CN106118066B - 一种锯齿状导热橡胶片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锯齿状导热橡胶片及其制作方法，其中所述锯齿状导热橡胶片按重量百分数计，包括有：8.3%‑60.4%有机硅聚合物；28.6%‑85.0%导热粉体；1.9%‑29.9%阻燃剂；0.05%‑0.50%助剂；还添加有占上述组分总重量0.8‑1.2‰的石墨烯；本发明通过上述组分制作出锯齿状导热橡胶片，使得其具有导热、绝缘、高压缩比和高强度的特点，解决了某些特殊场所要求橡胶片具导热、绝缘、间隙公差大的特性；并且本发明所述锯齿状橡胶片制作方法简单易实现，具有极高的实用性。

Description

一种锯齿状导热橡胶片及其制作方法

技术领域

本发明涉及导热橡胶制作领域，尤其涉及一种锯齿状导热橡胶片及其制作方法。

背景技术

导热橡胶多用于电子元器件之间，例如可作为电子元器件中的散热结构，包括散热板、导热管等。然而现有技术中，导热橡胶因材质、性能、生产工艺的不同而使其形变性能和导热性能有所区别，目前市场上并未出现有一种制作工艺简单且具良好形变导热性能的导热橡胶。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锯齿状导热橡胶片及其制作方法，旨在解决目前导热橡胶形变性能、导热性能较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种锯齿状导热橡胶片，其中，按重量百分数计，包括以下组分：

有机硅聚合物 8.3%-60.4%

导热粉体 28.6%-85.0%

阻燃剂 1.9%-29.9%

助剂 0.05%-0.50%

上述各组分的百分比之和为100%。

所述锯齿状导热橡胶片，其中，还包括占上述组分总重量0.8-1.2‰的石墨烯。

所述锯齿状导热橡胶片，其中，所述有机硅聚合物包括乙烯基聚硅氧烷、苯烯基聚硅氧烷、甲基苯烯酸硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷中的一种或多种。

所述锯齿状导热橡胶片，其中，所述导热粉体包括氧化铝、氧化锌、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。

所述锯齿状导热橡胶片，其中，所述阻燃剂包括氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或多种。

所述锯齿状导热橡胶片，其中，所述助剂包括硅烷偶联剂、铂金催化剂和色膏中的一种或多种。

所述锯齿状导热橡胶片，其中，所述锯齿状导热橡胶片的横截面为锯齿状。

一种如上所述锯齿状导热橡胶片的制作方法，其中，包括以下步骤：

A、预处理：对导热粉体和阻燃剂进行干燥和表面湿法处理；

B、混合：将导热粉体、阻燃剂和助剂加入有机硅聚合物中，并放入密炼机中混炼均匀；

C、成型：将混炼均匀后的原料注入模具中，并在模压机下高温热压成型；或将混炼均匀后的原料通过带有锯齿状的辊轮，进行滚压切割后高温定型。

有益效果：本发明提供一种锯齿状导热橡胶片及其制作方法，其中所述锯齿状导热橡胶片按重量百分数计，包括有：8.3%-60.4% 有机硅聚合物； 28.6%-85.0% 导热粉体；1.9%-29.9% 阻燃剂；0.05%-0.50% 助剂；还添加有占上述组分总重量0.8-1.2‰的石墨烯，本发明通过上述组分制作出锯齿状导热橡胶片，使得其具有导热、绝缘、高压缩比和高强度的特点，解决了某些特殊场所要求橡胶片具导热、绝缘、间隙公差大的特性；并且本发明所述锯齿状橡胶片制作方法简单易实现，具有极高的实用性。

附图说明

图1为本发明实施例中锯齿为锐角的锯齿状导热橡胶片结构示意图。

图2为本发明实施例中锯齿为钝角的锯齿状导热橡胶片结构示意图。

图3为本发明实施例中锯齿为锐角钝角混合的锯齿状导热橡胶片结构示意图。

图4为本发明实施例中用导热压敏胶进行背胶的锯齿状导热橡胶片结构示意图。

图5为本发明实施例中用非导热压敏胶进行背胶的锯齿状导热橡胶片结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种锯齿状导热橡胶片及其制作方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，所述锯齿状导热橡胶片按重量百分数计，包括以下组分：有机硅聚合物8.3%-60.4%；导热粉体28.6%-85.0%；阻燃剂1.9%-29.9%；助剂0.05%-0.50%；并且上述各组分配比的百分比之和为100%。另外，除了上述组分外，本发明还添加有占上述组分总重量0.8-1.2‰的石墨烯，以增强所述锯齿状导热橡胶片的导热性能；需要说明的是，这里的的“占上述组分总重量0.8-1.2‰”是指占有机硅聚合物、导热粉体、阻燃剂以及助剂这些组分总重量的0.8-1.2‰。导热橡胶因具有极佳的导热性，可广泛用于电子元器件的热传递介质，如CPU芯片与散热器间的填隙、大功率集成块、三极管、可控硅元件以及二极管与基材(铜，铝)接触缝隙处的热传递介质。而本发明所述锯齿状导热橡胶片通过有机硅聚合物、导热粉体、阻燃剂和助剂之间的配合，具有导热性好、绝缘、高压缩比以及高强度的特点，可以广泛应用在电子元器件中。

有机硅聚合物是指分子结构中含有硅原子的有机聚合物的总称，其对所制作出的锯齿状导热橡胶片的导热性能的改进具有重要作用。优选地，本发明实施例中所述有机硅聚合物包括乙烯基聚硅氧烷、苯烯基聚硅氧烷、甲基苯烯酸硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷中的一种或多种。较佳实施例中，本发明添加有33%重量百分比的乙烯基聚硅氧烷。需要说明的是，本发明中出现的“一种或多种”指的是可以由一种组分所组成，也可以是多种组分混合所组成。

进一步地，本发明中所述导热粉体包括氧化铝、氧化锌、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。优选地，本发明实施例中添加有1.2%重量百分比的氧化铝，在此组分配比下，所制作出的锯齿状导热橡胶片的导热系数高，性能优异。导热粉也是为了增进所述锯齿状导热橡胶片的导热性能。

在本发明锯齿状导热橡胶片中还添加有阻燃剂，用于防止因高温而引燃，优选地，所述阻燃剂包括氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或多种，具体为29.5%重量百分比的氢氧化铝。

更进一步地，为了改善锯齿状导热橡胶片的性能，本发明还添加有助剂，包括硅烷偶联剂、铂金催化剂和色膏中的一种或多种。其中，添加所述硅烷偶联剂可以在表面湿法处理中促进原料的分散，使制作出的锯齿状导热橡胶片性能优异；而铂金催化剂可以促进反应的进行，有效节省制作时间；色膏具有优良的稳定性和分散性，也可以使锯齿状导热橡胶片得导热性能稳定。

优选实施例中，按重量百分比计，本发明所述锯齿状导热橡胶片中的组分可以为：有机硅聚合物 32.3%-33.4%；导热粉体38.6%-39.9%；阻燃剂28.9%-29.9%；助剂 0.19%-0.20%。在此范围内可以制作出导热效果最优的锯齿状导热橡胶片。如图1-5所示，本发明实施例中根据上述组分配比所制作出的锯齿状导热橡胶片，其横截面为锯齿状，同时其还具有导热、绝缘、高压缩比例的特性，解决了某些特殊场所需求导热橡胶片具导热、绝缘、间隙公差大的特性。其中，图1中的锯齿状导热橡胶片的锯齿角度为尖细的锐角锯齿；图2中的锯齿状导热橡胶片的锯齿角度为钝角锯齿；图3中为锐角和钝角混合的锯齿状导热橡胶片;在附图1-3中，所标的A°代表该角度为锐角，即为0-90°，所标的B°代表该角度为钝角，即为90-180°。而图4-5中则是可以将锯齿状导热胶片用导热压敏胶（图4中标号10）或非导热压敏胶（图5中标号20）进行背胶，并且还可以在背胶的基础上根据不同的应用，选择不同的散热管，包括中通扁管、冷却管、热管等。

另外，本发明还提供一种如上所述锯齿状导热橡胶片的制作方法，其包括以下步骤：

A、预处理：对导热粉体和阻燃剂进行干燥和表面处理；这里的预处理指的是进行表面湿法处理，使得进行预处理后的导热粉体和阻燃剂可以更快地进行反应；优选地，在进行预处理时，可以添加偶联剂（如硅烷偶联剂），使导热粉体和阻燃剂进行偶联剂表面湿法处理，和硅烷偶联剂混合，得到改性的导热粉体和阻燃剂，使得导热粉体和阻燃剂能够更好的在体系中分散并促进了导热粉体和阻燃剂之间的相互作用，更有利于提高其导热性能和阻燃性能；

B、混合：将导热粉体、阻燃剂和助剂加入有机硅聚合物中，并放入密炼机中混炼均匀；其中所述有机硅聚合物包括乙烯基聚硅氧烷、苯烯基聚硅氧烷、甲基苯烯酸硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷中的一种或多种；所述导热粉体包括氧化铝、氧化锌、氮化铝和氮化硼中的一种或多种；所述阻燃剂包括氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或多种；所述助剂包括偶联剂、铂金催化剂和色膏中的一种或多种；此步骤中是将所有的组分进行混合，以便进行下一步的成型操作；

C、成型：将混炼均匀后的原料注入模具中，并在模压机下高温热压成型；或将混炼均匀后的原料通过带有锯齿状的辊轮，进行滚压切割后高温定型；本发明实施例中所述锯齿状导热橡胶片最后的形状为锯齿状，其锯齿可以为锐角形状（即＜90°），也可以为钝角形状（即＞90°），采用锯齿形状的导热橡胶片，能够有效减少热源表面与电子元器件接触面之间产生的接触热阻；并且锯齿状的形变特性还可以将空气挤出接触面，避免了空气引起的热量传递受阻，从而实现高压缩形变、高导热的效果。

下面通过具体实施例对本发明方案进一步阐述：

1.原材料准备：

a.有机硅聚合物：a1.乙烯基聚硅氧烷；a2.苯烯基聚硅氧烷

b.导热粉体：b1.氧化铝粉末（D50=0.9μm，即50%通过粒径为0.9μm）

c.阻燃剂：c1.氢氧化铝粉末（D50=3μm，即50%通过粒径为3μm）

d.助剂：硅烷偶联剂、铂金催化剂、色膏

将上述b组分和c组分干燥后，按照下表1中的比例进行配比，采用湿法对配比后的导热粉体进行表面处理，使其表面包裹一层硅烷偶联剂，然后在密炼机中与a组分完成混炼，并制作成锯齿状的导热橡胶片。

表1

2.为了验证上述4个实施例中导热橡胶片的性能，做了以下的测试(将锯齿状导热橡胶片的厚度制作成3.0mm为标准)：

A、导热系数测试

将实施例中的4种锯齿状导热橡胶片在DR-3 型热流法导热测试仪中进行检测，厚度控制在3.0mm左右，所测的导热系数结果如表2所示；

B、击穿电压测试

将实施例中的4种导热橡胶片在50KV交流绝缘耐压下进行测试，厚度控制在3.0mm左右，所测的击穿电压结果如表2所示；

表2

通过表2可以看出，采用锯齿形状的导热橡胶片，能够有效减少热源表面与电子元器件接触面之间产生的接触热阻；并且锯齿状的形变特性还可以将空气挤出接触面，避免了空气引起的热量传递受阻，使得其具有导热、绝缘、高压缩比和高强度的特点，解决了某些特殊场所要求橡胶片具导热、绝缘、间隙公差大的特性；并且本发明所述锯齿状橡胶片制作方法简单易实现，具有极高的实用性。

另外，本发明中通过添加占上述其它组分总重量1‰左右的石墨烯，可明显提升导热橡胶导热性能，下面通过具体实施例进行阐述：

e：以表1中实施例1A的组分为准，完成配方配料

f : 石墨烯

原材料如表3所示并按实施例1A的制作方法进行制作，获得锯齿状导热橡胶片:

表3

实验结果如表4所示:

表4

通过表4可知，在本发明实施例中，在0.8-1.2‰重量百分比范围内，随着石墨烯的增加，所述锯齿状导热橡胶片的导热系数也随着增加，即其导热性能随着石墨烯的增加而变强。

综上所述，本发明所制作出锯齿状导热橡胶片，其具有导热、绝缘、高压缩比和高强度的特点，解决了某些特殊场所要求橡胶片具导热、绝缘、间隙公差大的特性；并且本发明所述锯齿状橡胶片制作方法简单易实现，具有极高的实用性。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种锯齿状导热橡胶片，其特征在于，按重量百分数计，包括以下组分：

有机硅聚合物 8.3%-60.4%

导热粉体 28.6%-85.0%

阻燃剂 1.9%-29.9%

助剂 0.05%-0.50%

上述各组分的百分比之和为100%；

所述锯齿状导热橡胶片的横截面为锯齿状；

所述锯齿状导热橡胶片具有导热性好、绝缘、高压缩比以及高强度的特点；

所述锯齿状导热橡胶片间隙公差大的特性。

2.根据权利要求1所述锯齿状导热橡胶片，其特征在于，还包括占上述组分总重量0.8-1.2‰的石墨烯。

3.根据权利要求1所述锯齿状导热橡胶片，其特征在于，所述有机硅聚合物包括乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述锯齿状导热橡胶片，其特征在于，所述乙烯基聚硅氧烷具体为甲基乙烯基聚硅氧烷。

5.根据权利要求1所述锯齿状导热橡胶片，其特征在于，所述导热粉体包括氧化铝、氧化锌、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述锯齿状导热橡胶片，其特征在于，所述阻燃剂包括氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述锯齿状导热橡胶片，其特征在于，所述助剂包括硅烷偶联剂、铂金催化剂和色膏中的一种或多种。

8.一种如权利要求1-7任一项所述锯齿状导热橡胶片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、预处理：对导热粉体和阻燃剂进行干燥和表面湿法处理；

B、混合：将导热粉体、阻燃剂和助剂添加入有机硅聚合物中，并放入密炼机中混炼均匀；

C、成型：将混炼均匀后的原料注入模具中，并在模压机下高温热压成型；或将混炼均匀后的原料通过带有锯齿状的辊轮，进行滚压切割后高温定型。