CN108997757A - 一种高导热硅橡胶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导热硅橡胶，其含其含100份硅橡胶基体、5~80份氧化铝、0.01~8份纳米金刚石、1~9份偶联剂、1~3份交联剂、5~6份催化剂，并按这样的方法制备得到：（1）将氧化铝和纳米金刚石粉体加入醇水混合液中磁力搅拌混合，然后加入偶联剂，并用冰醋酸调节pH值至6~7，混合均匀后在50~80℃条件下搅拌3~7小时；然后离心分离，所得沉淀物干燥后即为改性导热填料；（2）将改性导热填料加二氯甲烷球磨，然后加入硅橡胶基体磁力搅拌30min；再加入交联剂及催化剂，室温搅拌30‑60min；最后脱除二氯甲烷，70℃条件下固化，得高导热硅橡胶。本发明有效的提高了硅橡胶的导热性，同时有效的提高了其力学性能，特别适用于电子电气等领域的绝缘导热封装及粘接。

Description

一种高导热硅橡胶
技术领域
本发明涉及导热硅橡胶及其制备方法，具体的说是一种高导热硅橡胶。
背景技术
目前电子行业技术的发展趋势是集成化与轻便化相结合，高运算与低能耗相结合，由于电子零件的体积急剧缩小，散热程度的高低直接影响其使用寿命和精准度，电子器件以及电路所产生的热量必须得到及时的消散。为了达到及时快速散热的目的，除了使用散热扇和冷却液还可以使用聚合物导热材料，在多数情况下，导热材料不仅要具备良好的导热性能，同时还需满足绝缘的要求。在这样的背景下，导热绝缘硅橡胶的得到了广泛的应用，包括小功率家用电器、LED屏幕、汽车以及太空用品，其可以提供切实有效的散热，还具有绝缘和减震的作用。因此，制得高导热绝缘硅橡胶，并且有效的提高其韧性，这对于研究、开发良好性能的导热绝缘硅橡胶是非常重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种高导热硅橡胶，以满足市场对导热硅橡胶导热性能、橡胶强度等越来越高的要求。
本发明的目的是这样实现的：
一种高导热硅橡胶，其含100份硅橡胶基体、5~80份氧化铝、0.01~8份纳米金刚石、1~9份偶联剂、1~3份交联剂、5~6份催化剂并按这样的方法制备得到：
（1）制备改性导热填料：以粒径1~20μm氧化铝和粒径100~500nm的纯化的纳米金刚石粉体做为导热填料，将导热填料加入醇水混合液中磁力搅拌形成悬浊液，然后加入用醇水混合液稀释的偶联剂，并用冰醋酸调节pH值至6~7，混合均匀后在50~80℃条件下搅拌3~7小时；然后离心分离，所得沉淀物干燥后即为改性导热填料；
（2）在球磨罐中加入改性导热填料及适量二氯甲烷进行球磨，球磨1-3h后取出，加入硅橡胶基体磁力搅拌30min；然后加入交联剂及催化剂，室温搅拌30~60min；最后通过旋转蒸发仪脱除二氯甲烷，70℃条件下固化，得高导热硅橡胶。
本发明所述的高导热硅橡胶，所述交联剂为正硅酸四乙酯和羟基硅油。
本发明所述的高导热硅橡胶，所述纯化的纳米金刚石粉体的制备方法是：采用爆轰合成法制备得到未经提纯的纳米金刚石黑粉灰分，将10g灰分放入三颈烧瓶中，再加入150mL浓度98%的浓硫酸，加热至100℃并在100℃条件下保温30~40min，然后加入经研磨的高锰酸钾，反应8h，得反应液；反应液离心后所得沉淀物加入去离子水洗涤至pH=4，所得沉淀物干燥后按质量体积比1g∶15~20mL与王水混合搅拌，然后过滤，所得过滤物干燥后即得纯化的纳米金刚石粉体。
优选的，本发明所述的高导热硅橡胶，所述纯化的纳米金刚石粉体粒径为100~300nm。
更为优选的，所述的高导热硅橡胶，所述纯化的纳米金刚石粉体粒径为200nm。
本发明所述的高导热硅橡胶，所述纯化的纳米金刚石粉体所述醇水混合液由乙醇与水按体积比3∶1混合得到。
进一步的，本发明所述的高导热硅橡胶，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，所述硅烷偶联剂为KH570或KH550。
本发明所述的高导热硅橡胶，所述偶联剂为KH570，含量为5-7wt%。
进一步的，本发明所述的高导热硅橡胶，所述KH570含量为5.8-6.5wt%。
本发明所述的高导热硅橡胶，步骤（2）中，球磨方式为行星式球磨，球磨时间为1.8-2.5h。
本发明所述的高导热硅橡胶，步骤（1）中，用冰醋酸调节pH值至6~7，混合均匀后在65~70℃条件下搅拌4~5小时。
本发明有效的提高了硅橡胶的导热性，同时有效的提高了其力学性能，特别适用于电子电气等领域的绝缘导热封装及粘接。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述，但不限制权利要求的保护范围。另外，本发明所提及的实验材料均可通过已知方法或市售途径获得。
制备改性导热填料的具体过程是：
①、将8g氧化铝、0.6g纯化的纳米金刚石粉体投入90mL醇水混合液中，磁力搅拌30min；
其中，纯化的纳米金刚石粉体的制备方法是：a、采用爆轰合成法，在不锈钢腔体内，将TNT、RDX和TATB等炸药混合并于负氧平衡状态下爆轰，在爆轰室中收集固体产物，然后用低于100目的筛子初步过筛，然后洗涤、离心分离、烘干后得到黑色灰分，称取灰分10g，放置于250ml的三颈烧瓶中，然后添加150ml浓硫酸，加热三颈烧瓶至100℃，保温半小时，然后缓慢加入研磨过的高猛酸钾5g，反应8h；b、反应完毕后，将反应液体取出，离心后沉淀物加入去离子水洗涤至pH=4，所得滤渣干燥后为粉体；c、所得粉体用王水清洗（粉体∶王水=1∶15-20）后再次干燥，即得到纯化的金刚石。
②、将偶联剂（偶联剂用量为填料的5%）用10mL醇水混合液稀释后，滴加到步骤①的混合液中使其分散均匀。
③、用冰醋酸调节pH至6~7，然后加热至60℃条件下搅拌4小时，搅拌结束后将处理后的混合液2000r/min条件下离心5min，弃上清液回收固体沉淀物，将固体沉淀物于8℃干燥箱中干燥12h，即得改性导热填料。
其中，醇水混合液是将乙醇和水按体积比3∶1配制而成。
实施例1
投料比例：硅橡胶基体100份、氧化铝（粒径2μm）60份、纳米金刚石2份、偶联剂6份、催化剂5.5份、交联剂2份、羟基硅油3份。
橡胶制备：
（1）使用硅烷偶联剂KH570改性导热填料，得到改性导热填料。
（2）将制备的改性导热填料在球磨罐中预混，放置30g玛瑙珠（大粒径与小粒径配比为1:3），添加40mL二氯甲烷进行球磨，球磨2h后将球磨罐取出，混合液移至烧杯中，添加7g（100份）硅橡胶基体并磁力搅拌30min，然后添加相应交联剂正硅酸四乙酯、羟基硅油及催化剂二月桂酸二丁基锡，室温搅拌45min后，通过旋转蒸发仪脱除二氯甲烷溶剂，最后倒入模具于70℃条件下固化。
实施例2
投料比例：硅橡胶基体100份、氧化铝（粒径5μm）60份、纳米金刚石2份、偶联剂6份、催化剂5.5份、交联剂2份、羟基硅油3份。
橡胶制备：参见实施例1
实施例3
投料比例：硅橡胶基体100份、氧化铝（粒径5μm）80份、纳米金刚石4份、偶联剂6份、催化剂5.5份、交联剂2份、羟基硅油3份。
橡胶制备：参见实施例1
实施例4
投料比例：硅橡胶基体100 份、氧化铝（粒径5μm）80份、纳米金刚石6份、偶联剂6份、催化剂5.5份、交联剂2份、羟基硅油3份。
橡胶制备：参见实施例1
对实施例1-4所制备的导热硅橡胶的性能进行测试，测试标准按照GJB 3382-1998进行，测试结果如表1所示。
对于上述实施例1-4所制备的橡胶试样的导热系数和拉伸强度的进行测定，可以看出，本发明实施例4的技术方案最优，产品的导热系数和拉伸强度均明显高于各实施例。
本说明书中所谈到的几个实施例是对于本专利的说明，虽然，在上述文中已经作了详细的描述，但是在本发明的基础上，可以对之进一步改进，这属于本技术保护的范围之内。因此，在基本不偏离本发明的基础上所做的修改，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种高导热硅橡胶，其特征是，其含100份硅橡胶基体、5~80份氧化铝、0.01~8份纳米金刚石、1~9份偶联剂、1~3份交联剂、5~6份催化剂并按这样的方法制备得到：
（1）制备改性导热填料：以粒径1~20μm氧化铝和粒径100~500nm的纯化的纳米金刚石粉体做为导热填料，将导热填料加入醇水混合液中磁力搅拌形成悬浊液，然后加入用醇水混合液稀释的偶联剂，并用冰醋酸调节pH值至6~7，混合均匀后在50~80℃条件下搅拌3~7小时；然后离心分离，所得沉淀物干燥后即为改性导热填料；
（2）在球磨罐中加入改性导热填料及适量二氯甲烷进行球磨，球磨1-3h后取出，加入硅橡胶基体磁力搅拌30min；然后加入交联剂及催化剂，室温搅拌30-60min；最后通过旋转蒸发仪脱除二氯甲烷，70℃条件下固化，得高导热硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的高导热硅橡胶，其特征是，所述交联剂为正硅酸四乙酯和羟基硅油。
3.根据权利要求1所述的高导热硅橡胶，其特征是，所述纯化的纳米金刚石粉体的制备方法是：采用爆轰合成法制备得到未经提纯的纳米金刚石黑粉灰分，将10g灰分放入三颈烧瓶中，再加入150mL浓度98%的浓硫酸，加热至100℃并在100℃条件下保温30~40min，然后加入经研磨的高锰酸钾，反应8h，得反应液；反应液离心后所得沉淀物加入去离子水洗涤至pH=4，所得沉淀物干燥后按质量体积比1g∶15~20mL与王水混合搅拌，然后过滤，所得过滤物干燥后即得纯化的纳米金刚石粉体。
4.根据权利要求1或3所述的高导热硅橡胶，其特征是，所述纯化的纳米金刚石粉体粒径为100~300nm。
5.根据权利要求1所述的高导热硅橡胶，其特征是，所述纯化的纳米金刚石粉体所述醇水混合液由乙醇与水按体积比3∶1混合得到。
6.根据权利要求1或5所述的高导热硅橡胶，其特征是，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，所述硅烷偶联剂为KH570或KH550。
7.根据权利要求6所述的高导热硅橡胶，其特征是，所述偶联剂为KH570，含量为5-7wt%。
8.根据权利要求1所述的高导热硅橡胶，其特征是，步骤（2）中，球磨方式为行星式球磨，球磨时间为1.8-2.5h。
9.根据权利要求1所述的高导热硅橡胶，其特征是，步骤（1）中，用冰醋酸调节pH值至6~7，混合均匀后在65~70℃条件下搅拌4~5小时。
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