CN110054897A - 一种高伸长率导热硅胶材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于导热材料领域，公开了一种高伸长率导热硅胶材料及其制备方法和应用。本发明采用低粘度双端乙烯基硅油不仅可以大量混合导热填料，而且不同粘度双端乙烯基硅油与端含氢聚硅氧烷在铂催化剂催化下发生双端硅氢加成反应生成高分子量链段，并在铂催化剂催化下与侧链含氢聚硅氧烷发生硅氢加成反应生成体型低交联程度的聚硅氧烷实现高伸长率导热材料。本发明制备的导热材料制备方法简单不仅具有良好的导热效果、低密度、阻燃效果、高伸长率而且具有优异的绝缘性，可应用于新能源电池、通信领域等领域。

Description

一种高伸长率导热硅胶材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于导热材料领域，特别涉及一种高伸长率导热硅胶材料及其制备方法和应用。
背景技术
硅基导热硅胶材料通常是在硅油载体中加入各种导热助剂制备得到，常用的导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。在载体中填充高质量分数的导热填料可以实现高的导热率，但氧化铝、氧化锌、氮化铝密度较大，制备的导热材料比重较大，且大量填充导致材料伸长率较低，不能满足新能源电池、通信领域对材料轻量化高变形的要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高伸长率导热硅胶材料。
本发明另一目的在于提供上述高伸长率导热硅胶材料的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述高伸长率导热硅胶材料在新能源电池、通信领域中的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种高伸长率导热硅胶材料，包括以下质量份数的组分：
所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氮化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、碳化硅、硅微粉、硅粉中的至少一种。
优选地，所述导热填料为氮化硼、氢氧化铝和硅粉的混合物。
所述载体为甲基硅油、乙烯基硅油、羟基硅油、107胶、甲基乙烯基硅橡胶、热塑性塑料和热固性塑料等中的至少一种，优选为乙烯基硅油。
优选地，所述载体为粘度不小于300mp*s的双端乙烯基硅油中的至少一种；
更优选地，所述载体为质量比为1～10：1～10：1～10：1～10的粘度为300mp*s的双端乙烯基硅油、粘度为500mp*s的双端乙烯基硅油、粘度为2000mp*s的双端乙烯基硅油、粘度为20000mp*s的双端乙烯基硅油的混合物；
所述交联剂为双端含氢聚硅氧烷、侧链含氢聚硅氧烷、环状甲基氢聚硅氧烷和含氢硅树脂中的至少一种，优选为线性双端含氢聚硅氧烷、侧链含氢聚硅氧烷中的至少一种。
所述的双端含氢聚硅氧烷指粘度为30～100mp*s，含氢量为0.052～0.166wt％的双端含氢聚硅氧烷；优选为粘度为100mp*s含氢量为0.052wt％的线性双端含氢聚硅氧烷、粘度为30mp*s含氢量为0.166wt％的线性双端含氢聚硅氧烷中的一种或两种混合物。
所述的侧链含氢聚硅氧烷指粘度为30～100mp*s，含氢量为0.05～1.6wt％的侧链含氢聚硅氧烷；优选粘度为60mp*s，含氢量为0.18wt％的侧链含氢聚硅氧烷；
所述抑制剂为炔醇类抑制剂、酰胺类抑制剂、马来酸酯类抑制剂和多乙烯基聚硅氧烷类抑制剂中的至少一种；优选为炔醇类抑制剂，更优选为乙炔基环己醇。
所述铂催化剂为铂-乙烯基硅氧烷配合物、氯铂酸、铂-乙炔基配合物和醇改性氯铂酸配合物中的至少一种，优选为铂-乙烯基硅氧烷配合物。
一种上述高伸长率导热硅胶材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将载体、导热填料、抑制剂、铂催化剂和交联剂混合，搅拌均匀后排泡，制得混合料；
(2)将步骤(1)制得的混合料进行固化成型，制得导热硅胶材料。
步骤(1)所述排泡是在20～50℃的真空条件下排泡10～60min；优选在26℃的真空条件下排泡30min。
步骤(2)所述固化成型是在80～160℃下成型5～60min，优选在100℃成型10min。
上述的高伸长率导热硅胶材料布局具有良好的导热效果，而且密度低、阻燃效果好、绝缘性好、伸长率高，因此可应用于新能源电池、通信领域等领域。
本发明的机理为：
本发明采用低粘度双端乙烯基硅油不仅可以大量混合导热填料，而且不同粘度双端乙烯基硅油与端含氢聚硅氧烷在铂催化剂催化下发生双端硅氢加成反应生成高分子量链段，并在铂催化剂催化下与侧链含氢聚硅氧烷发生硅氢加成反应生成体型低交联程度的聚硅氧烷实现高伸长率导热材料。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
本发明制备的导热材料制备方法简单不仅具有良好的导热效果、低密度、阻燃效果、高伸长率而且具有优异的绝缘性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1
按质量比为氮化硼：氢氧化铝：硅粉＝1:1:6将氮化硼、氢氧化铝、硅粉混合成混合导热填料。将不同粘度的双端乙烯基硅油按质量比为300mp*s：500mp*s：2000mp*s：20000mp*s＝1:10:10:10配置成硅油载体，将500g混合导热填料加入到100g硅油载体中，搅拌均匀，加入1.5g粘度100mp*s含氢0.052wt％的线性双端含氢聚硅氧烷(建德市聚合新材料有限公司)，0.5g粘度为60mp*s含氢0.18wt％的侧链含氢聚硅氧烷(广州聚成兆业有机硅原料有限公司)，1g粘度为30mp*s含氢0.166wt％的线性双端含氢聚硅氧烷(建德市聚合新材料有限公司)、0.01g乙炔基环己醇，混合搅拌均匀，加入2g铂-乙烯基硅氧烷配合物，混合均匀，放入26℃真空干燥箱中抽真空排气泡60min，然后倒入厚度为2mm的模腔中，在160℃下成型5min制备导热片。
实施例2
按质量比为氮化硼：氢氧化铝：硅粉＝1:1:6将氮化硼、氢氧化铝、硅粉配置成混合导热填料。将不同粘度的双端乙烯基硅油按质量比为300mp*s：500mp*s：2000mp*s：20000mp*s＝10:6:2:2配置成硅油载体，将650g混合导热填料加入到100g硅油载体中，搅拌均匀，加入2g粘度100mp*s含氢0.052wt％的线性双端含氢硅油(建德市聚合新材料有限公司)，0.5g粘度为60mp*s含氢0.18wt％的侧链含氢聚硅氧烷(广州聚成兆业有机硅原料有限公司)，1g粘度为30mp*s含氢0.166wt％的线性双端含氢聚硅氧烷(建德市聚合新材料有限公司)，0.02g乙炔基环己醇，混合搅拌均匀，加入2.5g铂-乙烯基硅氧烷配合物，混合均匀，放入26℃真空干燥箱中抽真空排气泡10min，然后倒入厚度为2mm的模腔中，在100℃下成型5min制备导热片。
实施例3
按质量比为氮化硼：氢氧化铝：硅粉＝1:1:6将氮化硼、氢氧化铝、硅粉配置成混合导热填料。将不同粘度的双端乙烯基硅油按质量比为300mp*s：500mp*s：2000mp*s：20000mp*s＝8:8:3:1配置成硅油载体，将800g混合导热填料加入到100g硅油载体中，搅拌均匀，加入3g粘度100mp*s含氢0.052wt％的线性双端含氢聚硅氧烷(建德市聚合新材料有限公司)，1g粘度为60mp*s含氢0.18wt％的侧链含氢聚硅氧烷(广州聚成兆业有机硅原料有限公司)，1g粘度为30mp*s含氢0.166wt％的线性双端含氢聚硅氧烷(建德市聚合新材料有限公司)，0.03g乙炔基环己醇，混合搅拌均匀，加入3.5g铂-乙烯基硅氧烷配合物，混合均匀，放入26℃真空干燥箱中抽真空排气泡10min，然后倒入厚度为2mm的模腔中，在100℃下成型5min制备导热片。
实施例4
按质量比为氮化硼：氢氧化铝：硅粉＝1:1:6将500g氮化硼、氢氧化铝、硅粉配置成混合导热填料。将不同粘度的双端乙烯基硅油按质量比为300mp*s：500mp*s：2000mp*s：20000mp*s＝8:8:1.5:0.5配置成硅油载体，将2000g混合导热填料加入到100g硅油载体中，搅拌均匀，加入3g粘度100mp*s含氢0.052wt％的线性双端含氢聚硅氧烷(建德市聚合新材料有限公司)，1g粘度为60mp*s含氢0.18wt％的侧链含氢聚硅氧烷(广州聚成兆业有机硅原料有限公司)，1g粘度为30mp*s含氢0.166wt％的线性双端含氢聚硅氧烷(建德市聚合新材料有限公司)，0.055g乙炔基环己醇，混合搅拌均匀，加入5g铂-乙烯基硅氧烷配合物，混合均匀，放入26℃真空干燥箱中抽真空排气泡10min，然后倒入厚度为2mm的模腔中，在100℃下成型5min制备导热片。
对比实施例1
按质量比为氮化硼：氢氧化铝：硅粉＝1:1:6将氮化硼、氢氧化铝、硅粉配置成500g的混合导热填料加入到100g粘度为500mp*s支链乙烯基硅油载体中，搅拌均匀，加入3g粘度60mp*s含氢0.18wt％的侧链含氢聚硅氧烷(广州聚成兆业有机硅原料有限公司)、0.01g乙炔基环己醇，混合搅拌均匀，加入2g铂-乙烯基硅氧烷配合物，混合均匀，放入26℃真空干燥箱中抽真空排气泡10min，然后倒入厚度为2mm的模腔中，在160℃下成型5min制备导热片。
表1实施例1～4和对比实施例1制备的导热片的导热系数、密度以及绝缘性测试结果。
由表1可知，本发明制备的导热硅胶材料不仅具有良好的导热效果、低密度、伸长率，同时具有优异的阻燃性、绝缘性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高伸长率导热硅胶材料，其特征在于包括以下质量份数的组分：
所述的载体为甲基硅油、乙烯基硅油、羟基硅油、107胶、甲基乙烯基硅橡胶、热塑性塑料和热固性塑料中的至少一种；
所述交联剂为双端含氢聚硅氧烷、侧链含氢聚硅氧烷、环状甲基氢聚硅氧烷和含氢硅树脂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的高伸长率导热硅胶材料，其特征在于：
所述载体为粘度不小于300mp*s的双端乙烯基硅油中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高伸长率导热硅胶材料，其特征在于：
所述载体为质量比为1～10：1～10：1～10：1～10的粘度为300mp*s的双端乙烯基硅油、粘度为500mp*s的双端乙烯基硅油、粘度为2000mp*s的双端乙烯基硅油、粘度为20000mp*s的双端乙烯基硅油的混合物。
4.根据权利要求1所述的高伸长率导热硅胶材料，其特征在于：
所述交联剂为线性双端含氢聚硅氧烷、侧链含氢聚硅氧烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高伸长率导热硅胶材料，其特征在于：
所述的双端含氢聚硅氧烷指粘度为30～100mp*s，含氢量为0.052～0.166wt％的双端含氢聚硅氧烷；
所述的侧链含氢聚硅氧烷指粘度为30～100mp*s，含氢量为0.05～1.6wt％的侧链含氢聚硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的高伸长率导热硅胶材料，其特征在于：
所述的双端含氢聚硅氧烷指粘度为100mp*s含氢量为0.052wt％的线性双端含氢聚硅氧烷、粘度为30mp*s含氢量为0.166wt％的线性双端含氢聚硅氧烷中的一种或两种混合物；
所述的侧链含氢聚硅氧烷指粘度为60mp*s，含氢量为0.18wt％的侧链含氢聚硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的高伸长率导热硅胶材料，其特征在于：
所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氮化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、碳化硅、硅微粉、硅粉中的至少一种；
所述抑制剂为炔醇类抑制剂、酰胺类抑制剂、马来酸酯类抑制剂和多乙烯基聚硅氧烷类抑制剂中的至少一种；
所述铂催化剂为铂-乙烯基硅氧烷配合物、氯铂酸、铂-乙炔基配合物和醇改性氯铂酸配合物中的至少一种。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的高伸长率导热硅胶材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将载体、导热填料、抑制剂、铂催化剂和交联剂混合，搅拌均匀后排泡，制得混合料；
(2)将步骤(1)制得的混合料进行固化成型，制得导热硅胶材料。
9.根据权利要求8所述的高伸长率导热硅胶材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述排泡是在20～50℃的真空条件下排泡10～60min；
步骤(2)所述固化成型是在80～160℃下成型5～60min。
10.根据权利要求1～7任一项所述的高伸长率导热硅胶材料在新能源电池、通信领域中的应用。
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