲基乙烯基硅橡胶A组分9.8
甲基乙烯基硅橡胶B组分9.8
30μm氧化铝63.4
3μm氧化铝15
氮化硼1
碳化硅0.17
γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.83
通过所述制备步骤即可获得导热灌封材料，室温硫化后，热导率为2.0W/m·K，介电常数为4.9(100MHz)，介电损耗为2.8％(100MHz)。
具体实施方式二
一种导热灌封材料，由基体树脂、导热填料和添加剂组成，各组分按如下质量百分比互混：
甲基乙烯基硅橡胶A组分8.5
甲基乙烯基硅橡胶B组分8.5
30μm氧化铝66
3μm氧化铝15
氮化硼1
碳化硅0.17
γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.83
通过所述制备步骤即可获得导热灌封材料，室温硫化后，热导率2.1W/m·K，介电常数5(100MHz)，介电损耗3％(100MHz)。但由于氧化铝添加量的增加，热导率较实施方式一提高，介电常数及介电损耗较实施方式一增加。
具体实施方式三
一种导热灌封材料，由基体树脂、导热填料和添加剂组成，各组分按如下质量百分比互混：
甲基乙烯基硅橡胶A组分8.5
甲基乙烯基硅橡胶B组分8.5
30μm氧化铝64
3μm氧化铝16
氮化硼2
碳化硅0.17
γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.83
通过所述制备步骤即可获得导热灌封材料，室温硫化后，热导率2.1W/m·K，介电常数4.6(100MHz)，介电损耗2.6％(100MHz)。但由于氮化硼加入量的增加，热导率较实施方式一提高，介电常数及介电损耗较实施方式一降低。

Claims (1)

1.高导热绝缘灌封材料，其特征在于，组分为：
或者，组分为：
或者，组分为：
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