CN103540280A

CN103540280A - 一种导热、导电热熔胶及其制备方法

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Publication number: CN103540280A
Application number: CN201310447910.XA
Authority: CN
Inventors: 刘运学; 范兆荣; 谷亚新; 王晓丹; 刘阳; 李兰
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: CN103540280B

Abstract

本发明涉及一种导热、导电热熔胶及其制备方法。它提供一种热熔胶，在不降低原热熔胶弹性和粘结强度的前提下，具有较高的导热和导电性能。导热系数达到2.0w/m.k以上。本发明的热熔胶基料为苯乙烯系热塑性弹性体（SEBS）和环氧化改性的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体（ESBS），增粘剂为氢化松香、萜烯树脂和C9石油树脂中的两种，填料为既具有导热又具有导电功能的石墨烯固体粉末。基料加入量为30～40%，增粘树脂加入量为30～50%，固体石墨烯粉末加入量为1.5～3.5%，其他助剂环烷油加入量为15～18%，抗氧剂加入量为1～2%。将上述热熔胶各组分经熔融共混工艺制得导热、导电热熔胶。

Description

一种导热、导电热熔胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种导热、导电热熔胶粘剂及其制备方法，属于胶粘剂制备工艺技术领域。

背景技术

胶粘剂在某些应用中，如在有关电的或电子的工业中必须具有一定程度的导热性和（或）导电性。导电性，在胶粘剂使组件间能够流通电流和必须具备电磁干扰和射频干扰时显得尤为重要。导热性，在一些高集成的电子应用中也十分重要。在这些应用中，元件产生的热量必须通过热管或其他方式转移出电子封装物。在胶粘剂系统中，导热也是一种降温方法，同时导热还可减少在固化周期或因不同工作温度形成的应力。

对于大多数有机胶粘剂来说，本身具有较低的电导率和导热系数。通常可以采用两种方法制造具有适当传导性的聚合物：（1）合成本身就具有传导性的传导分子；（2）在较一般的聚合物胶粘剂配方中加入特殊的填料。其中第一种方法极难做到，最多的尝试都是围绕聚乙炔型聚合物展开。到目前为止，首要的技术障碍就是这些聚合物很难加工，同时在老化、氧化等过程中很容易失去传导能力。至少在今天，通过填料获得高传导能力的胶粘剂的途径是更直接、更经济的方法。可是在配方方面还存在一些重要的难题。为在胶粘剂方面得到最佳的导电性和导热性，作为填料的金属离子必须相当密集使他们能够一个挨着一个地接触。这通常需要高填料装填程度，以至于其他的一些性质，如弹性、拉伸剪切强度、剥离强度等明显削弱了。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种导热、导电热熔胶及其制造方法。由苯乙烯系热塑性弹性体及其改性产品、增粘剂、软化剂、抗氧剂和填料组成，采用熔融共混制备工艺，苯乙烯系热塑性弹性体与改性产品的质量比为4︰1～6︰1，苯乙烯系热塑性弹性体与改性产品总量在热熔胶配方中含量的质量比为30～40%，增粘剂在热熔胶配方中含量的质量比为30～50%，软化剂在热熔胶配方中含量的质量比为为10～20%，抗氧剂在热熔胶配方中含量的质量比为0.5～2%，填料的加入量在热熔胶配方中含量的质量比为1～8%。熔融共混制备工艺所用设备选择转矩流变仪的橡胶塑料混合装置、密炼机和挤出机。

在所述的苯乙烯系热塑性弹性体具体品种为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（即SEBS），性能参数为比重：0.89g/cm³；230℃时的熔融指数≥20g/10min；拉伸强度≥22MPa；断裂伸长率≥600%。改性产品为环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（即ESBS），其环氧基团的含量为2～8%，拉伸强度≥20MPa；断裂伸长率≥600%。

所述的增粘剂为萜烯树脂、石油树脂和氢化松香酯中两种，石油树脂优先选择氢化C9石油树脂。搭配方式为（1）萜烯树脂与氢化C9石油树脂；（2）萜烯树脂与氢化松香树脂。萜烯树脂和氢化松香树脂的质量比为2︰1～3︰1；萜烯树脂和氢化C9石油树脂的质量比为1︰1～2︰1两种增粘树脂在热熔胶配方中含量为30～50%（质量百分比）。

所述的软化剂环烷油、液压油、40^#机油中的一种，优先选择环烷油，其加入量为10～20%，优选15～18%。。

所述的抗氧剂选自2，6-二叔丁基对甲苯酚、抗氧剂1010和硫代二丙酸酯中的任意一种。加入量为0.5～2%，优先选择0.5～1.0%。

所述导热（导电）填料为既具有导电功能，又具有导热功能的石墨烯固体粉末。石墨烯的加入量为1～8%，优选1.5～3.5%。石墨烯可自制，也可采用市售的产品。其基本要求为：片层厚度≤1nm，粒度≤0.5μm，纯度＞98%。

本发明的优点是：与已有技术相比，本发明的优点之一是采用环氧化SBS（即ESBS）提高SEBS与石墨烯的相容性；优点之二是采用既具有导热功能，又具有导电功能的固体石墨烯粉末作为填料。其好处在于石墨烯的加入量少，且对热熔胶的弹性和粘结强度影响小。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。但实施例不是对本发明保护范围的限制。

实施例1

配比(质量分)：ESBS 5

SEBS 25

氢化C9石油树脂 20

萜烯树脂 30

环烷油 16

石墨烯 3

抗氧剂1010 1

操作步骤：按上述比例将ESBS、SEBS、C9石油树脂、萜烯树脂、环烷油和抗氧剂1010加入转矩流变仪的混合室中。共混工艺参数为：共混温度140℃，共混时间40min，转速50r/min。固体石墨烯粉末分成3等份并分3次加入，每次间隔时间为10min。共混结束后，得到黑色导热、导电热熔胶。该热熔胶的电导率为0.15s/m，导热系数为1.5w/m.k，180⁰剥离强度为11.2N/cm。

实施例2

配比(质量分)：ESBS 8

SEBS 32

氢化松香 10

萜烯树脂 30

环烷油 15.5

石墨烯 3.5

抗氧剂1010 1

操作步骤：按上述比例将ESBS、SEBS、C9石油树脂、萜烯树脂、环烷油和抗氧剂1010加入密炼机中，保持140℃待上述混合物熔融后，加入固体石墨烯粉末，混炼时间40min后，出料得到黑色导热、导电热熔胶。该热熔胶的电导率为0.3s/m，导热系数为2.6w/m.k，180⁰剥离强度为10.6N/cm。

Claims

1.一种导热、导电热熔胶，其特征在于：由苯乙烯系热塑性弹性体及其改性产品、增粘剂、软化剂、抗氧剂和填料组成，采用熔融共混制备工艺，苯乙烯系热塑性弹性体与改性产品的质量比为4：1～6：1，苯乙烯系热塑性弹性体与改性产品总量在热熔胶配方中含量的质量比为30～40%，增粘剂在热熔胶配方中含量的质量比为30～50%，软化剂在热熔胶配方中含量的质量比为为10～20%，抗氧剂在热熔胶配方中含量的质量比为0.5～2%，填料的加入量在热熔胶配方中含量的质量比为1～8%。

2.根据权利要求1所述的一种导热、导电热熔胶，其特征在于：熔融共混制备工艺所用设备选择转矩流变仪的橡胶塑料混合装置、密炼机和挤出机。

3.根据权利要求1所述的导热、导电热熔胶，其特征在于：苯乙烯系热塑性弹性体为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共混物既SEBS，性能参数为比重：0.89g/cm³；230℃时的熔融指数≥20g/10min；拉伸强度≥22MPa；断裂伸长率≥600%。

4.根据权利要求1所述的导热、导电热熔胶，其特征在于：改性产品为环氧化SBS既ESBS，采用化学氧化法制得的ESBS，其环氧基团的含量为2～8%，拉伸强度≥20MPa；断裂伸长率≥600%。

5.根据权利要求1所述的导热、导电热熔胶，其特征在于：增粘剂为氢化松香树脂、萜烯树脂和氢化C9石油树脂中的两种，其搭配方案为（1）萜烯树脂和氢化松香树脂；（2）萜烯树脂和氢化C9石油树脂。

6.根据权利要求5所述的导热、导电热熔胶，其特征在于：萜烯树脂和氢化松香树脂的质量比为2：1～3：1；萜烯树脂和C9石油树脂的质量比为1：1～2：1，

两种增粘树脂在热熔胶配方中质量百分比含量为30～50%。

7.根据权利要求1所述的导热、导电热熔胶，其特征在于：软化剂为环烷油、液压油、40^#机油中的一种。

8.根据权利要求1所述的导热、导电热熔胶，其特征在于：抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲苯酚、抗氧剂1010和硫代二丙酸酯中的任意一种，加入量为00.5～1.0%。

9.根据权利要求1所述的导热、导电热熔胶，其特征在于：填料为既具有导电功能，又具有导热功能的石墨烯固体粉末，石墨烯的加入量为1.5～3.5%，石墨烯可基本要求为：片层厚度≤1nm，粒度≤0.5μm，纯度＞98%。

10.一种如权利要求1所述的一种导热、导电热熔胶的制备方法：其特征在于：按上述比例将ESBS、SEBS、C9石油树脂、萜烯树脂、环烷油和抗氧剂1010加入转矩流变仪的混合室中，共混工艺参数为：共混温度140℃，共混时间40min，转速50r/min，固体石墨烯粉末分成3等份并分3次加入，每次间隔时间为10min，共混结束后，得到黑色导热、导电热熔胶，该热熔胶的电导率为0.15s/m，导热系数为1.5w/m.k，180⁰剥离强度为11.2N/cm。