CN107057371A - 一种低密度导热硅胶垫片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低密度导热硅胶垫片及其制备方法，该导热硅胶垫片是由下列组份制成：乙烯基硅油100份；硅树脂0‑25份；生胶0‑30份；交联剂1‑25份；催化剂0.01‑0.5份；导热填料50‑1200份；阻燃填料10‑200份；低密度填料0‑100份；抑制剂0.001‑0.1份。本发明包含适量的低密度填料，并结合适量的导热填料、补强填料和阻燃填料等其他填料，共同制得了具有较好的导热性能、优异的阻燃和力学性能、较低密度的导热硅胶片；与目前常见的导热导热硅胶片相比，密度降低约60％，能够显著降低电动汽车的电池重量，极大的解放了其在电动汽车领域的应用。

Description

一种低密度导热硅胶垫片及其制备方法
技术领域
本发明属于导热硅胶技术领域，特别涉及一种低密度的导热硅胶片及其制备方法。
背景技术
导热硅胶垫片具有一定的柔韧性，自粘性、较好的压缩性，能有效地降低接触电阻，引导发热部位与散热部位间的热传递以及优异的耐高低温、耐候性、绝缘或抗冲击电压高等特点，因而被广泛用于电子电器的导热领域。随着电子工业的发展，电子元器件、大型集成路板、LED等高科技技术更趋于密集化和小型化，对轻质、高导热和高弹性等性能的要求越来越为苛刻。因此，新型导热硅胶垫片的需求也逐年增加。
近年来，由于具有无污染、噪声低、能源效率高、多样化、结构简单、维修方便等优点，电动汽车等新能源汽车将成为未来汽车行业的新趋势。特别是，我国电动汽车经过十年一剑的历程，已初步从研究开发的阶段进入了产业化的阶段。其中，电池的导热是新能源汽车应用中的关键难点和重要关键技术。众所周知，减轻汽车自身的重量可以有效地降低汽车排放，实现汽车燃烧效率的提高。汽车的自重每减少10％，燃油的消耗可降低6％～8％。
可见，汽车减重可以降低能耗、提高车速、改善安全、减少污染。因此，电动汽车的电池导热不仅需要实现抗震、传热等功能特性，也对重量和环保等提出了更高的要求。
目前，国内外已经出现了一些导热硅胶垫片的相关制备技术。例如，中国专利CN204031696U公开了一种导热硅胶片及其制备方法，CN205196211U公开了一种导热硅胶片及其制备方法，CN105349113A公开了一种导热硅胶片及其制备方法，这三种专利都集中在提高导热硅胶片的导热、力学强度性能。然而，随着大量导热和力学强度等功能填料的使用，虽然可以很好地实现汽车电池的阻燃和减震功能，但是这些导热硅胶都是高密度的，随着电动汽车的电池重量的大幅增加，限制了其在电动汽车中广泛应用。
发明内容
基于此，因此本发明的首要目地是提供一种低密度导热硅胶垫片及其制备方法，该导热硅胶垫片及其制备方法能够提供优异的导热阻燃性能、较低的硬度、较低的密度的导热硅胶垫片，降低导热硅胶垫片的重量，能够满足多种电动汽车的需要；该制备方法工艺简便，设备常规，生产周期短，工人操作强度低，非常适合工业化大规模生产。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种低密度导热硅胶垫片，其特征在于该导热硅胶垫片是由下列组份制成(以重量计)：
进一步，所述组份中，优选的配方为：
所述乙烯基硅油为双端或单端乙烯基硅油或侧链乙烯基硅油；所述硅树脂为乙烯基或苯基硅树脂，所述生胶为110甲基乙烯基硅橡胶；所述交联剂为双端或单端含氢硅油或侧链含氢硅油；所述抑制剂为炔醇类化合物、多乙烯基硅氧烷、马来酸酯、含氮化合物、过氧化物金属盐、含磷化合物中的一种或几种。
进一步所述乙烯基硅油的粘度为200～10000mPa·s，乙烯基含量为0.1％～3.0％；含氢硅油的粘度为20～10000mPa·s，含氢量为0.1％～3.0％。
进一步，所述催化剂为氧铂酸、氧铂酸-异丙醇、卡斯特催化剂中的任意一种。
更进一步，所述催化剂中的铂含量为0.1％～20％。
进一步，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氧化锌、氮化硼、氧化石墨，纳米碳管，液态金属，金属粉中的一种或几种；所述阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、十溴联苯醚、三聚氰胺、氧化锑、硼酸锌中的一种或几种；所述低密度填料为中空玻璃微球、中空酚醛微球、塑料微球中的一种或几种。
进一步，所述组份中还包括有补强填料，所述补强填料为气相白炭黑、沉淀白炭黑、碳酸钙、玻璃纤维中的一种或几种。所述补强填料的用量为1-2份。
更进一步，所述导热填料优选为氧化铝、氮化铝或氮化硼；所述阻燃填料优选为氢氧化铝、氢氧化镁；所述补强填料优选为气相白炭黑、沉淀白炭黑或碳酸钙；所述抑制剂优选为炔醇类化合物、多乙烯基硅氧烷或马来酸酯；所述低密度填料优选为中空玻璃微球、或中空酚醛微球。
更进一步，所述导热填料的粒径为1微米-90毫米；所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇。
一种低密度导热硅胶垫片的制备方法，其特征在于该方法包含以下步骤：
(1)混合与塑化，
在80-180摄氏度条件下，将乙烯基硅油、导热填料、阻燃填料、补强填料、低密度填料加入到真空捏合机中，共混1～10小时，制得母料；冷却到室温后，加入催化剂，抑制剂，抽真空0.2-1H混合均匀，得到半成品；
(2)压延，
将步骤(1)制得的半成品放入压延机，调节滚筒及刮刀，经压延机压延成设定厚度；
(3)硫化，
将步骤(2)压延的垫片随着隧道传输到烤箱，经高温硫化成片，即得到成品低密度导热硅胶垫片。在硫化过程中，根据硫化效果，也可以二次硫化，以提高成品的质量。
本发明所实现的低密度导热硅胶片，包含适量的低密度填料，并结合适量的导热填料、补强填料和阻燃填料等其他填料，共同制得了具有较好的导热性能、优异的阻燃和力学性能、较低密度的导热硅胶片；与目前常见的导热导热硅胶片相比，本发明低密度，导热硅胶垫片的密度降低约60％，能够显著降低电动汽车的电池重量，极大的解放了其在电动汽车领域的应用。
而且，还可以针对实际的密度需求，能够通过对配方做适量调整而制备出不同密度的导热硅胶垫片，因而在电子电器、电动汽车等领域有着广泛的应用前景。
本发明还提供了一种低密度导热硅胶片的制备方法，该制备方法工艺简便，设备常规，生产周期短，工人操作强度低，非常适合工业化大规模生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
实施例1。
一种低密度导热硅胶片，包含如下重量份的组分：
上述低密度导热硅胶片的制备过程为：
(1)混合与塑化，在110摄氏度条件下，将乙烯基硅油、导热填料、阻燃填料、补强填料、低密度填料加入到真空捏合机中，共混2小时，制得母料；冷却到室温后，加入催化剂，抑制剂，抽真空1H混合均匀；
(2)压延，将步骤(1)制得的半成品放入压延机，调节滚筒及刮刀，经压延机压延成设定厚度；
(3)制备低密度导热硅胶片，将步骤(2)压延的垫片随着隧道传输到烤箱，经高温硫化成片；根据硫化效果，也可以二次硫化。
实施例2。
一种低密度导热硅胶片，包含如下重量份的组分：
上述低密度导热硅胶片的制备过程为：
(1)制备基料，在室温25℃条件下，将100份乙烯基硅油加入到真空捏合机中，启动捏合机；然后将180份氮化硼、20份氢氧化铝、8份气相白炭黑以及38份中空玻璃微球均匀加入乙烯基硅油中，在真空度0.06MPa条件下共混捏合6h，获得基料；
(2)制备组分A和组分B，将基料按1∶1的此例分成两份；控制温度25±3℃，向其中一份基料中加入0.01份氯铂酸-异丙醇，搅拌100min，制得组分A；控制温度25±3℃，向另一份基料中加入8份含氢硅油和0.008份马来酸酯，搅拌100min，制得组分B；
(3)制备低密度导热灌封胶，控制温度25±3℃，将步骤(2)制得的组分A、组分B混合搅拌40min，真空脱泡30min，室温下固化24h，即制得低密度导热硅胶片。
实施例3。
一种低密度导热硅胶片，包含如下重量份的组分：
上述低密度导热硅胶片的制备过程为：
(1)制备基料，在室温25℃条件下，将100份乙烯基硅油加入到真空捏合机中，启动捏合机；然后将200份氮化硼、30份硼酸锌、10份气相白炭黑和45份中空酚醛徵球均匀加入乙烯基硅油中，在真空度0.08MPa条件下共混捏合6h，获得基料；
(2)制备组分A和组分B，将基料按1∶1的比例分成两份；控制温度25±3℃，向其中一份基料中加入0.3份卡斯特催化剂，搅拌80min，制得组分A；控制温度25±3℃，向另一份基料中加入14份含氢硅油和0.003份1-乙炔基-1-环己醇，搅拌80min，制得组分B；
(3)制备低密度导热灌封胶，控制温度25±3℃，将步骤(2)制得的组分A、组分B混合搅拌30min，真空脱泡20min，室温下固化24h，即制得低密度导热硅胶片。
实施例4。
一种低密度导热硅胶片，包含如下重量份的组分：
上述低密度导热硅胶片的制备过程为：
(1)制备基料，在室温25℃条件下，将100份乙烯基硅油加入到真空捏合机中，启动捏合机；然后将80份氧化铝、25份氢氧化铝、5份气相白炭黑以及15份中空玻璃微球均匀加入乙烯基硅油中，在真空度0.04MPa条件下共混捏合4h，获得基料；
(2)制备组分A和组分B，将基料按1∶1的此例分成两份控制温度25±3℃，向其中一份基料中加入0.08份卡斯特催化剂，搅拌60min，制得组分A；控制温度25±3℃，向另一份基料加入11份含氢硅油和0.005份1-乙炔基-1-环己醇，搅拌60min，制得组分B；
(3)制备低密度导热灌封胶，控制温度25±3℃，将步骤(2)制得的组分A、组分B混合搅拌20min，真空脱泡30min，室温下固化24h，即制得低密度导热硅胶片。
实施例5。
一种低密度导热硅胶片，包含如下重量份的组分：
上述低密度导热硅胶片的制备过程为：
(1)制备基料，在室温25℃条件下，将100份乙烯基硅油加入到真空捏合机中，启动捏合机；然后将90份氧化铝、20份硼酸锌、5份表面处理的炭黑及20份中空酚醛微球均匀加入乙烯基硅油中，在真空度0.07MPa条件下共混捏合4h，获得基料；
(2)制备组分A和组分B，将基料按1∶1的比例分成两份；控制温度25±3℃，向其中一份基料中加入0.1份卡斯特催化剂，搅拌30min，制得组分A；控制温度25±3℃，向另一份基料加入8份含氢硅油和0.006份1-乙炔基-1-环己醇，搅拌30min，制得组分B；
(3)制备低密度导热灌封胶，控制温度25±3℃，将步骤(2)制得的组分A、组分B混合搅拌10min，真空脱泡50min，室温下固化24h，即制得低密度导热硅胶片。
实施例6。
一种低密度导热硅胶片，包含如下重量份的组分：
上述低密度导热硅胶片的制备过程为：
(1)制备基料，在室温25℃条件下，将100份乙烯基硅油加入到真空捏合机中，启动捏合机；然后将150份氧化铝、25份氢氧化铝、6份气相白炭黑以及25份中空玻璃微球均匀加入乙烯基硅油中，在真空度0.05MPa条件下共混捏合3h，获得基料；
(2)制备组分A和组分B，将基料按1∶1的此例分成两份；控制温度25±3℃，向其中一份基料中加入0.06份卡斯特催化剂，搅拌40min，制得组分A；控制温度25±3℃，向另一份基料加入10份含氢硅油和0.003份1-乙炔基-1-环己醇，搅拌40min，制得组分B；
(3)制备低密度导热灌封胶，控制温度25±3℃，将步骤(2)制得的组分A、组分B混合搅拌30min，真空脱泡5min，室温下固化24h，即制得低密度导热硅胶片。
实施例7。
一种低密度导热硅胶片，包含如下重量份的组分：
上述低密度导热硅胶片的制备过程为：
(1)制备基料，在室温25℃条件下，将100份乙烯基硅油加入到真空捏合机中，启动捏合机；然后将1200份氧化铝、200份氢氧化铝、20份气相白炭黑以及100份中空玻璃微球均匀加入乙烯基硅油中，在真空度0.1MPa条件下共混捏合4h，获得基料；
(2)制备组分A和组分B，将基料按1∶1的比例分成两份；控制温度25±3℃，向其中一份基料中加入0.5份卡斯特催化剂，搅拌50min，制得组分A；控制温度25±3℃，向另一份基料加入25份含氢硅油和0.1份1-乙炔基-1-环己醇，搅拌60min，制得组分B；
(3)制备低密度导热灌封胶，控制温度25±3℃，将步骤(2)制得的组分A、组分B混合搅拌40min，真空脱泡20min，室温下固化24h，即制得低密度导热硅胶片。
实施例8。
一种低密度导热硅胶片，包含如下重量份的组分：
上述低密度导热硅胶片的制备过程为：
(1)制备基料，在室温25℃条件下，将100份乙烯基硅油加入到真空捏合机中，启动捏合机；然后将50份氧化铝、10份氢氧化铝、4份气相白炭黑以及5份中空玻璃微球均匀加入乙烯基硅油中在真空度0.05MPa条件下共混捏合2h，获得基料；
(2)制备组分A和组分B，将基料按1∶1的比例分成两份控制温度25±3℃，向其中一份基料中加入0.03份卡斯特催化剂，搅拌20min，制得组分A；控制温度25±3℃，向另一份基料加入1份含氢硅油和0.001份1-乙炔基-1-环己醇，搅拌20min，制得组分B；
(3)制备低密度导热灌封胶，控制温度25±3℃，将步骤(2)制得的组分A、组分B混合搅拌30min，真空脱泡30min，室温下固化24h，即制得低密度导热硅胶片。
因此，本发明所实现的低密度导热硅胶片，包含适量的低密度填料，并结合适量的导热填料、补强填料和阻燃填料等其他填料，共同制得了具有较好的导热性能、优异的阻燃和力学性能、较低密度的导热硅胶片；与目前常见的导热导热硅胶片相此，本发明低密度，导热硅胶垫片的密度降低约60％，能够显著降低电动汽车的电池重量，极大的解放了其在电动汽车领域的应用。
而且，还可以针对实际的密度需求，能够通过对配方做适量调整而制备出不同密度的导热硅胶垫片，因而在电子电器、电动汽车等领域有着广泛的应用前景。
本发明还提供了一种低密度导热硅胶片的制备方法，该制备方法工艺简便，设备常规，生产周期短，工人操作强度低，非常适合工业化大规模生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低密度导热硅胶垫片，其特征在于该导热硅胶垫片是由下列组份制成(以重量计)：
2.如权利要求1所述的低密度导热硅胶垫片，其特征在于所述组份中，优选的配方为：
3.如权利要求1所述的低密度导热硅胶垫片，其特征在于所述乙烯基硅油为双端或单端乙烯基硅油或侧链乙烯基硅油；所述硅树脂为乙烯基或苯基硅树脂，所述生胶为110甲基乙烯基硅橡胶；所述交联剂为双端或单端含氢硅油或侧链含氢硅油；所述抑制剂为炔醇类化合物、多乙烯基硅氧烷、马来酸酯、含氮化合物、过氧化物金属盐、含磷化合物中的一种或几种；所述催化剂为氯铂酸、氯铂酸-异丙醇、卡斯特催化剂中的任意一种；所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氧化锌、氮化硼、氧化石墨，纳米碳管，液态金属，金属粉中的一种或几种；所述阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、十溴联苯醚、三聚氰胺、氧化锑、硼酸锌中的一种或几种；所述低密度填料为中空玻璃微球、中空酚醛微球、塑料微球中的一种或几种。
4.如权利要求3所述的低密度导热硅胶垫片，其特征在于所述乙烯基硅油的粘度为200～10000mPa·s，乙烯基含量为0.1％～3.0％；含氢硅油的粘度为20～10000mPa·s，含氢量为0.1％～3.0％。
5.如权利要求3所述的低密度导热硅胶垫片，其特征在于所述催化剂中的铂含量为0.1％～20％。
6.如权利要求1所述的低密度导热硅胶垫片，其特征在于所述组份中还包括有补强填料，所述补强填料为气相白炭黑、沉淀白炭黑、碳酸钙、玻璃纤维中的一种或几种。所述补强填料的用量为1-2份。
7.如权利要求3所述的低密度导热硅胶垫片，其特征在于所述导热填料优选为氧化铝、氮化铝或氮化硼；所述阻燃填料优选为氢氧化铝、氢氧化镁；所述补强填料优选为气相白炭黑、沉淀白炭黑或碳酸钙；所述抑制剂优选为炔醇类化合物、多乙烯基硅氧烷或马来酸酯；所述低密度填料优选为中空玻璃微球、或中空酚醛微球。
8.如权利要求3所述的低密度导热硅胶垫片，其特征在于所述导热填料的粒径为1微米-90毫米；所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇。
9.一种低密度导热硅胶垫片的制备方法，其特征在于该方法包含以下步骤：
(1)混合与塑化，
在80-180摄氏度条件下，将乙烯基硅油、导热填料、阻燃填料、补强填料、低密度填料加入到真空捏合机中，共混1～10小时，制得母料；冷却到室温后，加入催化剂，抑制剂，抽真空0.2-1H混合均匀，得到半成品；
(2)压延，
将步骤(1)制得的半成品放入压延机，调节滚筒及刮刀，经压延机压延成设定厚度；
(3)硫化，
将步骤(2)压延的垫片随着隧道传输到烤箱，经高温硫化成片，即得到成品低密度导热硅胶垫片。
10.如权利要求1所述的低密度导热硅胶垫片的制备方法，其特征在于在硫化过程中，根据硫化效果，也可以二次硫化。
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