CN105504822A - 一种硅橡胶垫的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：（1）向硅橡胶中加入纳米碳材料，捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物；（2）向纳米碳-硅橡胶混合物中加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物，经开炼后得到混炼胶；（3）对混炼胶采用物理法定向，得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫；（4）对样品垫进行硫化，得到成品硅橡胶垫。本发明能使纳米碳在硅橡胶中定向排列，形成规则的纳米碳定向导热网络结构，从而得到具备超高导热系数的产品。

Description

一种硅橡胶垫的制备方法
技术领域
本发明涉及导热高分子复合材料领域，具体地说涉及一种具有超高导热系数的硅橡胶垫的制备方法。
背景技术
随着微电子集成技术和高密度印制板组装技术的高速发展，现今微电子设备逐渐朝着微型、便捷方向发展。在大功率驱动下，半导体工作热环境迅速向高温方向移动，这就要求半导体产生的热量能够被高速的传导出去，以保证电子设备的正常运行。随着电子设备向大功率、微型化方向的发展，对于导热填隙材料的导热性能要求也越来越高，甚至可以说，导热填隙材料的导热性能是制约大功率电子设备发展的重要环节。
现如今，市场上传统的界面导热材料主要为导热硅脂、导热胶粘剂、导热橡胶及相变材料等几类界面材料。但其室温下的导热系数一般为1～5W/m·K，远不能满足现今电子设备的发展对于导热填隙材料的导热性能的要求。因而制备具有更高热导率导热填隙材料的需求日益迫切。
在传统的技术方案中，往往采用常见的导热填料对硅橡胶进行填充：氧化铝、氮化硼、碳化硅、金属铝粉、铜粉等。而利用石墨烯等碳材料作为导热填料时，也往往是对其与硅橡胶进行简单的混合，并没有对石墨烯等进行排列取向，没有形成较好的导热网络结构，所制备的硅胶垫的导热系数往往较低，一般不超过10W/m·K。
如中国专利号为“201210321268.6”的现有技术在2012年12月19公开了一种制备导热硅橡胶复合材料的方法，其技术方案包括以下步骤：(1)由包括基体、导热填料和足量硫化剂在室温条件下混炼，得到混炼胶料的步骤；(2)由步骤(1)所得混炼胶料经二段硫化，得到目标物的步骤。该专利通过采用膨胀石墨与其它碳材料的混合物作为填料来提高硅橡胶复合材料的导热系数，该方法虽然能提升硅橡胶复合材料的导热率到4W/m·K，但其还不能满足大功率电子设备对于导热填隙材料导热性能的要求，并且其制备工艺很复杂，不利于工业化生产。
又如中国专利号为“201410554466.6”的现有技术在2015年2月4公开了一种含石墨烯的硅橡胶导热复合材料及其制备方法，虽然采用该方法制备出的导热硅橡胶材料能够达到4.98W/m·K的导热系数，但其对填料的预处理增加了其生产成本，更重要的是其也未能对石墨烯进行定向排列，未能体现出石墨烯本身超高导热性能应用于硅橡胶中的优势。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种硅橡胶垫的制备方法，本发明能使纳米碳在硅橡胶中定向排列，形成规则的纳米碳定向导热网络结构，从而得到具备超高导热系数的产品。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）向硅橡胶中加入纳米碳材料，捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物；
（2）向纳米碳-硅橡胶混合物中加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物，经开炼后得到混炼胶；
（3）对混炼胶采用物理法定向，得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫；
（4）对样品垫进行硫化，得到成品硅橡胶垫。
所述步骤（3）中的物理法为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加1—15Mpa的横向挤压力，使纳米碳材料在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列。
所述步骤（1）中的纳米碳材料为纳米碳与氧化铁的复合物，所述步骤（3）中的物理法为磁场定向法，其具体步骤为：沿着混炼胶的横向平面方向施加磁场，利用氧化铁纳米粒子受磁场的定向吸引作用，使纳米碳材料在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列。
所述步骤（2）中的纳米碳-硅橡胶混合物在加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物前，预先在开炼机中开炼5—20min，开炼完成后，再加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼10—60min，即可得到混炼胶。
所述步骤（1）中的硅橡胶为100重量份，纳米碳材料为100—400重量份；所述步骤（2）中的无机导热粉末为10—300重量份，催化剂为1—10重量份，由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物1—10重量份。
所述步骤（1）中的硅橡胶为硅橡胶生胶、乙烯基硅油中的一种或两种的混合。
所述步骤（1）中的纳米碳材料为石墨烯与鳞片石墨、碳纳米管、石墨烯纳米带、碳纤维中的一种或多种的混合，所述鳞片石墨的尺寸为32—3000目，所述碳纳米管的直径为10—150nm，长度为5—20μm。
所述步骤（2）中的无机导热粉末为金属铝粉、金属铜粉、碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝中的一种或多种的混合。
所述步骤（2）中的催化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，所述催化剂中加入有粘度为500—5000mPa·s的二甲基硅油，催化剂与二甲基硅油的质量百分比为1—10：10—100。
所述步骤（2）中含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为1—20：20—100，其中，含氢硅油中的氢含量为0.1—0.5%，二甲基硅油的粘度为500—5000mPa·s。
所述步骤（4）中的样品垫在烘箱中硫化，硫化温度为120—180℃，硫化时间为0.5—2h。
采用本发明的优点在于：
一、本发明中，步骤（1）中采用本身具有超高导热系数（其在XY平面上的热传输效率理论值达5200W/m·K）的纳米碳材料作为硅橡胶垫的导热填充材料，能够极大提升导热硅橡胶复合材料的导热性能。步骤（2）中在纳米碳-硅橡胶混合物中加入一定量的无机导热粉末，相对于直接将无机导热粉末加入到硅橡胶中进行捏合的传统工艺而言，能够很大限度的避免步骤（1）中所形成的纳米碳材料导热网络结构被破坏，并且在开炼过程中具有一定的剪切作用，能够让无机导热粉末均匀的形成导热网络结构并排列于碳材料网络结构之间，如此能够形成较完好的纳米碳材料网络结构与无机导热粉末网络结构交替排列的导热网络。另外，在步骤（2）中加入的催化剂能够加快硅橡胶的硫化速率，加入的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物能够显著增强硅橡胶垫的表面粘性，并且降低其硬度。步骤（3）中采用物理法定向能使纳米碳在硅橡胶中定向排列，形成规则的纳米碳定向导热网络结构。与现有技术相比，本发明采用上述步骤的配合，能够很好地对纳米碳材料进行排列取向，使纳米碳材料能够在硅橡胶中定向排列，从而得到具备超高导热系数的硅橡胶垫产品。
二、本发明中，由于纳米碳材料具有易滑动的特性，因此，采用施加横向挤压力的方式能使纳米碳材料快速地在硅橡胶中定向排列，既保证能够快速形成良好的导热网络结构，又具有施工工艺简单和易实现工业化运用的优点。另外，纳米碳材料就石墨烯来说，其在XY平面上的热传输效率理论值达5200W/m·K。纳米碳材料在硅橡胶中，其XY平面以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列时，当热量在导热垫上下表面传递时，热量是通过石墨烯的XY平面进行横向传递，因而能够形成良好的导热网络结构，具有极高的传热效率。
三、本发明中，纳米碳材料为纳米碳与氧化铁的复合物，该复合物与磁场定向法相结合，利用氧化铁纳米粒子受磁场的定向吸引作用，通过氧化铁纳米粒子与纳米碳的强相互作用力，能够引导纳米碳材料在硅橡胶中定向排列并快速形成良好的导热网络结构，具有施工工艺简单和易实现工业化运用的优点。另外，纳米碳材料就石墨烯来说，其在XY平面上的热传输效率理论值达5200W/m·K。纳米碳材料在硅橡胶中，其XY平面以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列时，当热量在导热垫上下表面传递时，热量是通过石墨烯的XY平面进行横向传递，因而能够形成良好的导热网络结构，具有极高的传热效率。
四、本发明中，步骤（2）中的纳米碳-硅橡胶混合物预先进行开炼后再加入其它物质进行开炼，采用这样的方式使得无机导热粉末更容易进入纳米碳材料的片层结构之间，能使纳米碳材料的导热网络和无机导热粉末的导热网络交替有序排列，有利于提高硅橡胶垫的导热率。
五、本发明中，步骤（1）中硅橡胶与纳米碳材料的质量比为1：1—4，相对于传统硅橡胶垫的制备工艺而言，本发明相当于采用较大量的纳米碳材料来对硅橡胶进行填充，所形成的纳米碳导热网络结构更致密、更稳定、不易被破坏，对硅橡胶垫的导热系数的提升更有显著效果。
六、本发明中，步骤（1）中作为原料的硅橡胶有多种类型，原料易得，有利于降低生产成本。
七、本发明中，步骤（1）中的纳米碳材料为石墨烯与鳞片石墨、碳纳米管、石墨烯纳米带、碳纤维中的一种或多种的混合，此工艺相对于传统的工艺具有两个较大的优势，一是能够为石墨烯在硅橡胶中的定向排列起模板作用，在捏合过程中，鳞片石墨、碳纳米管、石墨烯纳米带和碳纤维相对于石墨烯来说更容易在硅橡胶中定向排列，而后石墨烯依附于定向排列的上述材料也能够快速形成定向导热网络结构，并且此导热网络结构不容易受外力而被破坏；二是能够在纳米碳-硅橡胶混合物中会形成两层导热网络结构，第一层为石墨烯构成连通的导热网络，因为石墨烯本身的导热率很高，所以这层导热网络结构有很高的热传输效率；第二层为其他除石墨烯材料之外的其它纳米碳材料形成的导热网络结构，也能够极大的提高导热硅胶垫的导热系数。同时，这两层导热网络结构还能够与由无机导热粉末形成的导热网络结构相结合形成三层导热网络结构，极大地提升了产品的导热效率。
八、本发明中，金属铝粉、金属铜粉、碳化硅、氮化硼、氮化铝和氧化铝均具有较高的导热系数，采用上述其中一种或者多种的混合作为硅胶垫导热填料时，既能够为硅橡胶垫的导热网络作支撑，又能进一步增强导热效果。
九、本发明中，采用过氧化苯甲酸叔丁酯或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己作为催化剂，相对于现有技术中的铂系催化剂来说，能够很大程度的节约生产成本。而在催化剂中加入定量的二甲基硅油，一是为了增加硅橡胶垫产品的表面粘性，并且可以降低其硬度；二是可以作为催化剂的稀释剂，使催化剂能够更均匀地与硅胶结合，从而达到提高催化效果的目的。
十、本发明中，如果含氢硅油中的含氢量过高会使得硫化后的产品交联过度，进而导致产品偏硬；而含氢量过低则会使得硫化后的样品交联程度不够，进而导致样品强度不够。因此，含氢硅油中的氢含量设置为0.1—0.5%，能使硫化后的产品的硬度适宜。
十一、本发明中，样品垫在120—180℃的温度下硫化0.5—2h，这样的硫化方式能够提高产品的硫化程度、硬度、回弹性、热稳定性等，从而使产品具有更好的性能。
十二、本发明同现有专利技术相比较而言，采用本方法所制备的导热硅橡胶垫加工工艺简单、高效，无需对导热填料进行预处理，对环境无污染，操作过程易于实现。
十三、本发明制备方法简单，不采用偶联剂对碳材料或无机导热填料进行偶联处理，可简化生产工艺，节约生产成本，对环境无污染，并且可以进行工业化生产。
具体实施方式
实施例1
一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳-硅橡胶混合物的制备：将100重量份的硅橡胶加入到捏合机中，然后加入100—400重量份的纳米碳材料，捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物。
（2）混炼胶的制备：先将纳米碳-硅橡胶混合物加入到开炼机中，然后再加入10—300重量份的无机导热粉末、1—10重量份的催化剂和1—10重量份的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼10—60min，开炼完成后即可得到混炼胶。
（3）将混炼胶放置入模具中，然后采用物理法对混炼胶定向，得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫；其中，模具优选为方形模具，但也可以为圆形或其它形状的模具，具体根据实际需要产品的形状来确定。
（4）将样品垫放进烘箱中硫化，硫化温度为120—180℃，硫化时间为0.5—2h，硫化后得到成品硅橡胶垫。
本实施例中，所述步骤（3）中的物理法为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加1—15Mpa的横向挤压力，使纳米碳材料在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列。
本实施例中，所述步骤（1）中的纳米碳材料为纳米碳与氧化铁的复合物，其中，纳米碳与氧化铁的复合技术为现有技术中的公知技术；所述步骤（3）中的物理法为磁场定向法，其具体步骤为：沿着混炼胶的横向平面方向施加磁场，利用氧化铁纳米粒子受磁场的定向吸引作用，通过氧化铁纳米粒子与纳米碳的强相互作用力，使纳米碳材料在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列。
所述步骤（2）中的纳米碳-硅橡胶混合物在加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物前，预先在开炼机中开炼5—20min，开炼完成后，再加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼10—60min，即可得到混炼胶。
本实施例中，所述步骤（1）中的硅橡胶为硅橡胶生胶、乙烯基硅油中的一种或两种的混合。所述步骤（1）中的纳米碳材料为石墨烯与鳞片石墨、碳纳米管、石墨烯纳米带、碳纤维中的一种或多种的混合，所述鳞片石墨的尺寸为32—3000目，所述碳纳米管的直径为10—150nm，长度为5—20μm。所述步骤（2）中的无机导热粉末为金属铝粉、金属铜粉、碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝中的一种或多种的混合。所述步骤（2）中的催化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，所述催化剂中加入有粘度为500—5000mPa·s的二甲基硅油，催化剂与二甲基硅油的质量百分比为1—10：10—100。所述步骤（2）中含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为1—20：20—100，其中，含氢硅油中的氢含量为0.1—0.5%，二甲基硅油的粘度为500—5000mPa·s。
本实施例中，所述石墨烯为片层结构，上述步骤中的使纳米碳材料在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列是指：石墨烯的XY平面与样品垫的平面方向相垂直，当导热垫上下表面传递热量时，热量通过石墨烯的XY平面进行横向传递。
本实施例中，所述石墨烯为由现有技术中公知的插层剥离法、氧化还原法、电解法或其他方法制备的石墨烯。
实施例2
一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳-硅橡胶混合物的制备：将100g硅橡胶生胶加入到捏合机中，然后加入100g纳米碳材料，所述纳米碳材料为石墨烯与鳞片石墨的混合，待捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物。
（2）混炼胶的制备：先将纳米碳-硅橡胶混合物加入到开炼机中进行开炼，待开炼5min后，再加入10g金属铝粉、1g过氧化苯甲酸叔丁酯和1g由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼10min，开炼完成后即可得到混炼胶。
其中，所述的过氧化苯甲酸叔丁酯中加入有粘度为500mPa·s的二甲基硅油，过氧化苯甲酸叔丁酯与二甲基硅油的质量百分比为1：10。所述的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物中，含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为1：20，含氢硅油中的氢含量为0.1%，二甲基硅油的粘度为5000mPa·s。
（3）将混炼胶放置入模具中，然后采用物理法对混炼胶定向，所述物理法为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加1Mpa的横向挤压力，由于石墨烯等碳材料具有易滑动的特性，因此在外界挤压力的作用下，使得石墨烯等碳材料能够在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列，从而形成规则的纳米碳材料定向的导热网络结构，进而得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫。
（4）将样品垫放进烘箱中硫化，硫化温度为120℃，硫化时间为0.5h，硫化后得到成品硅橡胶垫。
实施例3
一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳-硅橡胶混合物的制备：将100g硅橡胶生胶加入到捏合机中，然后加入400g纳米碳材料，所述纳米碳材料为石墨烯与碳纳米管的混合，待捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物。
（2）混炼胶的制备：先将纳米碳-硅橡胶混合物加入到开炼机中进行开炼，待开炼20min后，再加入300g金属铝粉、10g过氧化苯甲酸叔丁酯和10g由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼60min，开炼完成后即可得到混炼胶。
其中，所述的过氧化苯甲酸叔丁酯中加入有粘度为5000mPa·s的二甲基硅油，过氧化苯甲酸叔丁酯与二甲基硅油的质量百分比为10：100。所述的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物中，含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为20：100，含氢硅油中的氢含量为0.5%，二甲基硅油的粘度为500mPa·s。
（3）将混炼胶放置入模具中，然后采用物理法对混炼胶定向，所述物理法为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加15Mpa的横向挤压力，由于石墨烯等碳材料具有易滑动的特性，因此在外界挤压力的作用下，使得石墨烯等碳材料能够在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列，从而形成规则的纳米碳材料定向的导热网络结构，进而得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫。
（4）将样品垫放进烘箱中硫化，硫化温度为180℃，硫化时间为2h，硫化后得到成品硅橡胶垫。
实施例4
一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳-硅橡胶混合物的制备：将100g乙烯基硅油加入到捏合机中，然后加入200g纳米碳材料，所述纳米碳材料为石墨烯与石墨烯纳米带的混合，待捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物。
（2）混炼胶的制备：先将纳米碳-硅橡胶混合物加入到开炼机中进行开炼，待开炼10min后，再加入100g金属铜粉、5g的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷和8g由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼30min，开炼完成后即可得到混炼胶。
其中，所述的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷中加入有粘度为1000mPa·s的二甲基硅油，2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与二甲基硅油的质量百分比为1：50。所述的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物中，含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为10：60，含氢硅油中的氢含量为0.3%，二甲基硅油的粘度为1000mPa·s。
（3）将混炼胶放置入模具中，然后采用物理法对混炼胶定向，所述物理法为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加10Mpa的横向挤压力，由于石墨烯等碳材料具有易滑动的特性，因此在外界挤压力的作用下，使得石墨烯等碳材料能够在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列，从而形成规则的纳米碳材料定向的导热网络结构，进而得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫。
（4）将样品垫放进烘箱中硫化，硫化温度为160℃，硫化时间为12h，硫化后得到成品硅橡胶垫。
实施例5
一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳-硅橡胶混合物的制备：将100g乙烯基硅油加入到捏合机中，然后加入300g纳米碳材料，所述纳米碳材料为石墨烯与碳纤维的混合，待捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物。
（2）混炼胶的制备：先将纳米碳-硅橡胶混合物加入到开炼机中进行开炼，待开炼15min后，再加入200g碳化硅粉末、3g的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷和7g由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼50min，开炼完成后即可得到混炼胶。
其中，所述的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷中加入有粘度为3000mPa·s的二甲基硅油，2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与二甲基硅油的质量百分比为1：80。所述的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物中，含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为1：40，含氢硅油中的氢含量为0.2%，二甲基硅油的粘度为3000mPa·s。
（3）将混炼胶放置入模具中，然后采用物理法对混炼胶定向，所述物理法为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加12Mpa的横向挤压力，由于石墨烯等碳材料具有易滑动的特性，因此在外界挤压力的作用下，使得石墨烯等碳材料能够在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列，从而形成规则的纳米碳材料定向的导热网络结构，进而得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫。
（4）将样品垫放进烘箱中硫化，硫化温度为180℃，硫化时间为1.5h，硫化后得到成品硅橡胶垫。
实施例6
一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳-硅橡胶混合物的制备：将100g硅橡胶生胶加入到捏合机中，然后加入100g纳米碳材料，待捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物。其中，所述纳米碳材料为石墨烯与鳞片石墨、碳纳米管这两种材料混合后，再与氧化铁复合而形成的纳米碳与氧化铁的复合物。
（2）混炼胶的制备：先将纳米碳-硅橡胶混合物加入到开炼机中进行开炼，待开炼10min后，再加入250g由碳化硅和氮化硼混合组成的无机导热粉末、3g过氧化苯甲酸叔丁酯和9g由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼45min，开炼完成后即可得到混炼胶。
其中，所述的过氧化苯甲酸叔丁酯中加入有粘度为4000mPa·s的二甲基硅油，过氧化苯甲酸叔丁酯与二甲基硅油的质量百分比为1：20。所述的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物中，含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为5：60，含氢硅油中的氢含量为0.5%，二甲基硅油的粘度为2000mPa·s。
（3）将混炼胶放置入模具中，然后采用物理法对混炼胶定向，所述物理法为磁场定向法，其具体步骤为：沿着混炼胶的横向平面方向施加一定强度的磁场，利用氧化铁纳米粒子受磁场的定向吸引作用，通过氧化铁纳米粒子与纳米碳材料的强相互作用力，引导纳米碳材料在硅橡胶中定向排列以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列，从而形成规则的纳米碳材料定向的导热网络结构，进而得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫。
（4）将样品垫放进烘箱中硫化，硫化温度为120℃，硫化时间为0.5h，硫化后得到成品硅橡胶垫。
实施例7
一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳-硅橡胶混合物的制备：将100g硅橡胶生胶加入到捏合机中，然后加入400g纳米碳材料，待捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物。其中，所述纳米碳材料为石墨烯与石墨烯纳米带、碳纤维这两种材料混合后，再与氧化铁复合而形成的纳米碳与氧化铁的复合物。
（2）混炼胶的制备：先将纳米碳-硅橡胶混合物加入到开炼机中进行开炼，待开炼18min后，再加入250g由金属铝粉、氮化铝和氧化铝组成的无机导热粉末、10g过氧化苯甲酸叔丁酯和4g由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼55min，开炼完成后即可得到混炼胶。
其中，所述的过氧化苯甲酸叔丁酯中加入有粘度为5000mPa·s的二甲基硅油，过氧化苯甲酸叔丁酯与二甲基硅油的质量百分比为10：90。所述的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物中，含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为1：100，含氢硅油中的氢含量为0.4%，二甲基硅油的粘度为5000mPa·s。
（3）将混炼胶放置入模具中，然后采用物理法对混炼胶定向，所述物理法为磁场定向法，其具体步骤为：沿着混炼胶的横向平面方向施加一定强度的磁场，利用氧化铁纳米粒子受磁场的定向吸引作用，通过氧化铁纳米粒子与纳米碳材料的强相互作用力，引导纳米碳材料在硅橡胶中定向排列以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列，从而形成规则的纳米碳材料定向的导热网络结构，进而得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫。
（4）将样品垫放进烘箱中硫化，硫化温度为170℃，硫化时间为1h，硫化后得到成品硅橡胶垫。
实施例8
一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳-硅橡胶混合物的制备：将100g乙烯基硅油加入到捏合机中，然后加入350g纳米碳材料，待捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物。其中，所述纳米碳材料为石墨烯与碳纤维混合后，再与氧化铁复合而形成的纳米碳与氧化铁的复合物。
（2）混炼胶的制备：先将纳米碳-硅橡胶混合物加入到开炼机中进行开炼，待开炼18min后，再加入270g金属铝粉、5g的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷和8g由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼60min，开炼完成后即可得到混炼胶。
其中，所述的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷中加入有粘度为45000mPa·s的二甲基硅油，2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与二甲基硅油的质量百分比为1：100。所述的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物中，含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为8：60，含氢硅油中的氢含量为0.5%，二甲基硅油的粘度为500mPa·s。
（3）将混炼胶放置入模具中，然后采用物理法对混炼胶定向，所述物理法为磁场定向法，其具体步骤为：沿着混炼胶的横向平面方向施加一定强度的磁场，利用氧化铁纳米粒子受磁场的定向吸引作用，通过氧化铁纳米粒子与纳米碳材料的强相互作用力，引导纳米碳材料在硅橡胶中定向排列以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列，从而形成规则的纳米碳材料定向的导热网络结构，进而得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫。
（4）将样品垫放进烘箱中硫化，硫化温度为180℃，硫化时间为2h，硫化后得到成品硅橡胶垫。
实施例9
一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳-硅橡胶混合物的制备：将100g由硅橡胶生胶和乙烯基硅油组成的混合物加入到捏合机中，然后加入150g纳米碳材料，待捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物。其中，所述纳米碳材料为石墨烯与碳纤维混合后，再与氧化铁复合而形成的纳米碳与氧化铁的复合物。
（2）混炼胶的制备：先将纳米碳-硅橡胶混合物加入到开炼机中进行开炼，待开炼20min后，再加入180g金属铜粉、4g过氧化苯甲酸叔丁酯和10g由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼35min，开炼完成后即可得到混炼胶。
其中，所述的过氧化苯甲酸叔丁酯中加入有粘度为2500mPa·s的二甲基硅油，过氧化苯甲酸叔丁酯与二甲基硅油的质量百分比为1：40。所述的由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物中，含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为1：30，含氢硅油中的氢含量为0.1%，二甲基硅油的粘度为3000mPa·s。
（3）将混炼胶放置入模具中，然后采用物理法对混炼胶定向，所述物理法为磁场定向法，其具体步骤为：沿着混炼胶的横向平面方向施加一定强度的磁场，利用氧化铁纳米粒子受磁场的定向吸引作用，通过氧化铁纳米粒子与纳米碳材料的强相互作用力，引导纳米碳材料在硅橡胶中定向排列以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列，从而形成规则的纳米碳材料定向的导热网络结构，进而得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫。
（4）将样品垫放进烘箱中硫化，硫化温度为180℃，硫化时间为1.5h，硫化后得到成品硅橡胶垫。
经大量实验证明，实施例2—9中采用特定的组分和特定的参数，能够制备出超高导热性能的硅橡胶垫材料，下表为分别采用实施例2—9中的方法后制得的界面导热材料硅橡胶垫的性能参数：

Claims (10)

1.一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）向硅橡胶中加入纳米碳材料，捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物；
（2）向纳米碳-硅橡胶混合物中加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物，经开炼后得到混炼胶；
（3）对混炼胶采用物理法定向，得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫；
（4）对样品垫进行硫化，得到成品硅橡胶垫。
2.如权利要求1所述的一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的物理法为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加1—15Mpa的横向挤压力，使纳米碳材料在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列。
3.如权利要求1所述的一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的纳米碳材料为纳米碳与氧化铁的复合物，所述步骤（3）中的物理法为磁场定向法，其具体步骤为：沿着混炼胶的横向平面方向施加磁场，利用氧化铁纳米粒子受磁场的定向吸引作用，使纳米碳材料在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列。
4.如权利要求1所述的一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的纳米碳-硅橡胶混合物在加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物前，预先在开炼机中开炼5—20min，开炼完成后，再加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物进行开炼10—60min，即可得到混炼胶。
5.如权利要求1所述的一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的硅橡胶为100重量份，纳米碳材料为100—400重量份；所述步骤（2）中的无机导热粉末为10—300重量份，催化剂为1—10重量份，由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物1—10重量份。
6.如权利要求1—5中任一项所述的一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的纳米碳材料为石墨烯与鳞片石墨、碳纳米管、石墨烯纳米带、碳纤维中的一种或多种的混合，所述鳞片石墨的尺寸为32—3000目，所述碳纳米管的直径为10—150nm，长度为5—20μm。
7.如权利要求1所述的一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的无机导热粉末为金属铝粉、金属铜粉、碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝中的一种或多种的混合。
8.如权利要求1所述的一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的催化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，所述催化剂中加入有粘度为500—5000mPa·s的二甲基硅油，催化剂与二甲基硅油的质量百分比为1—10：10—100。
9.如权利要求1所述的一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中含氢硅油与二甲基硅油的质量百分比为1—20：20—100，其中，含氢硅油中的氢含量为0.1—0.5%，二甲基硅油的粘度为500—5000mPa·s。
10.如权利要求1所述的一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的样品垫在烘箱中硫化，硫化温度为120—180℃，硫化时间为0.5—2h。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107736800A (zh) * 2017-12-02 2018-02-27 胡张容 一种速热饮水机
CN108659536A (zh) * 2018-03-23 2018-10-16 昆山德睿懿嘉电子材料科技有限公司 导热材料及其制备方法
CN110010962A (zh) * 2019-01-03 2019-07-12 深圳天元羲王材料科技有限公司 一种石墨烯固态硅胶方向性电解质制备方法
CN110157389A (zh) * 2019-03-22 2019-08-23 中国科学院工程热物理研究所 一种高强度导热硅胶垫片及其制备方法
CN110591374A (zh) * 2019-09-05 2019-12-20 上海阿莱德实业股份有限公司 一种硅橡胶导热材料及其制备方法
CN110607071A (zh) * 2019-09-05 2019-12-24 上海阿莱德实业股份有限公司 一种高性能导热界面材料及其应用
CN111607364A (zh) * 2020-06-03 2020-09-01 彗晶新材料科技(深圳)有限公司 石墨烯导热材料、其制备方法及电子设备
CN111607365A (zh) * 2020-06-03 2020-09-01 彗晶新材料科技(深圳)有限公司 鳞片石墨导热材料、其制备方法及电子设备
CN111909520A (zh) * 2020-08-14 2020-11-10 碳元科技股份有限公司 低密度定向高导热垫片及其制备方法
CN112980197A (zh) * 2021-02-10 2021-06-18 天瀚材料科技(深圳)有限公司 一种导热硅胶片

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103709752A (zh) * 2012-10-09 2014-04-09 财团法人纺织产业综合研究所 顺向排列石墨烯片高分子复合材料及其制造方法
CN103740110A (zh) * 2013-12-23 2014-04-23 华为技术有限公司 一种定向柔性导热材料及其成型工艺和应用
CN104559183A (zh) * 2014-12-09 2015-04-29 江苏大学 磁性微纳米复合填料/硅橡胶导热复合材料的制备方法
CN105176086A (zh) * 2014-05-28 2015-12-23 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 取向石墨烯/聚合物复合体系、其制备方法及应用
CN105199396A (zh) * 2015-10-17 2015-12-30 平湖阿莱德实业有限公司 一种硅胶基碳材料取向型导热界面材料及其生产方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103709752A (zh) * 2012-10-09 2014-04-09 财团法人纺织产业综合研究所 顺向排列石墨烯片高分子复合材料及其制造方法
CN103740110A (zh) * 2013-12-23 2014-04-23 华为技术有限公司 一种定向柔性导热材料及其成型工艺和应用
CN105176086A (zh) * 2014-05-28 2015-12-23 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 取向石墨烯/聚合物复合体系、其制备方法及应用
CN104559183A (zh) * 2014-12-09 2015-04-29 江苏大学 磁性微纳米复合填料/硅橡胶导热复合材料的制备方法
CN105199396A (zh) * 2015-10-17 2015-12-30 平湖阿莱德实业有限公司 一种硅胶基碳材料取向型导热界面材料及其生产方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李永河主编: "《橡胶硫化技术》", 31 May 2012, 黄河水利出版社 *
来国桥，幸松民: "《有机硅产品合成工艺及应用》", 30 November 2009, 化学工业出版社 *
石淑先主编: "《生物材料制备与加工》", 31 August 2009, 化学工业出版社 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107736800A (zh) * 2017-12-02 2018-02-27 胡张容 一种速热饮水机
CN108659536A (zh) * 2018-03-23 2018-10-16 昆山德睿懿嘉电子材料科技有限公司 导热材料及其制备方法
CN110010962A (zh) * 2019-01-03 2019-07-12 深圳天元羲王材料科技有限公司 一种石墨烯固态硅胶方向性电解质制备方法
CN110157389A (zh) * 2019-03-22 2019-08-23 中国科学院工程热物理研究所 一种高强度导热硅胶垫片及其制备方法
CN110607071B (zh) * 2019-09-05 2022-09-02 上海阿莱德实业股份有限公司 一种高性能导热界面材料及其应用
CN110591374A (zh) * 2019-09-05 2019-12-20 上海阿莱德实业股份有限公司 一种硅橡胶导热材料及其制备方法
CN110607071A (zh) * 2019-09-05 2019-12-24 上海阿莱德实业股份有限公司 一种高性能导热界面材料及其应用
CN111607364A (zh) * 2020-06-03 2020-09-01 彗晶新材料科技(深圳)有限公司 石墨烯导热材料、其制备方法及电子设备
CN111607364B (zh) * 2020-06-03 2021-03-23 彗晶新材料科技(深圳)有限公司 石墨烯导热材料、其制备方法及电子设备
CN111607365B (zh) * 2020-06-03 2021-04-27 彗晶新材料科技(深圳)有限公司 鳞片石墨导热材料、其制备方法及电子设备
CN111607365A (zh) * 2020-06-03 2020-09-01 彗晶新材料科技(深圳)有限公司 鳞片石墨导热材料、其制备方法及电子设备
CN111909520A (zh) * 2020-08-14 2020-11-10 碳元科技股份有限公司 低密度定向高导热垫片及其制备方法
CN112980197A (zh) * 2021-02-10 2021-06-18 天瀚材料科技(深圳)有限公司 一种导热硅胶片

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