CN105419339A - 一种高性能硅基导热凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能硅基导热凝胶及其制备方法，该硅基导热凝胶由有机硅凝胶、含氢硅油、羟基硅油和导热粉体组成。导热粉体选用不同种类的粉体并按大、中、小三种粒径极配而成。本产品具有极好的触变特性，高热导率和良好的粘附性能，可以替代导热硅垫片，在应用中可以使用点胶机进行操作，大大提高生产效率。在制作过程中，导热泥内的大分子结构连成网状，有效地阻止了低分子硅油的渗出；具有较高的耐高温性。其制备方法简单易行、应用时操作简单，安全可靠。

Description

一种高性能硅基导热凝胶及其制备方法

技术领域

本发明属于一种热界面有机硅导热材料，具体涉及一种高性能硅基导热凝胶及其制备方法。

背景技术

在电子电气领域,由于集成技术和微封装技术的发展，电子元器件和电子设备向小型化和微型化方向发展，导致有限的体积内产生了更多的热量，此时则需要高导热的绝缘材料将所产生的热量迅速散失掉。每降低10℃对敏感元器件的正常使用及使用寿命具有重要意义。

目前，市场上主要以含硅导热膏和导热硅垫片为主，含硅导热膏在存储和使用过中，经常会出现硅油析出的现象，从而使其变干，造成导热性能大大下降。而导热硅垫片在制作过程中需要按照要求裁切成相应的形状，并且需要人工去将垫片贴到相应的位置，从而造成导热硅垫片的生产效率及使用效率大大降低。

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导热凝胶及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种高性能硅基导热凝胶,包括组分和重量百分比为：

有机硅凝胶10%～15%；

含氢硅油3%～5%；

羟基硅油3%～5%；

导热粉余量。

所述的有机硅凝胶是指含有乙烯基的聚二有机基硅氧烷的硅凝胶，为A、B双组份，按1:1比例混合。

所述的含氢硅油是指线型甲基氢硅油。

所述的羟基硅油是指α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷。

所述的导热粉体是指氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、铝粉中的一种或两种以上的混合物。

所述的导热粉体按大、中、小三种粒径粉体按照5：3：1的重量比组成，大粒径的颗粒尺寸为50～60μm、中粒径的颗粒尺寸为20～30μm、小粒径的颗粒尺寸为1～5μm。

根据性能需要，还可以包括增稠剂、表面活性剂、阻燃剂和着色剂。

一种高性能硅基导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（i）导热粉体干燥

对导热粉体在150℃下，烘烤20～40小时，以除去水分；

（ⅱ）导热粉体粒径极配

将导热粉体进行粒径极配，按照5：3：1的重量比分别取大、中、小三种粒径的导热粉体进行预混；

（ⅲ）混合

将步骤（ⅱ）所得的导热粉体与有机硅凝胶、含氢硅油和羟基硅油在双行星搅拌机内进行20～30分钟的混合；

（iv）硫化

将步骤（ⅲ）所得混合物在120℃下烘烤24小时进行充分交联，冷却得到高性能硅基导热凝胶。

本发明的有益效果

本发明的产品内部具有大分子结构连成的网状结构，有效地阻止了小分子硅油的渗出，防止硅油析出而迁移到器件接触器中，并避免了高接触电阻、电弧和机械磨损。

本发明的产品外观为橡皮泥状，可以任意捏成任何形状，适合于使用点胶机进行操作使用，与导热膏和导热硅垫片相比，节省了大量人工操作，并极大地提高了生产效率。

本发明具有较好的触变性和粘附性，使用中不会像导热膏那样流淌，比导热硅垫片的粘附性好，同时更易于对隙缝进行填充，从而提高传热性。

及低毒、使用经济，且挥发重量损耗低。不需要冷藏，可简化储存和操作流程。其制备方法简单易行、安全可靠。

具体实施方式

下面参照实施例对本发明的高性能硅基导热凝胶及其制备方法进行详细说明：

一种高性能硅基导热凝胶，其组分和重量百分比为：

有机硅凝胶10%～15%；

含氢硅油3%～5%；

羟基硅油3%～5%；

导热粉余量。

其中有机硅凝胶是指含有乙烯基的聚二有机基硅氧烷的硅凝胶，为A、B双组份，按1:1比例混合。

其中含氢硅油是指线型甲基氢硅油。

其中羟基硅油是指α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷。

其中导热粉体是指氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、铝粉中的一种或两种以上的混合物。

导热粉体按大、中、小三种粒径粉体按照5：3：1的重量比组成，大粒径的颗粒尺寸为50～60μm、中粒径的颗粒尺寸为20～30μm、小粒径的颗粒尺寸为1～5μm。

将导热粉体按照大、中、小粒径进行粒径极配的目的是为了达到最高填充率，从而达到最佳的热导率。导热粉体的颗粒形状为球形或椭球形。

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导热凝胶中，调整的极限以不削弱本发明的目的。具体添加剂包括增稠剂、表面活性剂、阻燃剂和着色剂。

一种硅基导热凝胶的制备方法是：包括以下步骤：

（i）导热粉体干燥

对导热粉体在150℃下，烘烤20～40小时，以除去水分；

（ⅱ）导热粉体粒径极配

将导热粉体进行粒径极配，按照5：3：1的重量比分别取大、中、小三种粒径的导热粉体进行预混；

（ⅲ）混合

将步骤（ⅱ）所得的导热粉体与有机硅凝胶、含氢硅油和羟基硅油在双行星搅拌机内进行20～30分钟的混合；

（iv）硫化

将步骤（ⅲ）所得混合物在120℃下烘烤24小时进行充分交联，冷却得到高性能硅基导热凝胶。

实施例1～3

（1）原料准备

a.有机硅凝胶（为A、B双组份，按1:1比例混合加入。）

b.甲基氢硅油

c.羟基硅油

d.导热粉

其中：d1铝粉（平均粒径3μm）

d2氧化铝粉（平均粒径55μm）

d3氮化硼粉（平均粒径25μm）

将上述导热粉体干燥后、按照表1表示的比例进行极配。

（2）将上述各组分按比例（具体组分及其比例见表1）放入双行星搅拌机中进行混合，即得硅基导热凝胶。

实施例1～3硅基导热凝胶的组成如下表1所示：

表1

为了验证本发明产品的性能，做以下测试：

（一）粘度测试

将实施例1～3制得的硅基导热凝胶用旋转粘度计（RVDVII、Brookfield）在用07#转子10RPM的转速下测量粘度，结果如表2所示，表明粘度不大，有利于点胶机操作。

（二）热导率测试

将实施例1～3制得的硅基导热凝胶涂覆在Hotdisk测试仪的测试台面上，厚度控制在0.075mm，测定硅基导热凝胶的导热系数，结果如表2所示，表明具有高的导热系数，适用于对散热要求较高的场合。

（三）粘附性测试

将实施例1～3制得的硅基导热凝胶使用13#不锈钢针头进行点胶，点在铝合金基板上，使其成直径约1cm的堆状物，然后置于振动筛中，振动时间为1小时，结果无胶落，表明具有较强的粘附性。

（四）耐冲击性能测试

1、老化试验1：将制备实施例1～3制得的硅基导热凝胶在150℃烘烤1000小时。

2、老化试验2：将制备实施例1～3制得的硅基导热凝胶在85℃，85%湿度条件下，实验1000小时。

3、冷热冲击试验：将制备实施例1～3制得的硅基导热凝胶在-55℃～125℃循环600次。

将试验前后的硅基导热凝胶涂覆在LW-9011R热阻仪（台湾瑞领制造）的测试台面上，厚度控制为0.1mm，测定其热阻值。结果见表2，经老化试验后，其热性能降低的程度不大，说明本发明的产品具有较好的热稳定性。

冷热冲击试验表明（见表2），本发明不需要进行冷藏保存，便于贮存和使用。

本发明硅基导热凝胶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 (8)

1.一种高性能硅基导热凝胶，其特征在于：包括组分和重量百分比为：

有机硅凝胶10%～15%；

含氢硅油3%～5%；

羟基硅油3%～5%；

导热粉余量。

2.根据权利要求1所述的高性能硅基导热凝胶，其特征在于：所述的有机硅凝胶是指含有乙烯基的聚二有机基硅氧烷的硅凝胶，为A、B双组份，按1:1比例混合。

3.根据权利要求1所述的高性能硅基导热凝胶，其特征在于：所述的含氢硅油是指线型甲基氢硅油。

4.根据权利要求1所述的高性能硅基导热凝胶，其特征在于：所述的羟基硅油是指α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷。

5.根据权利要求1所述的高性能硅基导热凝胶，其特征在于：所述的导热粉体是指氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、铝粉中的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求5所述的高性能硅基导热凝胶，其特征在于：所述的导热粉体按大、中、小三种粒径粉体按照5：3：1的重量比组成，大粒径的颗粒尺寸为50～60μm、中粒径的颗粒尺寸为20～30μm、小粒径的颗粒尺寸为1～5μm。

7.根据权利要求1所述的高性能硅基导热凝胶，其特征在于：还包括增稠剂、表面活性剂、阻燃剂和着色剂。

8.权利要求1所述的高性能硅基导热凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（i）导热粉体干燥

对导热粉体在150℃下，烘烤20～40小时，以除去水分；

（ⅱ）导热粉体粒径极配

将导热粉体进行粒径极配，按照5：3：1的重量比分别取大、中、小三种粒径的导热粉体进行预混；

（ⅲ）混合

将步骤（ⅱ）所得的导热粉体与有机硅凝胶、含氢硅油和羟基硅油在双行星搅拌机内进行20～30分钟的混合；

（iv）硫化

将步骤（ⅲ）所得混合物在120℃下烘烤24小时进行充分交联，冷却得到高性能硅基导热凝胶。