CN112831187A - 一种高温硫化导热硅橡胶复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，涉及硅橡胶技术领域，所述复合材料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基硅橡胶100份，球形氧化铝100～300份，氮化铝100～300份，羟基硅油2份和2,5‑二甲基‑2,5‑二(叔丁基过氧化)己烷2份。本发明通过甲基乙烯基硅橡胶、球形氧化铝、氮化铝、羟基硅油和2,5‑二甲基‑2,5‑二(叔丁基过氧化)己烷进行混炼，然后通过模压或挤出成型的方式制备得到高温硫化导热硅橡胶复合材料，本发明复合材料具有优良的导热性能、韧性和高击穿强度；且本发明原料中采用不同粒径球形氧化铝和氮化铝混杂填充的方式，能够在有效提高导热性能的同时，使得高温硫化导热硅橡胶仍具有优异的韧性、压缩回弹性和高击穿强度。

Description

一种高温硫化导热硅橡胶复合材料
技术领域
本发明涉及硅橡胶技术领域，具体是一种高温硫化导热硅橡胶复合材料。
背景技术
高温硫化硅橡胶是有机硅产品中产量大，应用十分广泛的一类产品，可以采用模压、挤出等加工成型方法加工成形状比较复杂的橡胶制品。随着5G产品的快速发展，产品中电子元器件的发热功率越来越大，若产生的热量不能及时散失，导致电子元器件温度不断升高，将会严重影响产品功能及其使用寿命。因此，用于电子产品领域的高温硫化硅橡胶不仅需要具有优异的韧性、压缩回弹性和电绝缘性能，还必须具有优良的热传导性能，利于热量的传导散失。
目前市场上的高温硫化硅橡胶材料导热系数较低，通常为0.15～0.20W/m·K，虽然，利用填充改性的方式来提高硅橡胶材料的导热系数效果明显，但是，导热填料的选择需要能够实现高含量填充且对橡胶材料本身力学和电绝缘性能影响较小，其对填充料要求较高，不同填料的选择会影响橡胶材料本身的力学和电绝缘性能，因此，如何研发出一种兼具优良热传导性能、优异韧性、优异压缩回弹性和高击穿强度的高温硫化硅橡胶是现有技术亟需解决的问题。所以，本发明提供了一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，通过配方比例的甲基乙烯基硅橡胶、球形氧化铝、氮化铝、羟基硅油和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷进行混炼，然后通过模压或挤出成型的方式制备得到高温硫化导热硅橡胶复合材料，本发明具有优良的导热性能、韧性和高击穿强度，可根据具体需求对导热系数进行调整，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，所述复合材料按重量份包括以下组分：
Figure BDA0002920617940000021
作为本发明进一步的方案：所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.17％，分子量为60～65万。
作为本发明再进一步的方案：所述羟基硅油的粘度为20～30mPa·s，羟基值为5～10，其中，羟基硅油作为结构控制剂能有效改善高温硫化导热硅橡胶的结构化现象，降低高温硫化导热硅橡胶的硬度，提高其断裂伸长率。
作为本发明再进一步的方案：所述球形氧化铝的纯度＞99.5％，球形度＞90％。
作为本发明再进一步的方案：所述球形氧化铝由D50：110～130μm、D50：40～50μm和D50：2～10μm三种不同粒径的球形氧化铝组成。
作为本发明再进一步的方案：所述球形氧化铝中D50：110～130μm、D50：40～50μm和D50：2～10μm的添加比例为5:2:3。
作为本发明再进一步的方案：所述氮化铝的纯度＞99％，且氮化铝的粒径为5～10μm。
本发明中的球形氧化铝纯度高，球形度好，对高温硫化硅橡胶的力学性能和电绝缘性能影响小，通过不同粒径大小的球形氧化铝按照一定比例混杂填充，根据最紧密堆积理论，可进一步提高球形氧化铝在高温硫化导热硅橡胶复合材料中的填充量，此外，与具有高导热系数的氮化铝复配填充，能够有效提高高温硫化导热硅橡胶的导热系数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，通过配方比例的甲基乙烯基硅橡胶、球形氧化铝、氮化铝、羟基硅油和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷进行混炼，然后通过模压或挤出成型的方式制备得到高温硫化导热硅橡胶复合材料，本发明复合材料具有优良的导热性能、韧性和高击穿强度，可根据具体需求对导热系数进行调整；且本发明原料中采用不同粒径球形氧化铝和氮化铝混杂填充的方式，由于球形氧化铝填充效果好，对力学性能影响小，能够在有效提高导热性能的同时，使得高温硫化导热硅橡胶仍具有优异的韧性、压缩回弹性和高击穿强度，解决了现有技术中高温硫化硅橡胶材料导热系数较低，且填充料易影响橡胶材料的力学和电绝缘性能的问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
本发明实施例中，
实施例1
一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，复合材料按重量份包括以下组分：
甲基乙烯基硅橡胶100份，球形氧化铝(D50:120μm)150份，球形氧化铝(D50:45μm)60份，球形氧化铝(D50:5μm)90份，氮化铝100份，羟基硅油2份和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷2份。
进一步的，甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.17％，分子量为60万。
再进一步的，羟基硅油的粘度为20mPa·s，羟基值为5。
再进一步的，球形氧化铝的纯度为99.6％，球形度为91％。
再进一步的，氮化铝的纯度为99.1％，且氮化铝的粒径为5μm。
实施例2
一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，复合材料按重量份包括以下组分：
甲基乙烯基硅橡胶100份，球形氧化铝(D50:120μm)100份，球形氧化铝(D50:45μm)40份，球形氧化铝(D50:5μm)50份，氮化铝200份，羟基硅油2份和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷2份。
进一步的，甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.17％，分子量为65万。
再进一步的，羟基硅油的粘度为30mPa·s，羟基值为10。
再进一步的，球形氧化铝的纯度为99.8％，球形度为96％。
再进一步的，氮化铝的纯度为99.5％，且氮化铝的粒径为10μm。
实施例3
一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，复合材料按重量份包括以下组分：
甲基乙烯基硅橡胶100份，球形氧化铝(D50:120μm)50份，球形氧化铝(D50:45μm)20份，球形氧化铝(D50:5μm)30份，氮化铝300份，羟基硅油2份和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷2份。
进一步的，甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.17％，分子量为62万。
再进一步的，羟基硅油的粘度为25mPa·s，羟基值为7。
再进一步的，球形氧化铝的纯度为99.6％，球形度为93％。
再进一步的，氮化铝的纯度为99.3％，且氮化铝的粒径为8μm。
实验例
实验方法：将上述实施例1、实施例2和实施例3中的配方组分经过混炼，热压成型后制得高温硫化导热硅橡胶复合材料样片，然后，将上述三种样片分别裁切成各性能测试所要求的形状尺寸的样片，进行导热系数、断裂伸长率和击穿强度性能测试，其中，导热系数测试采用热流法，参照ASTM D5470测试；断裂伸长率测试利用电子万能试验机，参照GB/T528测试；击穿强度测试利用电压击穿试验仪，参照GB/T1408测试，具体测试结果详见下表1。
表1各样片性能测试结果
项目 实施例1 实施例2 实施例3
导热系数(W/m·K) 1.98 2.45 2.51
断裂伸长率(％) 116.2 131.0 124.2
击穿强度(kV/mm) 14.7 15.5 16.2
由此可知，采用本发明中实施例1、实施例2和实施例3配方制得的高温硫化导热硅橡胶复合材料，其导热系数为2.0W/m·K左右，是纯高温硫化硅橡胶的10～15倍，断裂伸长率均在100％以上，击穿强度均大于14kV/mm，具有优良的热传导性能、优异的韧性和高的电压击穿强度，非常适合用于具有导热、密封和高绝缘要求的领域。
综上所述，本发明通过配方比例的甲基乙烯基硅橡胶、球形氧化铝、氮化铝、羟基硅油和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷进行混炼，然后通过模压或挤出成型的方式制备得到高温硫化导热硅橡胶复合材料，本发明复合材料具有优良的导热性能、韧性和高击穿强度，可根据具体需求对导热系数进行调整；且本发明原料中采用不同粒径球形氧化铝和氮化铝混杂填充的方式，由于球形氧化铝填充效果好，对力学性能影响小，能够在有效提高导热性能的同时，使得高温硫化导热硅橡胶仍具有优异的韧性、压缩回弹性和高击穿强度，解决了现有技术中高温硫化硅橡胶材料导热系数较低，且填充料易影响橡胶材料的力学和电绝缘性能的问题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，其特征在于：所述复合材料按重量份包括以下组分：
Figure FDA0002920617930000011
2.根据权利要求1所述的一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，其特征在于：所述甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.17％，分子量为60～65万。
3.根据权利要求1所述的一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，其特征在于：所述羟基硅油的粘度为20～30mPa·s，羟基值为5～10。
4.根据权利要求1所述的一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，其特征在于：所述球形氧化铝的纯度＞99.5％，球形度＞90％。
5.根据权利要求4所述的一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，其特征在于：所述球形氧化铝由D50：110～130μm、D50：40～50μm和D50：2～10μm三种不同粒径的球形氧化铝组成。
6.根据权利要求5所述的一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，其特征在于：所述球形氧化铝中D50：110～130μm、D50：40～50μm和D50：2～10μm的添加比例为5:2:3。
7.根据权利要求1所述的一种高温硫化导热硅橡胶复合材料，其特征在于：所述氮化铝的纯度＞99％，且氮化铝的粒径为5～10μm。
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