CN110938310A - 一种高导热吸波硅胶片、制备方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高导热吸波硅胶片，其特征在于，其由如下重量份比例的组分制备而成：主料：高乙烯基硅油80‑120份、甲基乙烯基苯基硅橡胶150‑200份；超细导热填料：磁性多壁碳纳米管5‑10份、镀镍石墨粉50‑100份、氮化硅200‑250份、氮化铝200‑250份、三氧化铝250‑300份、氧化镁150‑200份；助剂：催化剂0.6‑0.9份、阻燃剂4‑6份、抑制剂4‑6份。本发明还公开了该高导热吸波硅胶片的制备方法及设备。本发明使材料具有吸波功能，同时采用交变电场加速混合，采用吸波材料和通过对混合过程中材料的吸波性能测试来获得产品混合的均匀度，能够增加产品功能，减少加工工序，有效减少残次品的产生，减少成本浪费，能够保证更好的捏合硅胶混合物材料，减少出现气泡的可能，易于产业化生产。

Description

一种高导热吸波硅胶片、制备方法及设备

技术领域

本发明涉及高导热吸波硅胶片技术领域，具体涉及一种高导热吸波硅胶片、制备方法及设备。

背景技术

导热硅胶片是以硅胶为基材，添加金属氧化物等各种辅材，通过特殊工艺合成的一种导热介质材料，在行业内，又称为导热硅胶垫，导热矽胶片，软性导热垫，导热硅胶垫片等等，是专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产，能够填充缝隙，完成发热部位与散热部位间的热传递，同时还起到绝缘、减震、密封等作用，能够满足电子产品小型化及超薄化的设计要求，是极具工艺性和使用性，且厚度适用范围广，是一种极佳的导热填充材料。但是市面上使用的导热硅胶片及其加工工艺复杂，制成的导热硅胶片的导热系数较低，且不具有吸收电磁波的作用。

导热硅胶片是以硅胶为基材的导热介质复合材料，又称为导热硅胶垫，导热矽胶片，软性导热垫等等，硅胶片作为导热材料，已经在电子设备领域得到广泛应用，其具有一定的柔韧性、优良的绝缘性、压缩性、表面天然的粘性，不同生产厂家其导热硅胶片的制作生产流程存在一定的差异：以一般固体有机硅胶为原料的导热材料，导热硅胶片生产工艺过程主要包括：原材料准备→塑炼→混炼→成型硫化→休整裁切→检验等五个步骤，其中，塑炼和混炼工艺对材料的合成起到至关重要的作用，高导热吸波硅胶片的制备装置多用到真空捏合机。

对比中国专利CN201611096855.4一种用于硅胶的带过滤装置的真空捏合机，其内部记载有：首先将硅胶投入到捏合缸内，再由第一液压杆带动盖板向下移动，由盖板与捏合缸上端的捏合缸上沿扣合，再通过电机带动一个转轴转动，转轴通过第二齿轮和第一齿轮啮合带动另一个转动，由转轴带动捏合片转动，以此对硅胶捏合，同时打开第三电磁阀，通过真空泵可以将捏合缸内的气体抽取，在捏合片捏合硅胶时，通过第二液压杆带动压板上下移动，通过压板可以在捏合硅胶时将硅胶内的气泡挤出，再捏合硅胶的同时通过加热丝对硅胶进行加热，在捏合好硅胶时，关闭第三电磁阀，通过打开第一电磁阀对捏合缸泄压，再对第一电磁阀关闭和打开第二电磁阀，再打开第四电磁阀和第五电阀，通过增压泵向捏合缸内充气，以此将的捏合缸硅胶挤到过滤装置内，通过三个过滤网可以将硅胶内的杂质彻底过滤，然后由过滤装置上的出料口排出。

对比中国专利CN103342896A一种耐高温导热硅胶片及其制备方法，其记载有：乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷50～80份、乙烯基封端的甲基苯基硅油20～50份、含氢硅油0.3～10份、铂金催化剂2～6份、抑制剂0.2～0.6份、耐热添加剂5～100份、导热粉体：400～1200份，其制备方法包含：先将乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷与乙烯基封端的甲基苯基硅油在捏合机中混合均匀；加入分批加入处理过的或者未处理的导热粉体及耐热添加剂，待其混合均匀后加入含氢硅油、抑制剂，催化剂；混合均匀并在成型机中热固化成片材，该发明提供的耐热硅胶片在250℃，1000h老化，仍然能够有良好的使用性，即硬度、导热系数变化在可接受的范围内。

对比中国专利CN201810063781.7一种高弹力导热硅胶片的制备方法，其记载有：步骤S1：将高乙烯基硅油与双乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷在真空捏合机中，一次真空捏合；步骤S2：再加入超细导热填料，二次真空捏合；步骤S3：捏合均匀后再分别加入含氢硅油、抑制剂、铂金催化剂和表面改性剂；步骤S4：最后，通过加压成型方试制得高拉力回弹导热硅胶片。

但现有的导热硅胶片不具备吸波功能，不利于营造局部的电磁屏蔽环境；现有制备导热硅胶片的方法，不能够较好的避免引气泡遗漏情况的发生，硅胶片加压成型之后出现气泡即视为残次品作废，大大提高了成本，不能够较好的保证产品的质量，不便使用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高导热吸波硅胶片、制备方法及设备，使材料具有吸波功能，同时采用交变电场加速混合，采用吸波材料和通过对混合过程中材料的吸波性能测试来获得产品混合的均匀度，能够增加产品功能，减少加工工序，有效减少残次品的产生，减少成本浪费，能够保证更好的捏合硅胶混合物材料，减少其因气体泄漏出现气泡的可能，易于产业化生产。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高导热吸波硅胶片，其特征在于，其由如下重量份比例的组分制备而成：主料：高乙烯基硅油80-120份、甲基乙烯基苯基硅橡胶150-200份；超细导热填料：磁性多壁碳纳米管5-10份、镀镍石墨粉50-100份、氮化硅200-250份、氮化铝200-250份、三氧化铝250-300份、氧化镁150-200份；助剂：催化剂0.6-0.9份、阻燃剂4-6份、抑制剂4-6份。

一种所述高导热吸波硅胶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将主料高乙烯基硅油与甲基乙烯基苯基硅橡胶进行真空捏合；

S2：加入超细导热填料，继续进行真空捏合，同时施加交变电场加速混合；

S3：加入助剂继续进行混合，继续施加交变电场加速混合；

S4：停止施加交变电场，检测材料的无取向吸波性能、同时获得其混合均匀度情况，并对其吸波性能的测试结果通过外部显示屏进行显示；如未达到要求则继续；

S5：加压成型，制得高导热吸波硅胶片。

在S4中，同时采用摄像头对硅胶材料混合物的观测进行拍摄，通过显示屏进行放大观测气泡存在状况，能够看到硅胶材料捏合的是否合格。

在S1中，真空捏合时间在60分钟至90分钟。

在S2中，将超细导热填料加入S1中的混合原料中，并捏合60分钟至90分钟。

在S3中，继续混合、反应30分钟至60分钟。

一种高导热吸波硅胶片的制备设备，该制备设备为真空捏合机，包括捏合缸，所述捏合缸的下端固定连接有底座，且捏合缸的下端外表面设置有液压缸，所述捏合缸的下端外表面靠近中间的位置固定连接有排放管，且捏合缸的一侧外表面活动连接有齿轮，所述底座的上端外表面靠近一侧的位置固定连接有真空泵，且底座的一侧外表面固定连接有支撑杆，所述支撑杆的下端外表面固定连接有第二液压杆，且第二液压杆的下端外表面固定连接有盖体，所述盖体的上端外表面设置有增压泵、第二电磁阀与第一电磁阀，且第二电磁阀设置在第一电磁阀与增压泵之间，所述盖体的下端外表面固定连接有第一液压杆，且第一液压杆的下端外表面固定连接有压板，所述盖体的下端外表面边缘位置固定连接有交变电场线圈及气囊圈，所述捏合缸的上端外表面固定连接有密封垫，所述捏合缸的一侧外表面设置有电源接口，电源接口的输出端电性连接增压泵、第一电磁阀、第二电磁阀与真空泵的输出端。

优选的，所述捏合缸的上端外表面呈倾斜设置，所述盖体的下端外表面边缘位置呈倾斜设置。

优选的，所述盖体的下端外表面边缘位置与捏合缸的上端外表面倾斜角度相同。

优选的，所述交变电场线圈及气囊圈与盖体紧密贴合。

(三)有益效果

本发明提供了一种高导热吸波硅胶片的制备方法及设备，具备以下有益效果：

本发明提供的高导热吸波硅胶片，具有吸收电磁波及导热性能两种功能，且其中的磁性多壁碳纳米管和镀镍石墨粉，兼具导热、吸波功能，并与其他材料相结合，共同提升材料的吸波、导热性能；同时，其在交变电场的作用下，可加速材料的混合均匀速度，减少分散剂的用量。

本发明提供的高导热吸波硅胶片的制备方法，采用交变电场加速混合，同时采用混合材料吸波性能的检测而获得材料混合均匀度的状态，能够更加深入的观测硅胶材料混合物的细节，可较好地避免硅胶材料混合物出现气泡问题被遗漏，能够有效减少残次品的产生，减少成本浪费，保证产品的质量。

本发明提供的高导热吸波硅胶片的制备设备，集成度高、体积小，在盖体与捏合缸进行连接时，交变电场线圈及气囊圈能够与密封垫进行紧密接触，且在第二液压杆的作用下更能够保证盖体与捏合缸之间连接的稳定，盖体与捏合缸接触的位置均为倾斜状态，且盖体与捏合缸之间的倾斜角度相同，在真空泵抽取气体之后，在气压的作用下盖体与捏合缸之间的连接更加紧密，便于使用者的操作，且设备结构紧凑，能够保证更好的捏合硅胶混合物材料，减少其因气体泄漏出现气泡的可能，加工成本较低，易于产业化。

附图说明

图1为本发明的制备方法的流程框图；

图2为本发明的检测气泡存在情况流程框图；

图3为本发明的捏合缸与盖体的结合视图；

图4为本发明的压板与液压缸的结合视图；

图5为本发明的交变电场线圈及气囊圈与密封垫的结合视图；

图6为本发明的捏合缸与交变电场线圈及气囊圈的结合视图。

图中：1、捏合缸；2、盖体；3、增压泵；4、支撑杆；5、第一电磁阀；6、第二电磁阀；7、真空泵；8、底座；9、齿轮；10、排放管；11、第一液压杆；12、压板；13、液压缸；14、交变电场线圈及气囊圈；15、密封垫；16、第二液压杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：参见图1-图6，本发明提供的高导热吸波硅胶片，其由如下重量份比例的组分制备而成：主料：高乙烯基硅油80-120份、甲基乙烯基苯基硅橡胶150-200份；超细导热填料：磁性多壁碳纳米管5-10份、镀镍石墨粉50-100份、氮化硅200-250份、氮化铝200-250份、三氧化铝250-300份、氧化镁150-200份；助剂：催化剂0.6-0.9份、阻燃剂4-6份、抑制剂4-6份。

本实施例中，高导热吸波硅胶片的具体组分比例为：

主料：高乙烯基硅油100份、甲基乙烯基苯基硅橡胶150份；超细导热填料：磁性多壁碳纳米管8份、镀镍石墨粉80份、氮化硅220份、氮化铝200份、三氧化铝250份、氧化镁150份；助剂：催化剂0.8份、阻燃剂5份、抑制剂5份。

其中的抑制剂为炔基环已醇或炔醇类化合物中的一种。

一种前述高导热吸波硅胶片的制备方法，包括以下步骤：

S1：将主料高乙烯基硅油与甲基乙烯基苯基硅橡胶进行真空捏合；真空捏合时间在60分钟至90分钟；

S2：加入超细导热填料，继续进行真空捏合，同时施加交变电场加速混合；具体是将超细导热填料加入S1中的混合原料中，并捏合60分钟至90分钟；

S3：加入助剂继续进行混合，继续施加交变电场加速混合；继续混合、反应30分钟至60分钟；

S4：停止施加交变电场，检测材料的无取向吸波性能、同时获得其混合均匀度情况，并对其吸波性能的测试结果通过外部显示屏进行显示；如未达到要求则继续；同时采用摄像头对硅胶材料混合物的观测进行拍摄，通过显示屏进行放大观测气泡存在状况，能够看到硅胶材料捏合的是否合格。

S5：加压成型，制得高导热吸波硅胶片。

其中，施加交变电场具体步骤为：S2中施加与捏合材料几何中心线呈45度夹角的取向电场，电场强度为5×10v/m～10×10v/m、频率为1-5MHz的高频交变电场完成取向性单层碳纳米管的第一次取向性混合；在S3中施加与捏合材料几何中心线呈呈90度夹角的取向电场，电场强度为30×10v/m～50×10v/m、频率为6-10MHz的高频交变电场完成第二次取向性混合，由于材料反应后的粘度不断增大、最终使磁性碳纳米管和镀镍石墨粉均匀分布在该硅胶材料中。

请参见图3至图6，一种制备前述高导热吸波硅胶片的设备，该制备设备为改进设计的真空捏合机，在使用的过程中，通过底座8将设备放置在地面上，支撑杆4能够对盖体2进行连接支撑，首先使用者可将电源接口与外部电源进行连接，之后增压泵3、第一电磁阀5、第二电磁阀6与真空泵7均能够进行工作，之后使用者可将混合原料放置进捏合缸1的内部，捏合缸1一侧的电机能够带动捏合缸1内部的捏合片进行转动，多个捏合片的一侧通过齿轮9捏合连接，能够同时转动，之后通过第二液压杆16能够将盖体2进行上下移动，之后将盖体2盖在捏合缸1上，通过第一液压杆11能够将压板12进行上下移动，通过压板12能够将硅胶混合材料进行按压，在真空泵7的作用下能够对捏合缸1的内部抽取气体，通过第一电磁阀5能够对真空泵7抽取气体的管道进行开闭，通过第二电磁阀6能够对第二电磁阀6上的泄压管进行开闭控制，在加工完毕之后，硅胶混合物材料能够通过排放管10排出，液压缸13通过油管与第二液压杆16连接，在盖体2与捏合缸1进行连接时，交变电场线圈对混合中的材料施加设定的取向性交变电场，气囊圈14能够与密封垫15进行紧密接触，且在第二液压杆16的作用下更能够保证盖体2与捏合缸1之间连接的稳定，盖体2与捏合缸1接触的位置均为倾斜状态，且盖体2与捏合缸1之间的倾斜角度相同，在真空泵7抽取气体之后，在气压的作用下盖体2与捏合缸1之间的连接更加紧密，便于使用者的操作，且设备结构紧凑，能够保证更好的捏合硅胶混合物材料，减少其因气体泄漏出现气泡的可能，产品混合均匀、导热吸波性能好，生产成本低，易于产业化。

实施例二：

实施例本发明提供的高导热吸波硅胶片、制备方法及制备设备，与实施例1基本上相同，其不同之处在于：

所述的高导热吸波硅胶片，由如下重量份比例的具体组分制成：

主料：高乙烯基硅油80份、甲基乙烯基苯基硅橡胶200份；超细导热填料：磁性多壁碳纳米管10份、镀镍石墨粉100份、氮化硅250份、氮化铝250份、三氧化铝300份、氧化镁200份；助剂：催化剂0.9份、阻燃剂6份、抑制剂6份。

参见图3至图6，一种高导热吸波硅胶片的制备设备，该制备设备为改进设计的真空捏合机，在使用的过程中，通过底座8将设备放置在地面上，支撑杆4能够对盖体2进行连接支撑，首先使用者可将电源接口与外部电源进行连接，之后增压泵3、第一电磁阀5、第二电磁阀6与真空泵7均能够进行工作，之后使用者可将混合原料放置进捏合缸1的内部，捏合缸1一侧的电机能够带动捏合缸1内部的捏合片进行转动，多个捏合片的一侧通过齿轮9捏合连接，能够同时转动，之后通过第二液压杆16能够将盖体2进行上下移动，之后将盖体2盖在捏合缸1上，通过第一液压杆11能够将压板12进行上下移动，通过压板12能够将硅胶混合材料进行按压，在真空泵7的作用下能够对捏合缸1的内部抽取气体，通过第一电磁阀5能够对真空泵7抽取气体的管道进行开闭，通过第二电磁阀6能够对第二电磁阀6上的泄压管进行开闭控制，在加工完毕之后，硅胶混合物材料能够通过排放管10排出，液压缸13通过油管与第二液压杆16连接，在盖体2与捏合缸1进行连接时，交变电场线圈施加设定的电场，气囊圈14与密封垫15进行紧密接触，且在第二液压杆16的作用下更能够保证盖体2与捏合缸1之间连接的稳定，盖体2与捏合缸1接触的位置均为倾斜状态，且盖体2与捏合缸1之间的倾斜角度相同，在真空泵7抽取气体之后，在气压的作用下盖体2与捏合缸1之间的连接更加紧密，便于使用者的操作，且设备结构紧凑，能够保证更好的捏合硅胶混合物材料。

实施例三：

实施例本发明提供的高导热吸波硅胶片、制备方法及制备设备，与实施例1、2均基本上相同，其不同之处在于：

所述的高导热吸波硅胶片，由如下重量份比例的具体组分制成：

主料：高乙烯基硅油120份、甲基乙烯基苯基硅橡胶180份；超细导热填料：磁性多壁碳纳米管5份、镀镍石墨粉50份、氮化硅200份、氮化铝225份、三氧化铝280份、氧化镁180份；助剂：催化剂0.6份、阻燃剂4份、抑制剂4份。

上述各实施例中，助剂中的催化剂、阻燃剂、抑制剂可采用现有技术中的组分，增压泵3、第一电磁阀5、第二电磁阀6，电机与真空泵7及其使用过程均为背景中提供的所属领域技术人员公开和熟知的现有技术，本领域技术人员通过提供的该技术方案可以达成对应的使用效果，故不再一一阐述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”，该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种高导热吸波硅胶片，其特征在于，其由如下重量份比例的组分制备而成：主料：高乙烯基硅油80-120份、甲基乙烯基苯基硅橡胶150-200份；超细导热填料：磁性多壁碳纳米管5-10份、镀镍石墨粉50-100份、氮化硅200-250份、氮化铝200-250份、三氧化铝250-300份、氧化镁150-200份；助剂：催化剂0.6-0.9份、阻燃剂4-6份、抑制剂4-6份。

2.一种权利要求1所述高导热吸波硅胶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将主料高乙烯基硅油与甲基乙烯基苯基硅橡胶进行真空捏合；

S2：加入超细导热填料，继续进行真空捏合，同时施加交变电场加速混合；

S3：加入助剂进行混合、反应，继续施加交变电场加速混合；

S4：停止施加交变电场，检测材料的无取向吸波性能、同时获得其混合均匀度情况，并对其吸波性能的测试结果通过外部显示屏进行显示；如未达到要求则继续；

S5：加压成型，制得高导热吸波硅胶片。

3.根据权利要求2所述的高导热吸波硅胶片的制备方法，其特征在于：在S4中，同时采用摄像头对硅胶材料混合物的观测进行拍摄，通过显示屏进行放大观测气泡存在状况，能够看到硅胶材料捏合的是否合格。

4.根据权利要求2所述的高导热吸波硅胶片的制备方法，其特征在于：在S1中，真空捏合时间在60分钟至90分钟。

5.根据权利要求2所述的高导热吸波硅胶片的制备方法，其特征在于：在S2中，将超细导热填料加入S1中的混合原料中，并捏合60分钟至90分钟。

6.一种实施权利要求2-5之一高导热吸波硅胶片制备方法的设备，包括捏合缸(1)，其特征在于：所述捏合缸(1)的下端固定连接有底座(8)，且捏合缸(1)的下端外表面设置有液压缸(13)，所述捏合缸(1)的下端外表面靠近中间的位置固定连接有排放管(10)，且捏合缸(1)的一侧外表面活动连接有齿轮(9)，所述底座(8)的上端外表面靠近一侧的位置固定连接有真空泵(7)，且底座(8)的一侧外表面固定连接有支撑杆(4)，所述支撑杆(4)的下端外表面固定连接有第二液压杆(16)，且第二液压杆(16)的下端外表面固定连接有盖体(2)，所述盖体(2)的上端外表面设置有增压泵(3)、第二电磁阀(6)与第一电磁阀(5)，且第二电磁阀(6)设置在第一电磁阀(5)与增压泵(3)之间，所述盖体(2)的下端外表面固定连接有第一液压杆(11)，且第一液压杆(11)的下端外表面固定连接有压板(12)，所述盖体(2)的下端外表面边缘位置固定连接有交变电场线圈及气囊圈(14)，所述捏合缸(1)的上端外表面固定连接有密封垫(15)，所述捏合缸(1)的一侧外表面设置有电源接口，电源接口的输出端电性连接增压泵(3)、第一电磁阀(5)、第二电磁阀(6)与真空泵(7)的输出端。

7.根据权利要求6所述的高导热吸波硅胶片的制备设备，其特征在于：所述捏合缸(1)的上端外表面呈倾斜设置，所述盖体(2)的下端外表面边缘位置呈倾斜设置。

8.根据权利要求6所述的高导热吸波硅胶片的制备设备，其特征在于：所述盖体(2)的下端外表面边缘位置与捏合缸(1)的上端外表面倾斜角度相同。

9.根据权利要求6所述的高导热吸波硅胶片的制备设备，其特征在于：所述交变电场线圈及气囊圈(14)与盖体(2)紧密贴合。

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