CN105315677B - 一种高性能硅基屏蔽导热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能硅基屏蔽导热材料及其制备方法，屏蔽导热材料主要由液体硅橡胶、硅烷偶联剂、附着力促进剂、交联剂、有机溶剂、导电粉及导热粉组成。导电粉和导热粉按大、小粒径极配而成。本发明具有优异的屏蔽、导热特性，良好的物理性能，耐老化，耐高低温，在高温下与金属基材、PCB材料和玻璃等具有较强的附着力等优点。适用在吸收体类似的部位，作为提供EMI，EMS，SAR解决方案用。主要应用与FPCB表面与LCD连接，防止LCD噪音及3C数码产品。
Description
技术领域
本发明属于一种有屏蔽导热界面要求的有机功能材料，具体涉及一种高性能硅基屏蔽导热材料及其制备方法。
背景技术
随着微电子集成技术和组装技术的快速发展，电子元器件和逻辑电路的体积越来越小，而工作频率急剧增加，半导体热环境向高温方向迅速变化。此时电子设备所产生的热量迅速积累、增加，在使用环境温度下；与此同时，各种数字化、高频化的电子电器设备在工作时向空间辐射了大量不同波长和频率的电磁波，从而导致了新的环境污染—电磁波干扰和放射频率干扰。为保证电子元器件长时间高可靠性地正常工作，及时散热能力和防电磁干扰就成为影响其使用寿命及元器件正常工作的重要限制因素，所以迫切需要研制高性能屏蔽导热高分子复合材料。
目前，市场上主要多以只起屏蔽作用的导电橡胶、导电胶水或导热绝缘类的导热材料，导电橡胶或导电胶水具有优异的屏蔽性能，虽然其填料主要是金属颗粒为主，但其导热性能却非常低下，无法满足散热要求；而绝缘导热材料虽然具有优异界面导热性能，但无法起到屏蔽的功能。
基于此，发明了以液体硅橡胶为载体，在其中通过添加导电填料和导热填料而制得的屏蔽导热材料，它具有优异的屏蔽、导热性能，良好的物理性能，耐老化，耐高低温，在高温下与金属基材、PCB材料和玻璃等具有较强的附着力等优点。适用在吸收体类似的部位，作为提供EMI，EMS，SAR解决方案用。主要应用与FPCB表面与LCD连接，防止LCD噪音及3C数码产品。
发明内容
本发明是为了克服现有技术存在的缺点而提出的，其目的是提供一种高性能硅基屏蔽导热材料及其制备方法。
本发明的技术方案是：一种高性能硅基屏蔽导热材料，包括的组分和重量百分比为：
液体硅橡胶 15%～20%；
硅烷偶联剂 0.5%～1%；
附着力促进剂 1.5%～2.0%；
交联剂 2.0%～2.5%；
有机溶剂 4%～6%；
导电粉 50%～55%；
导热粉 19.5%～21%；
所述的液体硅橡胶是指含有乙烯基的聚二有机基硅氧烷的液体硅橡胶。
所述的硅烷偶联剂是指A-187。
所述的附着力促进剂是指德国毕克化学（BYK）的BYK-4510。
所述的交联剂是指低粘度的线型甲基氢硅油。
所述的有机溶剂是指石脑油。
所述的导电粉是指镍包石墨导电粉、银包铝导电粉、银包铜导电粉、银包镍导电粉、银包玻璃导电粉中的一种或两种以上的混合物。
所述的导热粉是指铝粉和石墨的混合物或氮化铝粉和石墨的混合物。
所述的导电粉按大、小两种粒径粉体按照4：1的重量比组成，大粒径的颗粒尺寸为100～150μm，小粒径的颗粒尺寸为40～60μm。
所述的导热粉按大、小两种粒径粉体按照1：3的重量比组成，石墨为大粒径，大粒径的颗粒尺寸为50～60μm，铝粉或氮化铝为小料径，小粒径的颗粒尺寸为3～10μm。
所述的高性能硅基屏蔽导热材料，其特征在于：根据性能需要，还可以包括着色剂、阻燃剂、补强剂和表面活性剂。
一种高性能硅基屏蔽导热材料的制备方法，包括以下步骤：
（i）导电粉干燥
将导电粉在150℃下，烘烤24小时，以除去水分；
（ⅱ）导电粉粒径极配
将导电粉进行粒径极配，按照4：1的重量比分别取大、小两种粒径的导电粉进行预混，使两种不同粒径的导电粉初步混合；
（ⅲ）导热粉粒径极配
将导热粉进行粒径极配，按照1：3的重量比分别取大、小两种粒径的导热粉进行预混，使两种不同粒径的导热粉初步混合；
（ⅳ）导电粉和导热粉共混
将（ⅱ）、（ⅲ）步骤的导电粉和导热粉使用搅拌机进行共混，使导电粉和导热粉混合均匀；
（v）混合粉体包覆
采用湿法对步骤（ⅳ）所得的粉体进行表面处理，得包覆一层硅烷偶联剂的混合粉体；
（ⅵ）混合
将步骤（v）所得的混合粉体与液体硅橡胶及附着力促进剂，交联剂、有机溶剂在密炼机内进行20～30分钟的混合，得高性能硅基屏蔽导热材料。
本发明的有益效果
本发明的产品具有优良的屏蔽和导热效果，良好的物理性能，在高温下与金属基材、PCB材料和玻璃等具有较强的附着力等优点。
具体实施方式
下面,参照实施例对本发明的高性能硅基屏蔽导热材料及其制备方法进行详细说明：
一种高性能硅基屏蔽导热材料,包括组分和重量百分比为：
液体硅橡胶 15%～20%；
硅烷偶联剂 0.5%～1%；
附着力促进剂 1.5%～2.0%；
交联剂 2.0%～2.5%；
有机溶剂 4%～6%；
导电粉 50%～55%；
导热粉 19.5%～21%；
所述的液体硅橡胶是指含有乙烯基的聚二有机基硅氧烷的液体硅橡胶。
所述的硅烷偶联剂是指A-187（市售）。
所述的附着力促进剂是指德国毕克化学（BYK）的BYK-4510（市售）。
所述的交联剂是指低粘度的线型甲基氢硅油。
所述的有机溶剂是指石脑油（市售）。
所述的导电粉是指镍包石墨导电粉、银包铝导电粉、银包铜导电粉、银包镍导电粉、银包玻璃导电粉中的一种或两种以上的混合物。
所述的导热粉是指铝粉和石墨的混合物或氮化铝粉和石墨的混合物。
所述的导电粉按大、小两种粒径粉体按照4：1的重量比组成，大粒径的颗粒尺寸为100～150μm，小粒径的颗粒尺寸为40～60μm。
所述的导热粉按大、小两种粒径粉体按照1：3的重量比组成，石墨为大粒径，大粒径的颗粒尺寸为50～60μm，铝粉或氮化铝为小料径，小粒径的颗粒尺寸为3～10μm。
作为可调整组分，一些常用的添加剂也可以加入到本发明的硅基屏蔽导热材料中，调整的极限以不削弱本发明的目的。具体添加剂包括着色剂、阻燃剂、补强剂和表面活性剂。
一种高性能硅基屏蔽导热材料的制备方法：包括以下步骤：
（i）导电粉干燥
将导电粉在150℃下，烘烤24小时，以除去水分；
（ⅱ）导电粉粒径极配
将导电粉进行粒径极配，按照4：1的重量比分别取大、小两种粒径的导电粉进行预混，使两种不同粒径的导电粉初步混合；
（ⅲ）导热粉粒径极配
将导热粉进行粒径极配，按照1：3的重量比分别取大、小两种粒径的导热粉进行预混，使两种不同粒径的导热粉初步混合；
（ⅳ）导电粉和导热粉共混
将ⅱ、ⅲ步骤的导电粉和导热粉使用搅拌机进行共混，使导电粉和导热粉混合均匀；
（v）混合粉体包覆
采用湿法对步骤（ⅳ）所得的粉体进行表面处理，得包覆一层硅烷偶联剂的混合粉体；
（ⅵ）混合
将步骤（v）所得的混合粉体与液体硅橡胶及附着力促进剂，交联剂、有机溶剂等在密炼机内进行20～30分钟的混合，得高性能硅基屏蔽导热材料。
实施例1～3
（1）准备原料
a 液体硅橡胶
b 硅烷偶联剂A-187
c 附着力促进剂BYK-4510
d 交联剂（含氢硅油）
e有机溶剂（石脑油）
f导电粉
其中：f1 镍包石墨导电粉（平均粒径120μm）
f2 银包铜导电粉（平均粒径50μm）
f3 银包玻璃导电粉（平均粒径40μm）
g导电粉
其中：g1 铝粉（平均粒径5μm）
g2 氮化铝粉（平均粒径10μm）
g3 石墨粉（平均粒径55μm）
将上述导电粉和导热粉按照表1表示的比例进行极配，然后采用湿法对极配后的粉体进行表面处理，使其表面包覆一层硅烷偶联剂的导电粉。
（2）将上述各组分按比例（具体组分及其比例见表1）放入双行星搅拌机内进行混合即得硅基屏蔽导热材料。
实施例1～3硅基屏蔽导热材料的组成如下表1所示：
表1
为验证本发明的产品性能，做以下测试
（一）电阻率测试
将实施例1～3制得的硅基屏蔽导热材料，通过在120℃模压10分钟制得厚1.8mm，100mm×100mm的矩形片，测得电阻后，并计算出其电阻率，结果如表2所示，制得的硅基屏蔽导热材料具有良好的导电性。
（二）热导率测试
将实施例1～3制得的硅基屏蔽导热材料，涂抹在Hotdisk测试仪的测试台面上，厚度控制在0.075mm，测定硅基屏蔽导热材料的导热系数，结果如表2所示，表明具有优异的导热性能，适用于对散热要求较高的场合。
（三）拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度测试
将实施1～3制得的硅基屏蔽导热材料按GB/T 528-1998和GB/T 529-1999测试其拉伸强度，断裂伸长率及撕裂强度，结果（见表2），表明本发明具有良好的力学性能。
本发明硅基屏蔽导热材料测试试验结果如下表2所示：
表2
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种高性能硅基屏蔽导热材料，其特征在于：包括组分和重量百分比为：
液体硅橡胶 15%～20%；
硅烷偶联剂 0.5%～1%；
附着力促进剂 1.5%～2.0%；
交联剂 2.0%～2.5%；
有机溶剂 4%～6%；
导电粉 50%～55%；
导热粉 19.5%～21%；
所述的导电粉是指镍包石墨导电粉、银包铝导电粉、银包铜导电粉、银包镍导电粉、银包玻璃导电粉中的一种或两种以上的混合物，所述的导电粉按大、小两种粒径粉体按照4：1的重量比组成，大粒径的颗粒尺寸为100～150μm，小粒径的颗粒尺寸为40～60μm；所述的导热粉是指铝粉和石墨的混合物或氮化铝粉和石墨的混合物，所述的导热粉按大、小两种粒径粉体按照1：3的重量比组成，石墨为大粒径，大粒径的颗粒尺寸为50～60μm，铝粉或氮化铝为小粒径，小粒径的颗粒尺寸为3～10μm。
2.根据权利要求1所述的高性能硅基屏蔽导热材料，其特征在于：所述的液体硅橡胶是指含有乙烯基的聚二有机基硅氧烷的液体硅橡胶。
3.根据权利要求1所述的高性能硅基屏蔽导热材料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂是指A-187。
4.根据权利要求1所述的高性能硅基屏蔽导热材料，其特征在于：所述的附着力促进剂是指德国毕克化学（BYK）的BYK-4510。
5.根据权利要求1所述的高性能硅基屏蔽导热材料，其特征在于：所述的交联剂是指低粘度的线型甲基氢硅油。
6.根据权利要求1所述的高性能硅基屏蔽导热材料，其特征在于：所述的有机溶剂是指石脑油。
7.权利要求1所述的高性能硅基屏蔽导热材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（i）导电粉干燥
将导电粉在150℃下，烘烤24小时，以除去水分；
（ⅱ）导电粉粒径极配
将导电粉进行粒径极配，按照4：1的重量比分别取大、小两种粒径的导电粉进行预混，使两种不同粒径的导电粉初步混合；
（ⅲ）导热粉粒径极配
将导热粉进行粒径极配，按照1：3的重量比分别取大、小两种粒径的导热粉进行预混，使两种不同粒径的导热粉初步混合；
（ⅳ）导电粉和导热粉共混
将（ⅱ）、（ⅲ）步骤的导电粉和导热粉使用搅拌机进行共混，使导电粉和导热粉混合均匀；
（v）混合粉体包覆
采用湿法对步骤（ⅳ）所得的粉体进行表面处理，得包覆一层硅烷偶联剂的混合粉体；
（ⅵ）混合
将步骤（v）所得的混合粉体与液体硅橡胶及附着力促进剂、 交联剂、有机溶剂在密炼机内进行20～30分钟的混合，得高性能硅基屏蔽导热材料。
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