CN112961657A - 一种复合导热材料及其制备方法、导热凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于材料技术领域，提供了复合导热材料及其制备方法、导热凝胶及其制备方法，其中，复合导热材料的制备方法，包括：将球形导热粉体、不规则导热粉体以及超细球形导热粉体进行混合均匀，得复配导热粉体；将复配导热粉体在高速搅拌条件下加入结构改性剂进行表面处理，即得。本发明采用的结构改性剂含可水解的烷氧基、乙烯基及硅油长链段，由于烷氧基的水解产生羟基可与导热粉体表面反应形成化学键，使乙烯基以及硅油长链段以化学键形式存在于导热粉体表面，提升体系的抗垂流、滑移性能，以及硅油长链段可以起到润滑作用，提升体系的施工性能；提高导热材料与有机硅基体的相容性，以提升导热材料在体系中的填充率，进而提升体系导热性能。

Description

一种复合导热材料及其制备方法、导热凝胶及其制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种复合导热材料及其制备方法、导 热凝胶及其制备方法。

背景技术

随着电子设备向集约化、高功耗发展，其功耗密度逐步增加，电子设备的 发热量也成倍增加，这也对系统的散热性能提出了更高的要求。行之有效的办 法就是通过导热绝缘高分子界面材料将器件产生的热量传递出去。有机硅材料 具有耐高温、阻燃、耐候性好、电气绝缘型好、化学惰性等优异的性能，可以 满足电子器件的使用要求而被广泛用来制备导热界面材料。

从微观上看，材料表面是粗糙不平的，热源界面与散热界面之间的接触并 不完全，接触面之间会存在很多凹凸不平的空隙，而空隙会被热导率极低 (0.023W)的空气占据，降低了散热效果。使用导热界面材料的目的就是为了 填充接触面的空隙，降低接触热阻，提高传热效率。针对不同应用，导热界面 材料形式有多种，主要有导热灌封胶、导热硅脂导热垫片、导热凝胶等。如导 热垫片与发热部件之间不能充分接触，造成导热材料与发热部件之间的接触热 阻非常大，严重阻碍了热量的传导；导热硅脂为半流体状，受到挤压时会产生 流动，使发热部件与散热部件能够充分接触，降低了界面热阻，但是导热硅脂 为非固化状态，随着时间推移硅脂中的油分会慢慢析出，大大限制了其应用范 围。导热凝胶材料，是一种预固化的单组份膏状间隙填充材料，针对不平整的 器件表面或不规则缝隙界面，具有优异的结构实用性与表面贴合性能，是不规 则界面应用的理想材料；但是有许多电子设备需要竖直放置，而且存在冷热交 替、震动等因素，常规导热凝胶材料会出现不同程度的滑移、垂流；若导热材 料在界面处出现滑移、垂流，就会导致导热界面处出现传热障碍，影响传热效 率。

由此可见，现有的导热凝胶材料存在抗垂流、滑移性能差，传热效率低以 及施工性能差的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种复合导热材料的制备方法，旨在解决现 有的导热凝胶材料存在抗垂流、滑移性能差，传热效率低以及施工性能差的问 题。

本发明实施例是这样实现的，一种复合导热材料的制备方法，包括：

将球形导热粉体、不规则导热粉体以及超细球形导热粉体进行混合均匀， 得到复配导热粉体；

将所述复配导热粉体在高速搅拌条件下加入结构改性剂进行表面处理，即 得复合导热材料；

所述结构改性剂是以乙烯基硅烷偶联剂以及羟基硅油为原料在加热搅拌条 件下反应得到。

本发明实施例的另一目的在于一种复合导热材料，所述复合导热材料是由 权利要求1-5任意权利要求所述的复合导热材料的制备方法制备得到。

本发明实施例的另一目的在于一种导热凝胶，所述导热凝胶由乙烯基硅油、 交联剂、扩链剂、抑制剂、催化剂以及所述的复合导热材料组成。

本发明实施例的另一目的在于一种导热凝胶的制备方法，包括：

按照权利要求8或9所述的导热凝胶的配方称取各原料，备用；

将乙烯基硅油、交联剂、扩链剂、抑制剂进行均匀混合，得到第一基胶；

在所述第一基胶中加入复合导热材料进行均匀混合，得第二基胶；

在所述第二基胶中加入催化剂进行均匀混合，经高温固化处理后，得导热 凝胶。

本发明实施例提供的一种复合导热材料的制备方法，通过将球形导热粉体、 不规则导热粉体以及超细球形导热粉体进行混合均匀，进而在高速搅拌条件下 加入结构改性剂进行表面处理得到复合导热材料；本发明所采用的结构改性剂 含有可以水解的烷氧基、乙烯基以及硅油长链段的特种硅烷偶联剂，由于烷氧 基的水解产生羟基可以与导热粉体表面反应形成化学键，使得乙烯基以及硅油 长链段以化学键形式存在于导热粉体表面，一方面乙烯基可以参与有机硅基体 的加成交联反应，使得体系成为类3D弹性网络结构，提升体系的抗垂流、滑移 性能，以及硅油长链段可以起到润滑作用，提升体系的施工性能；另一方面， 提高导热材料与有机硅基体的相容性，以提升导热材料在体系中的填充率，进 而提升体系导热性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例为了解决现有的导热凝胶材料存在抗垂流、滑移性能差，传 热效率低以及施工性能差的问题，提供了一种复合导热材料的制备方法，通过 将球形导热粉体、不规则导热粉体以及超细球形导热粉体进行混合均匀，进而 在高速搅拌条件下加入结构改性剂进行表面处理得到复合导热材料；本发明所 采用的结构改性剂含有可以水解的烷氧基、乙烯基以及硅油长链段的特种硅烷 偶联剂，由于烷氧基的水解产生羟基可以与导热粉体表面反应形成化学键，使 得乙烯基以及硅油长链段以化学键形式存在于导热粉体表面，一方面乙烯基可 以参与有机硅基体的加成交联反应，使得体系成为类3D弹性网络结构，提升体 系的抗垂流、滑移性能，以及硅油长链段可以起到润滑作用，提升体系的施工性能；另一方面，提高导热材料与有机硅基体的相容性，以提升导热材料在体 系中的填充率，进而提升体系导热性能。

本发明实施例提供的一种复合导热材料的制备方法，包括：

S101：将球形导热粉体、不规则导热粉体以及超细球形导热粉体进行混合 均匀，得到复配导热粉体。

在本发明实施例中，所述不规则导热粉体的形状可以是多面体状、片状、 角状等形状。

在本发明实施例中，球形导热粉体、不规则导热粉体以及超细球形导热粉 体均可以为氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硼等中的一种或几种。

在本发明实施例中，所述球形导热粉体的粒径为30-50um；所述不规则导热 粉体的粒径为3-10um；所述超细球形导热粉体的粒径为0.1-0.5um。

在本发明实施例中，所述球形导热粉体、不规则导热粉体以及超细球形导 热粉体的重量比例为100:(5-15):(1-5)。

本发明实施例采用不同形状、粒径的三种导热粉体复配，与不规则形状填 料相比，球形填料作为主体填料填充量更高，可以提升导热填料的填充量，提 升体系的导热系数，同时挤出性能更高；不规则以及超细球形导热粉体的引入， 大颗粒的间隙可以被小颗粒填充，可以实现导热粉体的充分接触，一方面，形 成更多的连续传导通路提高导热系数；另一方面，可以实现导热材料与热界面 的良好接触，起到降低导热界面材料与发热部件之间的热阻，提升散热效果。

本发明实施例采用不同形状、粒径的三种导热粉体复配，不规则形状粉体 镶嵌在不同粒径的球形导热粉体中，一方面，体系的密实度更高，材料结合紧 密，内部空隙减少，空隙减少后内部便没有足够的空间容纳邻位粉体移动所需 空间；另一方面，不规则形状运动阻力更大，在体系中起到阻隔作用，可以阻 止球形粉体的滑移，起到改善体系滑移性能作用。

S102：将所述复配导热粉体在高速搅拌条件下加入结构改性剂进行表面处 理，即得复合导热材料。

在本发明实施例中，所述结构改性剂的添加量为所述复配导热粉体质量的 0.1～5％。

在本发明实施例中，所述高速搅拌条件为：搅拌速度为2000～3000rpm。

在本发明实施例中，所述结构改性剂是以乙烯基硅烷偶联剂以及羟基硅油 为原料在加热搅拌条件下反应得到。本发明采用乙烯基硅烷偶联剂加到羟基硅 油中，经搅拌、加热，蒸出生成的醇分子，得到结构改性剂的过程所对应的醇 解反应为：—SiX+HO-Si—→—Si-O-Si—+XH；由于空间位阻效应羟基硅油 中的HO-Si—仅与乙烯基硅烷偶联剂中的1个或2个—SiX发生醇解反应，故生 成含有乙烯基、硅油长链端、—SiX的特种硅烷偶联剂。

其中，所述乙烯基硅烷偶联剂的结构式为CH₂＝CH(CH₂)_nSiX₃，其中n为0 或1，X为甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基中一种。

其中，所述羟基硅油的结构式为HO(R₂SiO)_nH，其中R为甲基、乙基中的 一种。

其中，所述乙烯基硅烷偶联剂以及羟基硅油的摩尔比为1:(1-2)。

其中，所述加热搅拌条件为：搅拌速度为1500～2500rpm，搅拌时间为 60～90min，加热温度为70～100℃。

本发明实施例提供的结构改性剂含有可以水解的烷氧基、乙烯基以及硅油 长链段的特种硅烷偶联剂，可以改进填料表面疏水性，即烷氧基的水解，产生 羟基可以与导热粉体表面形成氢键或者反应形成化学键，使填料表面由亲水性 转变为亲油性的表面，提高了与有机硅基体的相容性；结构改性剂的硅油长链 段与小分子硅烷偶联剂相比，与有机硅基体的相容性优异，改善了复合材料中 填料/基体界面以及填料/填料界面的相容性，良好的相容性能够减少界面处的缺 陷与杂质数量，降低声子穿越界面时发生散射的概率，从而达到减小界面热阻、 提升复合材料导热率的目的；另一方面相容性的改善，可以提升复合导热材料 在基体中的填充率，进而提升导热性能。

本发明实施例提供的结构改性剂含有可以水解的烷氧基、乙烯基以及硅油 长链段的特种硅烷偶联剂；烷氧基的水解，产生羟基可以与导热粉体表面反应 形成化学键，因此乙烯基以及硅油长链段以化学键形式存在于粉体表面，一方 面乙烯基可以参与到有机硅的加成交联反应中去，导热粉体通过化学键与体系 结合成为一体，使得体系成为类3D弹性网络结构，提升体系的抗垂流、滑移性 能；另一方面硅油长链段可以起到润滑作用，在导热粉体的乙烯基与有机硅基 胶发生化学交联使整体成为类3D弹性网络的基础上，提升产品的施工性能。

本发明实施例还提供一种复合导热材料，所述复合导热材料是由所述的复 合导热材料的制备方法制备得到。

本发明实施例还提供一种导热凝胶，由乙烯基硅油、交联剂、扩链剂、抑 制剂、催化剂、所述的复合导热材料组成。

在本发明实施例中，所述导热凝胶，包括以下重量分数的原料：

乙烯基硅油60-80份、交联剂10-20份、扩链剂10-20份、抑制剂0.001-0.1 份、催化剂0.001-0.1份以及所述的复合导热材料1000-3000份。

其中，所述乙烯基硅油的粘度100-500mps。

其中，所述交联剂为侧链含氢硅油，粘度50-200mps。

其中，所述扩链剂为端含氢硅油，粘度50-200mps。

其中，所述抑制剂为乙炔基环己醇、乙烯基环体、乙炔基环体抑制剂等中 的一种或任意比例的几种。

其中，所述催化剂为铂金催化剂。

本发明实施例还提供一种导热凝胶的制备方法，包括：

S201：按照所述的导热凝胶的配方称取各原料，备用。

S202：将乙烯基硅油、交联剂、扩链剂、抑制剂进行均匀混合，得到第一 基胶。

在本发明实施例中，可以采用常规的高速混合分散剂对上述乙烯基硅油、 交联剂、扩链剂、抑制剂进行均匀混合，搅拌速度不限，只要混合充分即可， 比如，选用常规的800～1200rpm搅拌速度，搅拌30～90min。

S203：在所述第一基胶中加入复合导热材料进行均匀混合，得第二基胶。

在本发明实施例中，可以采用常规的捏合机对上述第一基胶、复合导热材 料进行均匀混合，搅拌速度不限，只要混合充分即可，比如，选用常规的 20～50rpm，搅拌30～90min。

S204：在所述第二基胶中加入催化剂进行均匀混合，经高温固化处理后， 得导热凝胶。

在本发明实施例中，同样可以采用常规的捏合机对上述第二基胶、催化剂 进行均匀混合，其中高温固化温度可选择70℃下，固化1h，具体工艺参数可参 照现有技术，本发明对此不作具体限制。

以下给出本发明某些实施方式的实施例，其目的不在于对本发明的范围进 行限定。

另外，需要说明的是，以下实施例中所给出的数值是尽可能精确，但是本 领域技术人员理解由于不可能避免的测量误差和实验操作问题，每一个数字都 应该被理解为约数，而不是绝对准确的数值。例如，由于称量器具的误差，关 于各实施例制备复合导热粉体、导热凝胶的各原料的重量值，应该理解为其可 能具有±2％或±1％的误差。

实施例1

结构改性剂的制备：

取162g乙烯基三甲氧基硅烷加入到758g HO((CH₃)₂SiO)₁₀H羟基硅油中， 所述乙烯基三甲氧基硅烷以及HO((CH₃)₂SiO)₁₀H羟基硅油的摩尔比为1:1，于 2000r/min的搅拌速度条件以及温度为80℃的条件下加热60min，不断的蒸出甲 醇，最后得到结构改性剂。

复合导热材料的制备：

(1)30um球形氧化铝、3um角状不规则氧化铝、0.1um超细球形氧化铝按 照100:5:1重量比例复配，得到复配导热粉体；

(2)将步骤(1)中复配导热粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌速度 为2500rpm下向复配导热粉体中加入0.1％的结构改性剂，搅拌充分后，得复合 导热材料，收集以备用。

导热凝胶的制备：

按照以下配方称取粘度为300mps的乙烯基硅油60份、粘度为100mps的侧 链含氢硅油20份、粘度为100mps的端含氢硅油20份、乙炔基环己醇抑制剂0.001 份，采用高速混合分散机混合均匀，得到有机硅基胶a1；向有机硅基胶a1添加 相应2000重量份的复合导热材料，采用捏合机混合均匀，得到有机硅导热基胶 a2；向有机硅导热基胶a2中添加相应0.1重量份的铂金催化剂，采用捏合机混 合均匀，70℃固化1h后得到导热凝胶。

实施例2

结构改性剂的制备：

取204g乙烯基三乙氧基硅烷加入到1516g HO((CH₃)₂SiO)₁₀H羟基硅油中， 所述乙烯基三乙氧基硅烷以及HO((CH₃)₂SiO)₁₀H羟基硅油的摩尔比为1:2，于 2500r/min的搅拌速度条件以及温度为90℃的条件下加热70min，不断的蒸出乙 醇，最后得到结构改性剂。

复合导热粉体的制备：

(1)30um球形氧化铝、3um角状不规则氧化铝、0.1um超细球形氧化铝按 照100:15:5重量比例复配，得到复配导热粉体；

(2)将步骤(1)中复配导热粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌速度 为3000rpm下向复配导热粉体中加入1％的结构改性剂，搅拌充分后，得复合导 热材料，收集以备用。

导热凝胶的制备：

按照以下配方称取粘度为300mps的乙烯基硅油70份、粘度为100mps的侧 含氢硅油15份、粘度为100mps的端含氢硅油15份、乙炔基环己醇抑制剂0.001 份，采用高速混合分散机混合均匀，得到有机硅基胶a1；向有机硅基胶a1添加 相应1000重量份的复合导热填料，采用捏合机混合均匀，得到有机硅导热基胶 a2；向有机硅导热基胶a2中添加相应0.1重量份的铂金催化剂，采用捏合机混 合均匀，70℃高温固化1h后得到有机硅导热凝胶。

实施例3

结构改性剂的制备：

取190g乙烯基甲氧基二乙氧基硅烷加入到7653g HO((CH₂CH₃)₂SiO)₅₀H羟 基硅油中，所述乙烯基甲氧基二乙氧基硅烷以及HO((CH₂CH₃)₂SiO)₅₀H羟基硅 油的摩尔比为1:1.5，于2000r/min的搅拌速度条件以及温度为80℃的条件下加 热60min，不断的蒸出甲醇、乙醇，最后得到结构改性剂。

复合导热材料的制备：

(1)50um球形氧化铝、10um角状不规则氧化铝、0.5um超细球形氧化铝 按照100:10:2重量比例复配，得到复配导热粉体；

(2)将步骤(1)中复配导热粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌速度 为2500rpm下向复配导热粉体中加入2％的结构改性剂，搅拌充分后，得复合导 热材料，收集以备用。

导热凝胶的制备：

按照以下配方称取粘度为300mps的乙烯基硅油70份、粘度为100mps的侧 链含氢硅油15份、粘度为100mps的端含氢硅油15份、乙炔基环己醇抑制剂0. 1份，采用高速混合分散机混合均匀，得到有机硅基胶a1；向有机硅基胶a1添 加相应3000重量份的复合导热材料，采用捏合机混合均匀，得到有机硅导热基 胶a2；向有机硅导热基胶a2中添加相应0.001重量份的铂金催化剂，采用捏合 机混合均匀，70℃固化1h后得到导热凝胶。

实施例4

结构改性剂的制备：

取204g乙烯基三乙氧基硅烷加入到898g HO((CH₃)₂SiO)₁₀H羟基硅油中， 所述乙烯基三乙氧基硅烷以及HO((CH₃)₂SiO)₁₀H羟基硅油的摩尔比为1:1，于 2500r/min的搅拌速度条件以及温度为90℃的条件下加热70min，不断的蒸出乙 醇，最后得到结构改性剂。

复合导热粉体的制备：

(1)50um球形氧化铝、10um角状不规则氧化铝、0.5um超细球形氧化铝 按照100:8:3重量比例复配，得到复配导热粉体；

(2)将步骤(1)中复配导热粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌速度 为3000rpm下向复配导热粉体中加入5％的结构改性剂，搅拌充分后，得复合导 热材料，收集以备用。

导热凝胶的制备：

按照以下配方称取粘度为300mps的乙烯基硅油80份、粘度为100mps的侧 含氢硅油10份、粘度为100mps的端含氢硅油10份、乙炔基环己醇抑制剂0.1 份，采用高速混合分散机混合均匀，得到有机硅基胶a1；向有机硅基胶a1添加 相应3000重量份的复合导热填料，采用捏合机混合均匀，得到有机硅导热基胶 a2；向有机硅导热基胶a2中添加相应0.001重量份的铂金催化剂，采用捏合机 混合均匀，70℃高温固化1h后得到有机硅导热凝胶。

实施例5

结构改性剂的制备：

取190g乙烯基甲氧基二乙氧基硅烷加入到7653g HO((CH₂CH₃)₂SiO)₅₀H羟 基硅油中，所述乙烯基甲氧基二乙氧基硅烷以及HO((CH₂CH₃)₂SiO)₅₀H羟基硅 油的摩尔比为1:1.5，于2000r/min的搅拌速度条件以及温度为80℃的条件下加 热60min，不断的蒸出甲醇、乙醇，最后得到结构改性剂。

复合导热粉体的制备：

(1)30um球形氧化铝、10um角状不规则氧化铝、0.5um超细球形氧化铝 按照100:8:3重量比例复配，得到复配导热粉体；

(2)将步骤(1)中复配导热粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌速度 为3000rpm下向复配导热粉体中加入2％的结构改性剂，搅拌充分后，得复合导 热材料，收集以备用。

导热凝胶的制备：

按照以下配方称取粘度为300mps的乙烯基硅油80份、粘度为100mps的侧 含氢硅油10份、粘度为100mps的端含氢硅油10份、乙炔基环己醇抑制剂0.1 份，采用高速混合分散机混合均匀，得到有机硅基胶a1；向有机硅基胶a1添加 相应2500重量份的复合导热填料，采用捏合机混合均匀，得到有机硅导热基胶 a2；向有机硅导热基胶a2中添加相应0.001重量份的铂金催化剂，采用捏合机 混合均匀，70℃高温固化1h后得到有机硅导热凝胶。

实施例6

结构改性剂的制备：

取190g乙烯基甲氧基二乙氧基硅烷加入到7653g HO((CH₂CH₃)₂SiO)₅₀H羟 基硅油中，所述乙烯基甲氧基二乙氧基硅烷以及HO((CH₂CH₃)₂SiO)₅₀H羟基硅 油的摩尔比为1:1.5，于2000r/min的搅拌速度条件以及温度为80℃的条件下加 热60min，不断的蒸出甲醇、乙醇，最后得到结构改性剂。

复合导热粉体的制备：

(1)40um球形氧化铝、5um角状不规则氧化铝、0.3um超细球形氧化铝按 照100:10:3重量比例复配，得到复配导热粉体；

(2)将步骤(1)中复配导热粉体加入到高速搅拌机中，在高速搅拌速度 为3000rpm下向复配导热粉体中加入2％的结构改性剂，搅拌充分后，得复合导 热材料，收集以备用。

导热凝胶的制备：

按照以下配方称取粘度为300mps的乙烯基硅油70份、粘度为100mps的侧 含氢硅油15份、粘度为100mps的端含氢硅油15份、乙炔基环己醇抑制剂0.005 份，采用高速混合分散机混合均匀，得到有机硅基胶a1；向有机硅基胶a1添加 相应2500重量份的复合导热填料，采用捏合机混合均匀，得到有机硅导热基胶 a2；向有机硅导热基胶a2中添加相应0.005重量份的铂金催化剂，采用捏合机 混合均匀，70℃高温固化1h后得到有机硅导热凝胶。

对比例1

除了不添加结构改性剂外，其余组分以及工艺条件与实施例6一致。经实 验确定没有添加结构改性剂，不能填充2500重量份，仅能填充1000重量份左 右，无法制备出填充量与实施例6中一致的膏状导热凝胶。

对比例2

除了将结构改性剂替换为对比结构改性剂外，其余组分以及工艺条件与实 施例6一致。

其中，对比结构改性剂的制备：

取136g甲基三甲氧基硅烷加入到7653g HO((CH₂CH₃)₂SiO)₅₀H羟基硅油中， 所述甲基三甲氧基硅烷以及HO((CH₂CH₃)₂SiO)₅₀H羟基硅油的摩尔比为1:1.5， 于2000r/min的搅拌速度条件以及温度为80℃的条件下加热60min，不断的蒸出 甲醇，最后得到对比结构改性剂。

对比例3

除了将结构改性剂替换为常规偶联剂(乙烯基三甲氧基硅烷)外，其余组 分以及工艺条件与实施例6一致。

对比例4

除了将角状不规则氧化铝替换为球形氧化铝外，其余组分以及工艺条件与 实施例6一致。

将本发明实施例1-6以及对比例2-4所制备得到的导热凝胶进行导热系数、 热阻、抗垂流、滑移性能以及施工(挤出)性能测试，其中，导热系数以及热 阻为参照测试标准ASTM D5470进行测试；抗垂流、滑移性能测试方法为：将 一定重量的导热凝胶点胶于工装间，限厚0.5/1/1.5mm并锁紧；将工装置于高低 温循环环境中竖直放置，总循环1000次(-40～80℃，高低温各30min)，观察 有无垂流、滑移现象及滑移距离；施工(挤出)性能为基于EFD-30cc-2.5mm口 径，气压90psi条件进行测试，测试结果见表1所示。

表1

根据表1可知，从各实施例的数据可看出，本发明实施例1-2所制备得到的 导热凝胶的导热系数远远低于其他实施例，主要是因为实施例1中的复合导热 粉体填充量为2000重量份，实施例2中的复合导热粉体填充量为1000重量份， 均低于实施例3-6中的复合导热粉体填充量，说明导热系数与复合导热粉体的填 充量直接关联；同时也说明了本发明实施例1-6通过将球形导热粉体、不规则导 热粉体以及超细球形导热粉体进行混合均匀，进而在高速搅拌条件下加入结构 改性剂进行表面处理得到复合导热材料，进而结合乙烯基硅油、侧链含氢硅油、 端含氢硅油、抑制剂以及催化剂制备得到的导热凝胶具有抗垂流滑移、低热阻、 导热性能、施工性能优异的特点，有效解决现有单组份导热凝胶易于滑移、垂 流，高填充量粉体导致施工性能较差的缺点。

另外，根据本发明实施例6以及对比例1-4可知，对比例1未添加结构改性 剂对复配导热粉体进行改性，无法制备出与实施例6相同填充量的膏状导热凝 胶，所制备得到的流体凝胶易于滑移、垂流，不能填充2500％粉体，施工(挤 出)性能均极差；实施例6与对比例2-4中的复合导热粉体填充量一致，但对比 例2-4所得导热凝胶的导热系数均低于实施例6，具体而言，对比例2将乙烯基 三甲氧基硅烷替换为甲基三甲氧基硅烷，长链偶联剂中无乙烯基，导致导热粉 体无法通过化学键与体系结合成为一体，制备的导热凝胶产生滑移、垂流；对 比例3采用常规乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂改性导热粉体，制备的导热凝胶虽然不会产生垂流、滑移，但其所得复合导热粉体与体系相容性较差，导致复合 导热粉体与基胶的接触热阻变大，从而导致导热系数降低，且其为短链偶联剂， 其施工(挤出)性能远远不如采用自制的结构改性剂体系的实施例6；对比例4 将不规则形状导热粉体换为球状导热粉体，复合导热粉体颗粒间的接触降低， 导致导热通道减少，进而导致导热系数变差，并产生垂流、滑移。

值得注意的是，本发明所采用的结构改性剂含有可以水解的烷氧基、乙烯 基以及硅油长链段的特种硅烷偶联剂，由于烷氧基的水解产生羟基可以与导热 粉体表面反应形成化学键，使得乙烯基以及硅油长链段以化学键形式存在于导 热粉体表面，一方面乙烯基可以参与有机硅基体的加成交联反应，使得体系成 为类3D弹性网络结构，提升体系的抗垂流、滑移性能，以及硅油长链段可以起 到润滑作用，提升体系的施工性能；另一方面，提高导热材料与有机硅基体的 相容性，以提升导热材料在体系中的填充率，进而提升体系导热性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合导热材料的制备方法，其特征在于，包括：

将球形导热粉体、不规则导热粉体以及超细球形导热粉体进行混合均匀，得到复配导热粉体；

将所述复配导热粉体在高速搅拌条件下加入结构改性剂进行表面处理，即得复合导热材料；

所述结构改性剂是以乙烯基硅烷偶联剂以及羟基硅油为原料在加热搅拌条件下反应得到。

2.根据权利要求1所述的复合导热材料的制备方法，其特征在于，所述乙烯基硅烷偶联剂的结构式为CH₂＝CH(CH₂)_nSiX₃，其中n为0或1，X为甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基中一种；所述羟基硅油的结构式为HO(R₂SiO)_nH，其中n为10-50，R为甲基、乙基中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的复合导热材料的制备方法，其特征在于，所述结构改性剂的添加量为所述复配导热粉体质量的0.1～5％；所述乙烯基硅烷偶联剂以及羟基硅油的摩尔比为1:(1-2)。

4.根据权利要求1所述的复合导热材料的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌条件为：搅拌速度为2000～3000rpm；所述加热搅拌条件为：搅拌速度为1500～2500rpm，搅拌时间为60～90min，加热温度为70～100℃。

5.根据权利要求1所述的复合导热材料的制备方法，其特征在于，所述球形导热粉体、不规则导热粉体以及超细球形导热粉体的重量比例为100:(5-15):(1-5)；所述球形导热粉体的粒径为30-50um；所述不规则导热粉体的粒径为3-10um；所述超细球形导热粉体的粒径为0.1-0.5um。

6.根据权利要求1所述的复合导热材料的制备方法，其特征在于，所述球形导热粉体、不规则导热粉体以及超细球形导热粉体均为氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硼中的一种或任意比例的几种。

7.一种复合导热材料，其特征在于，所述复合导热材料是由权利要求1-5任意权利要求所述的复合导热材料的制备方法制备得到。

8.一种导热凝胶，其特征在于，所述导热凝胶由乙烯基硅油、交联剂、扩链剂、抑制剂、催化剂以及权利要求7所述的复合导热材料组成。

9.根据权利要求8所述的导热凝胶，其特征在于，所述交联剂为侧链含氢硅油；所述扩链剂为端含氢硅油；所述抑制剂为乙炔基环己醇、乙烯基环体、乙炔基环体抑制剂中的一种；所述催化剂为铂金催化剂。

10.一种导热凝胶的制备方法，其特征在于，包括：

按照权利要求8或9所述的导热凝胶的配方称取各原料，备用；

将乙烯基硅油、交联剂、扩链剂、抑制剂进行均匀混合，得到第一基胶；

在所述第一基胶中加入复合导热材料进行均匀混合，得第二基胶；

在所述第二基胶中加入催化剂进行均匀混合，经高温固化处理后，得导热凝胶。