CN111378284A - 一种低介电常数导热硅胶片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低介电常数导热硅胶片，包括低介电常数导热粉体、乙烯基硅油、含氢硅油、硅橡胶补强剂、铂金催化剂、抑制剂和硅烷偶联剂；其中，所述低介电常数导热粉体占总质量的40％‑90％，乙烯基硅油占总质量的4％‑59％，含氢硅油占硅油总质量的0.4％‑1％，硅橡胶补强剂占总质量的1％‑4％，铂金催化剂占硅油总质量的0.2％‑1％，抑制剂占硅油总质量的0.01％‑0.03％，硅烷偶联剂占导热粉体总质量的0.1％‑0.6％；所述低介电常数导热粉体的介电常数≤4。本发明还公开了所述低介电常数导热硅胶片的制备方法。本发明的低介电常数导热硅胶片，不但具有普通导热片导热系数高、硬度低、绝缘强度高的特点，可用于热界面填充，还具有普通导热片所不具有的对信号的低干扰性。

Description

一种低介电常数导热硅胶片及其制备方法
技术领域
本发明涉及导热界面材料技术领域，具体涉及一种低介电常数导热硅胶片及其制备方法。
背景技术
随着电子产品的小型化及性能的不断提高，其电子元器件也越来越密集，信号的发射与收取、屏蔽与增强也显得尤为重要。
为解决电子产品的散热问题，通常会采用导热硅胶片、散热膏、导热胶等等材料来进行界面填充，以便热量的及时传导，这些热界面材料中通常会采用氧化铝、氮化铝、氧化镁、氧化锌等等，甚至会用到碳纤维、石墨烯，以及这些材料搭配氮化硼、氢氧化铝、二氧化硅进行填充，都起到了一定的散热效果，提高了电子产品的寿命，但这些材料除氮化硼、氢氧化铝、二氧化硅外介电常数都很高，在信号传输时会早成信号干扰，为了解决这个问题，又要在导热片之外采用电磁屏蔽、电磁吸收的材料以及一些同时兼具导热和电磁波吸收的材料来对信号进行处理，为电子产品的设计带来不便。目前，行业内对于导热片对信号的干扰并没有进行过深入的研究。
现有技术中，中国专利文献CN 103980664 B公开了一种低介电常数和低损耗的聚合物电介质及其制备方法，该方法氮化硼纳米管和氮化硼纳米片的混合物与环氧树脂体系混合而成。该方法具有较高的导热系数，但工艺复杂，很难实现工业化生产，并且环氧体系固化硬度高，不适合做热界面填充材料用等特性，再者该方法的介电常数依旧大于4.0，无法满足低介电常数的要求。中国专利文献CN 109721750 A则公开了一种低介电常数纳米芳纶/氮化硼导热薄膜及其制备方法，该方法获得的材料具有较低的介电常数，但导热系数较低，硬度高，无法应用于芯片等的高功率散热元器件，更无法对电子元器件之间进行填隙。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低介电常数导热硅胶片，该导热硅胶片不但具有普通导热片导热系数高、硬度低、绝缘强度高的特点，可用于热界面填充，还具有普通导热片所不具有的对信号的低干扰性。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种低介电常数导热硅胶片，该低介电常数导热硅胶片的配方包括低介电常数导热粉体、乙烯基硅油、含氢硅油、硅橡胶补强剂、铂金催化剂、抑制剂和硅烷偶联剂；其中，所述低介电常数导热粉体占总质量的40％-90％，乙烯基硅油占总质量的4％-59％，含氢硅油占硅油总质量的0.4％-1％，硅橡胶补强剂占总质量的1％-4％，铂金催化剂占硅油总质量的0.2％-1％，抑制剂占硅油总质量的0.01％-0.03％，硅烷偶联剂占导热粉体总质量的0.1％-0.6％；所述低介电常数导热粉体的介电常数≤4。
进一步地，所述低介电常数导热粉体包括以下粉体中的任意一种或几种的组合：介电常数为3.1-3.5的氮化硼粉体、介电常数为3.2-3.6的氢氧化铝粉体、介电常数为小于3的硅微粉。
进一步地，所述氮化硼粉体的平均粒径为30-200um，优选为70-200um；所述氢氧化铝粉体的平均粒径为10-70um，优选为20-60um；所述硅微粉的平均粒径为0.4-20um，优选为1-20um。
进一步地，所述偶联剂包括以下组分中的任意一种或几种的组合：KH560，KH570，KBM5210，KBM3103C，KBM3063。
进一步地，所述乙烯基硅油的粘度为200-20000cps，所述含氢硅油的粘度为10-100cps。
进一步地，所述抑制剂包括以下组分中的任意一种：3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷。
进一步地，所述橡胶补强助剂包括硅树脂或/和白炭黑，其中硅树脂的粘度为4000-10000cps，白炭黑的比表面积为90-400m2/g。
进一步地，所述铂金催化剂中铂金含量为1000-20000ppm。
进一步地，所述低介电常数导热硅胶片在50Hz～8GHz内的介电常数小于4.0。
进一步地，所述低介电常数导热硅胶片的配方包括按重量份计的如下组分：
Figure BDA0002458313680000031
本发明第二方面还提供了一种低介电常数导热硅胶片的制备方法，用于制备如第一方面所述的低介电常数导热硅胶片，包括以下步骤：
S1.在100-180℃条件下，采用硅烷偶联剂对低介电常数导热粉体处理2～5小时；
S2.在50-100℃条件下，向处理好的粉体中加入乙烯基硅油，搅拌1～2小时；至均匀后，降至常温加入抑制剂、橡胶补强助剂、含氢硅油继续搅拌0.5-1.5小时；再加入铂金催化剂搅拌均匀，抽真空0.5-1.5小时；压制成所需厚度后，100-200℃固化，得到所述的低介电常数导热硅胶片。
进一步地，步骤S1中，使用捏合机、行星搅拌机、动力混合机、高速分散机或均质机对低介电常数导热粉体进行处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明的低介电常数导热硅胶片，同时具备导热、低介电、高绝缘功能。介电常数小于4.0，可用在电子产品中，产品使用过程中对信号没有影响或影响极小。
2.本发明的低介电常数导热硅胶片，其介电常数50Hz～8GHz(受限于本公司的测试设备可测试范围，并不代表超出该范围后介电常数会变高)范围内小于4.0，完全满足业界对低介电常数热界面材料的需求，具有超低的介电损耗，可以大幅提高通讯质量，也弥补行业空白，迎合最新的产业方向。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明提供了一种低介电常数导热硅胶片，该低介电常数导热硅胶片的配方包括低介电常数导热粉体、乙烯基硅油、含氢硅油、硅橡胶补强剂、铂金催化剂、抑制剂和硅烷偶联剂；其中，所述低介电常数导热粉体占总质量的40％-90％，乙烯基硅油占总质量的4％-59％，含氢硅油占硅油总质量的0.4％-1％，硅橡胶补强剂占总质量的1％-4％，铂金催化剂占硅油总质量的0.2％-1％，抑制剂占硅油总质量的0.01％-0.03％，硅烷偶联剂占导热粉体总质量的0.1％-0.6％；所述低介电常数导热粉体的介电常数≤4。
作为上述低介电常数导热粉体，可以包括以下粉体中的任意一种或几种的组合：介电常数为3.1-3.5的氮化硼粉体、介电常数为3.2-3.6氢氧化铝粉体、介电常数为小于3的硅微粉。其中，所述氮化硼粉体的平均粒径为30-200um，优选为70-200um；所述氢氧化铝粉体的平均粒径为10-70um，优选为20-60um；所述硅微粉的平均粒径为0.4-20um，优选为1-20um。
本发明的低介电常数导热硅胶片配方中，偶联剂的作用为改善无机物与有机物之间的界面作用。作为优选，所述偶联剂包括以下组分中的任意一种或几种的组合：KH560，KH570，KBM5210，KBM3103C，KBM3063。
本发明的低介电常数导热硅胶片配方中，所述乙烯基硅油和含氢硅油的作用是为低介电常数导热硅胶片提供交联结构，形成一定的机械强度。其中乙烯基硅油的粘度优选为200-20000cps，含氢硅油的粘度优选为10-100cps。
本发明的低介电常数导热硅胶片配方中，所述抑制剂包括以下组分中的任意一种：3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷。
本发明的低介电常数导热硅胶片配方中，橡胶补强助剂起到的主要作用是增强导热片的机械性能。作为优选，所述橡胶补强助剂包括硅树脂或/和白炭黑，其中硅树脂的粘度优选为4000-10000cps，白炭黑的比表面积优选为90-400m2/g。
本发明的低介电常数导热硅胶片配方中，铂金系催化剂起到的主要作用是催化有机硅的加成反应。优选地，所述铂金催化剂中铂金含量为1000-20000ppm。
作为本发明的低介电常数导热硅胶片的一种优选的配方，包括按重量份计的如下组分：
Figure BDA0002458313680000061
另外，本发明还提供了所述低介电常数导热硅胶片的制备方法，包括以下步骤：
S1.在100-180℃条件下，采用硅烷偶联剂对低介电常数导热粉体处理2～5小时；
S2.在50-100℃条件下，向处理好的粉体中加入乙烯基硅油，搅拌1～2小时；至均匀后，降至常温加入抑制剂、橡胶补强助剂、含氢硅油继续搅拌0.5-1.5小时；再加入铂金催化剂搅拌均匀，抽真空0.5-1.5小时；压制成所需厚度后，100-200℃固化，得到所述的低介电常数导热硅胶片。
进一步地，步骤S1中，使用捏合机、行星搅拌机、动力混合机、高速分散机或均质机对低介电常数导热粉体进行处理。
实施例1
本实施例提供了一种低介电常数导热硅胶片，其配方包括按重量份计的如下组分：
Figure BDA0002458313680000071
本实施例的低介电常数导热硅胶片的制备方法如下：
1.使用捏合机，120℃条件下采用硅烷偶联剂KBM5210对氮化硼、硅微粉和白炭黑的混合粉体处理2小时，氮化硼介电常数为3.2，平均粒径选取180um，硅微粉选择介电常数小于3的粉体，平均粒径选取2um；白炭黑的比表面积为150m2/g。
2.在50℃条件下，向处理好的粉体中加入粘度为1000cps的乙烯基硅油和粘度为6000cps的硅树脂搅拌1小时；至均匀后，降至常温加入抑制剂3-甲基-1-丁炔-3-醇、粘度为40cps的含氢硅油继续搅拌0.5小时；再加入3000ppm铂金含量的铂金催化剂搅拌均匀，抽真空0.5小时；压制成所需厚度后，150℃硫化，得到所述的低介电常数导热硅胶片。
经测试，本实施例的导热硅胶片，在50Hz～8GHz范围内，其介电常数为2.8，导热系数为1.8W/(m·K)(ASTM D5470-06标准)。
实施例2
本实施例提供了一种低介电常数导热硅胶片，其配方包括按重量份计的如下组分：
Figure BDA0002458313680000081
1.使用捏合机，120℃条件下采用硅烷偶联剂KBM3103C对氮化硼、氢氧化铝的混合粉料处理2小时；其中氮化硼介电常数为3.2，平均粒径100um，氢氧化铝介电常数3.4，平均粒径50um；
2.在50℃条件下，向处理好的粉体中加入粘度为2000cps乙烯基硅油，搅拌1小时；至均匀后，降至常温加入粘度为6000cps的硅树脂、抑制剂3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、粘度为50cps的含氢硅油继续搅拌0.5小时；再加入3000ppm铂金含量的铂金催化剂搅拌均匀，抽真空0.5小时；压制成所需厚度后，150℃硫化，得到所述的低介电常数导热硅胶片。
经测试，本实施例的导热硅胶片，在50Hz～8GHz范围内，其介电常数为3.4，导热系数为1.5W/(m·K)(ASTM D5470-06标准)。
实施例3
本实施例提供了一种低介电常数导热硅胶片，其配方包括按重量份计的如下组分：
Figure BDA0002458313680000091
1.使用捏合机，120℃条件下采用硅烷偶联剂KBM3103C对氮化硼、白炭黑和氢氧化铝的混合粉料处理2小时；其中氮化硼介电常数为3.4，平均粒径选取40um，白炭黑的比表面积为150m2/g；氢氧化铝介电常数3.6，平均粒径40um。
2.在50℃条件下，向处理好的粉体中加入粘度为2000cps的乙烯基硅油，搅拌1小时；至均匀后，降至常温加入抑制剂1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷、粘度为50cps的含氢硅油继续搅拌0.5小时；再加入3000ppm铂金含量的铂金催化剂搅拌均匀，抽真空0.5小时；压制成所需厚度后，150℃硫化，得到所述的低介电常数导热硅胶片。
经测试，本实施例的导热硅胶片，在50Hz～8GHz范围内，其介电常数为4.0，导热系数为1.0W/(m·K)(ASTM D5470-06标准)。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (12)

1.一种低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述低介电常数导热硅胶片的配方包括低介电常数导热粉体、乙烯基硅油、含氢硅油、硅橡胶补强剂、铂金催化剂、抑制剂和硅烷偶联剂；其中，所述低介电常数导热粉体占总质量的40％-90％，乙烯基硅油占总质量的4％-59％，含氢硅油占硅油总质量的0.4％-1％，硅橡胶补强剂占总质量的1％-4％，铂金催化剂占硅油总质量的0.2％-1％，抑制剂占硅油总质量的0.01％-0.03％，硅烷偶联剂占导热粉体总质量的0.1％-0.6％；所述低介电常数导热粉体的介电常数≤4。
2.如权利要求1所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述低介电常数导热粉体包括以下粉体中的任意一种或几种的组合：
介电常数为3.1-3.5的氮化硼粉体、介电常数为3.2-3.6氢氧化铝粉体、介电常数小于3的硅微粉。
3.如权利要求2所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述氮化硼粉体的平均粒径为30-200um，优选为70-200um；所述氢氧化铝粉体的平均粒径为10-70um，优选为20-60um；所述硅微粉的平均粒径为0.4-20um，优选为1-20um。
4.如权利要求1所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括以下组分中的任意一种或几种的组合：KH560，KH570，KBM5210，KBM3103C，KBM3063。
5.如权利要求1所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述乙烯基硅油的粘度为200-20000cps，所述含氢硅油的粘度为10-100cps。
6.如权利要求1所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述抑制剂包括以下组分中的任意一种：
3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷。
7.如权利要求1所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述橡胶补强助剂包括硅树脂或/和白炭黑，其中所述硅树脂的粘度为4000-10000cps，所述白炭黑的比表面积为90-400m2/g。
8.如权利要求1所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述铂金催化剂中铂金含量为1000-20000ppm。
9.如权利要求1所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述低介电常数导热硅胶片在50Hz～8GHz内的介电常数小于4.0。
10.如权利要求1所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，所述低介电常数导热硅胶片的配方包括按重量份计的如下组分：
Figure FDA0002458313670000021
11.一种低介电常数导热硅胶片的制备方法，用于制备权利要求1-9任一项所述的低介电常数导热硅胶片，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在100-180℃条件下，采用硅烷偶联剂对低介电常数导热粉体处理2～5小时；
S2.在50-100℃条件下，向处理好的粉体中加入乙烯基硅油，搅拌1-2小时；至均匀后，降至常温加入抑制剂、橡胶补强助剂、含氢硅油继续搅拌0.5-1.5小时；再加入铂金催化剂搅拌均匀，抽真空0.5-1.5小时；压制成所需厚度后，100-200℃固化，得到所述的低介电常数导热硅胶片。
12.如权利要求11所述的低介电常数导热硅胶片的制备方法，其特征在于，步骤S1中，使用捏合机、行星搅拌机、动力混合机、高速分散机或均质机对低介电常数导热粉体进行处理。
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