CN105368053A - 一种单组份有机硅导热胶及其制备方法 - Google Patents

一种单组份有机硅导热胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种单组份有机硅导热胶,按重量份计,由以下组份制成:聚硅氧烷30~40份,交联剂1~1.5份,偶联剂0.5~1份,催化剂0.5~1份,抑制剂0.1~0.3份,增韧剂8~10份,稳定剂0.2~0.5份,防老剂0.5~1份,氧化镁20~30份,碳化铬30~40份。本发明还提供了该单组份有机硅导热胶的制备方法。本发明提供的单组份有机硅导热胶同时具有较好的导热性、耐高温氧化性以及阻燃性。

Description

一种单组份有机硅导热胶及其制备方法
技术领域:
本发明涉及一种导热胶,特别是涉及一种单组份有机硅导热胶及其制备方法。
背景技术:
随着集成技术和组装技术的迅速发展,电子元件、逻辑电路的体积成千成万倍地缩小,对材料的散热性提出了更高的要求,目前一般通过散热片的接触传导使电子元器件有效散热,散热片与电子元器件之间的连接方式决定了散热效果的好坏,连接方式一般包括机械紧固、导热胶粘结。机械紧固存在的最大问题是散热片与电子元器件之间存在空隙,传导效果不佳,而且没有电气绝缘,有一定的危险性。导热胶粘结是指通过导热的胶黏剂粘结散热片和电子元器件,不会存在空隙,而且绝缘,固化后不会松动、移动。导热胶的基体材料一般包括丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅、环氧树脂几大类,其中有机硅具有很好的耐热性、电气绝缘性、耐腐蚀性等优点,是制作导热胶的较佳材料。有机硅导热胶一般以有机硅为基体,添加填充料、导热材料等助剂混合而成,有机硅本身的导热系数不高,需要通过导热材料来提高整个导热胶的导热系数。虽然有机硅导热胶的耐热性较好,但是其耐高温氧化性不是很好,而且具有一定的可燃性。
公开号为CN103102689B、公开日为2015.04.01、申请人为佛山市金戈消防材料有限公司的中国专利申请公开了“一种高导热有机硅灌封胶组合物及其应用”,其包括A组分和B组分,其中,A组分包括:乙烯基硅油100份;含氢硅油6~14份;有机硅包覆的氧化铝粉体400~1000份;抑制剂0.1~0.8份;B组分包括:乙烯基硅油100份;有机硅包覆的氧化铝粉体400~1000份;催化剂0.2~1.5份。该发明的组合物在保证有机硅灌封胶低粘度的前提下,仍能实现高的氧化铝添加量,提高了灌封胶的热导率。然而,该发明同样存在耐高温氧化性以及阻燃性不佳的问题。
发明内容:
本发明要解决的技术问题是提供一种单组份有机硅导热胶,其同时具有较好的导热性、耐高温氧化性以及阻燃性。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种单组份有机硅导热胶,按重量份计,由以下组份制成:聚硅氧烷30~40份,交联剂1~1.5份,偶联剂0.5~1份,催化剂0.5~1份,抑制剂0.1~0.3份,增韧剂8~10份,稳定剂0.2~0.5份,防老剂0.5~1份,氧化镁20~30份,碳化铬30~40份。
优选地,本发明所述聚硅氧烷为烷氧基封端聚硅氧烷。
优选地,本发明所述交联剂为甲基含氢聚硅氧烷。
优选地,本发明所述偶联剂为稀土偶联剂。
优选地,本发明所述催化剂为铂催化剂。
优选地,本发明所述抑制剂为炔醇类。
优选地,本发明所述增韧剂为POE或NBR。
优选地,本发明所述稳定剂为硬脂酸锌。
优选地,本发明所述防老剂为防老剂264。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述单组份有机硅导热胶的制备方法。
为解决上述技术问题,技术方案是:
一种单组份有机硅导热胶的制备方法,其步骤如下:
(1)将氧化镁、碳化铬加入蒸馏水中搅拌20分钟后制得质量浓度为10%的悬浮液,将偶联剂分散于无水乙醇中超声处理30分钟得到改性液,将改性液加入悬浮液中100℃下水浴搅拌25分钟,出料后过滤、洗涤,置于真空烘箱中110℃下干燥至恒重,研磨后得到改性导热粉体;
(2)将聚硅氧烷、增韧剂、稳定剂、防老剂、步骤(1)得到的改性导热粉体加入捏合机中室温下捏合40分钟,110℃下脱水真空捏合80分钟,除湿后得到基料;
(3)将步骤(2)得到的基料搅拌排泡,与交联剂一起加入行星分散机,混合均匀后排泡,加入催化剂、抑制剂后真空分散混合60分钟,搅拌排泡后过滤,得到单组份有机硅导热胶。
由上可见,与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1)氧化镁和碳化铬均具有较高的导热系数,导热性很好,不过这两种导热材料的表面均呈亲水性,与有机硅基体相容性不好,在基体中的分散不均匀,因此本发明添加了偶联剂对其进行改性处理,偶联剂与导热粉体的表面的羟基进行了化学反应,偶联剂的长链分子缠绕在导热粉体的表面,形成了全面包覆,呈亲油性的偶联剂将导热粉体表面的亲水性变成了亲油性,使得导热粉体与有机硅基体之间的相容性得到了较大的改善,改性后的导热粉体均匀分散于有机硅基体中并相互作用,形成了有效的导热网链,从而大大提高了导热胶的导热性。
2)碳化铬具有优异的高温抗氧化性以及抗氧化稳定性,改性后与有机硅基体形成较强的界面结合,在导热胶处于高温氧化环境中时,碳化铬会形成氧化铬氧化膜,保护有机硅基体避免被氧化,因此有效提高了导热胶的耐高温氧化性;氧化镁在燃烧过程中会释放大量水分以稀释燃烧物表面的氧气,形成氧化镁膜附着于可燃物表面可阻断氧气,因此具有很好的阻燃性能,改性后的氧化镁与有机硅基体形成了较强的界面结合,从而大大提高了导热胶的阻燃性。
具体实施方式:
下面将结合具体实施例来详细说明本发明,在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
实施例1
单组份有机硅导热胶,按重量份计,由以下组份制成:烷氧基封端聚硅氧烷30份,甲基含氢聚硅氧烷1.5份,稀土偶联剂0.6份,铂催化剂0.9份,炔醇类0.1份,POE9.5份,硬脂酸锌0.3份,防老剂2640.8份,氧化镁24份,碳化铬36份。
其制备方法的步骤如下:
(1)将氧化镁、碳化铬加入蒸馏水中搅拌20分钟后制得质量浓度为10%的悬浮液,将稀土偶联剂分散于无水乙醇中超声处理30分钟得到改性液,将改性液加入悬浮液中100℃下水浴搅拌25分钟,出料后过滤、洗涤,置于真空烘箱中110℃下干燥至恒重,研磨后得到改性导热粉体;
(2)将烷氧基封端硅氧烷、POE、硬脂酸锌、防老剂264、步骤(1)得到的改性导热粉体加入捏合机中室温下捏合40分钟,110℃下脱水真空捏合80分钟,除湿后得到基料;
(3)将步骤(2)得到的基料搅拌排泡,与甲基含氢聚硅氧烷一起加入行星分散机,混合均匀后排泡,加入铂催化剂、炔醇类后真空分散混合60分钟,搅拌排泡后过滤,得到单组份有机硅导热胶。
实施例2
单组份有机硅导热胶,按重量份计,由以下组份制成:烷氧基封端聚硅氧烷40份,甲基含氢聚硅氧烷1份,稀土偶联剂0.8份,铂催化剂0.6份,炔醇类0.2份,NBR9份,硬脂酸锌0.4份,防老剂2641份,氧化镁20份,碳化铬39份。
其制备方法的步骤如下:
(1)将氧化镁、碳化铬加入蒸馏水中搅拌20分钟后制得质量浓度为10%的悬浮液,将稀土偶联剂分散于无水乙醇中超声处理30分钟得到改性液,将改性液加入悬浮液中100℃下水浴搅拌25分钟,出料后过滤、洗涤,置于真空烘箱中110℃下干燥至恒重,研磨后得到改性导热粉体;
(2)将烷氧基封端硅氧烷、NBR、硬脂酸锌、防老剂264、步骤(1)得到的改性导热粉体加入捏合机中室温下捏合40分钟,110℃下脱水真空捏合80分钟,除湿后得到基料;
(3)将步骤(2)得到的基料搅拌排泡,与甲基含氢聚硅氧烷一起加入行星分散机,混合均匀后排泡,加入铂催化剂、炔醇类后真空分散混合60分钟,搅拌排泡后过滤,得到单组份有机硅导热胶。
实施例3
单组份有机硅导热胶,按重量份计,由以下组份制成:烷氧基封端聚硅氧烷35份,甲基含氢聚硅氧烷1.4份,稀土偶联剂1份,铂催化剂0.5份,炔醇类0.1份,POE8.8份,硬脂酸锌0.2份,防老剂2640.7份,氧化镁25份,碳化铬40份。
其制备方法的步骤如下:
(1)将氧化镁、碳化铬加入蒸馏水中搅拌20分钟后制得质量浓度为10%的悬浮液,将稀土偶联剂分散于无水乙醇中超声处理30分钟得到改性液,将改性液加入悬浮液中100℃下水浴搅拌25分钟,出料后过滤、洗涤,置于真空烘箱中110℃下干燥至恒重,研磨后得到改性导热粉体;
(2)将烷氧基封端硅氧烷、POE、硬脂酸锌、防老剂264、步骤(1)得到的改性导热粉体加入捏合机中室温下捏合40分钟,110℃下脱水真空捏合80分钟,除湿后得到基料;
(3)将步骤(2)得到的基料搅拌排泡,与甲基含氢聚硅氧烷一起加入行星分散机,混合均匀后排泡,加入铂催化剂、炔醇类后真空分散混合60分钟,搅拌排泡后过滤,得到单组份有机硅导热胶。
实施例4
单组份有机硅导热胶,按重量份计,由以下组份制成:烷氧基封端聚硅氧烷32份,甲基含氢聚硅氧烷1.1份,稀土偶联剂0.9份,铂催化剂0.8份,炔醇类0.3份,POE8份,硬脂酸锌0.5份,防老剂2640.5份,氧化镁21份,碳化铬30份。
其制备方法的步骤如下:
(1)将氧化镁、碳化铬加入蒸馏水中搅拌20分钟后制得质量浓度为10%的悬浮液,将稀土偶联剂分散于无水乙醇中超声处理30分钟得到改性液,将改性液加入悬浮液中100℃下水浴搅拌25分钟,出料后过滤、洗涤,置于真空烘箱中110℃下干燥至恒重,研磨后得到改性导热粉体;
(2)将烷氧基封端硅氧烷、POE、硬脂酸锌、防老剂264、步骤(1)得到的改性导热粉体加入捏合机中室温下捏合40分钟,110℃下脱水真空捏合80分钟,除湿后得到基料;
(3)将步骤(2)得到的基料搅拌排泡,与甲基含氢聚硅氧烷一起加入行星分散机,混合均匀后排泡,加入铂催化剂、炔醇类后真空分散混合60分钟,搅拌排泡后过滤,得到单组份有机硅导热胶。
实施例5
单组份有机硅导热胶,按重量份计,由以下组份制成:烷氧基封端聚硅氧烷36份,甲基含氢聚硅氧烷1.3份,稀土偶联剂0.5份,铂催化剂1份,炔醇类0.2份,NBR8.5份,硬脂酸锌0.4份,防老剂2640.6份,氧化镁30份,碳化铬32份。
其制备方法的步骤如下:
(1)将氧化镁、碳化铬加入蒸馏水中搅拌20分钟后制得质量浓度为10%的悬浮液,将稀土偶联剂分散于无水乙醇中超声处理30分钟得到改性液,将改性液加入悬浮液中100℃下水浴搅拌25分钟,出料后过滤、洗涤,置于真空烘箱中110℃下干燥至恒重,研磨后得到改性导热粉体;
(2)将烷氧基封端硅氧烷、NBR、硬脂酸锌、防老剂264、步骤(1)得到的改性导热粉体加入捏合机中室温下捏合40分钟,110℃下脱水真空捏合80分钟,除湿后得到基料;
(3)将步骤(2)得到的基料搅拌排泡,与甲基含氢聚硅氧烷一起加入行星分散机,混合均匀后排泡,加入铂催化剂、炔醇类后真空分散混合60分钟,搅拌排泡后过滤,得到单组份有机硅导热胶。
实施例6
单组份有机硅导热胶,按重量份计,由以下组份制成:烷氧基封端聚硅氧烷33份,甲基含氢聚硅氧烷1.2份,稀土偶联剂0.7份,铂催化剂0.7份,炔醇类0.3份,MBR10份,硬脂酸锌0.2份,防老剂2640.9份,氧化镁28份,碳化铬34份。
其制备方法的步骤如下:
(1)将氧化镁、碳化铬加入蒸馏水中搅拌20分钟后制得质量浓度为10%的悬浮液,将稀土偶联剂分散于无水乙醇中超声处理30分钟得到改性液,将改性液加入悬浮液中100℃下水浴搅拌25分钟,出料后过滤、洗涤,置于真空烘箱中110℃下干燥至恒重,研磨后得到改性导热粉体;
(2)将烷氧基封端硅氧烷、NBR、硬脂酸锌、防老剂264、步骤(1)得到的改性导热粉体加入捏合机中室温下捏合40分钟,110℃下脱水真空捏合80分钟,除湿后得到基料;
(3)将步骤(2)得到的基料搅拌排泡,与甲基含氢聚硅氧烷一起加入行星分散机,混合均匀后排泡,加入铂催化剂、炔醇类后真空分散混合60分钟,搅拌排泡后过滤,得到单组份有机硅导热胶。
经测试,实施例1-6以及对比例的导热性、耐高温氧化性以及阻燃性如下表所示,其中,
对比例为公开号为CN103102689B的中国专利,
导热性通过热流法导热仪测试被测材料的导热系数,导热系数越高表明导热性越好,
耐高温氧化性测试在马弗炉中进行,将被测材料置于马弗炉中900℃下高温处理20分钟,测量被侧材料的残重率,残重率越高表明耐高温氧化性越好,
阻燃性按照GB/T10707-2008测试被测材料的氧指数,氧指数越高表明阻燃性越好。
由上表可见,本发明实施例1-6的导热系数、残重率、氧指数均高于对比例,表现出较好的导热性、耐高温氧化性和阻燃性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种单组份有机硅导热胶,其特征在于:按重量份计,由以下组份制成:聚硅氧烷30~40份,交联剂1~1.5份,偶联剂0.5~1份,催化剂0.5~1份,抑制剂0.1~0.3份,增韧剂8~10份,稳定剂0.2~0.5份,防老剂0.5~1份,氧化镁20~30份,碳化铬30~40份。
2.根据权利要求1所述的一种单组份有机硅导热胶,其特征在于:所述聚硅氧烷为烷氧基封端聚硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的一种单组份有机硅导热胶,其特征在于:所述交联剂为甲基含氢聚硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的一种单组份有机硅导热胶,其特征在于:所述偶联剂为稀土偶联剂。
5.根据权利要求1所述的一种单组份有机硅导热胶,其特征在于:所述催化剂为铂催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种单组份有机硅导热胶,其特征在于:所述抑制剂为炔醇类。
7.根据权利要求1所述的一种单组份有机硅导热胶,其特征在于:所述增韧剂为POE或NBR。
8.根据权利要求1所述的一种单组份有机硅导热胶,其特征在于:所述稳定剂为硬脂酸锌。
9.根据权利要求1所述的一种单组份有机硅导热胶,其特征在于:所述防老剂为防老剂264。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的一种单组份有机硅导热胶的制备方法,其特征在于:其步骤如下:
(1)将氧化镁、碳化铬加入蒸馏水中搅拌20分钟后制得质量浓度为10%的悬浮液,将偶联剂分散于无水乙醇中超声处理30分钟得到改性液,将改性液加入悬浮液中100℃下水浴搅拌25分钟,出料后过滤、洗涤,置于真空烘箱中110℃下干燥至恒重,研磨后得到改性导热粉体;
(2)将聚硅氧烷、增韧剂、稳定剂、防老剂、步骤(1)得到的改性导热粉体加入捏合机中室温下捏合40分钟,110℃下脱水真空捏合80分钟,除湿后得到基料;
(3)将步骤(2)得到的基料搅拌排泡,与交联剂一起加入行星分散机,混合均匀后排泡,加入催化剂、抑制剂后真空分散混合60分钟,搅拌排泡后过滤,得到单组份有机硅导热胶。
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