CN114133740B - 一种导热吸波硅橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导热吸波硅橡胶复合材料及其制备方法。本发明的导热吸波硅橡胶复合材料其由以下质量份的原料制成：乙烯基硅油：100份；含氢硅油：1份～5份；导热吸波填料：50份～100份；铂催化剂：0.1份～0.5份；抑制剂：0.001份～0.02份。本发明的导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法十分简单，先将各原料混合均匀，再进行脱泡和硫化即得。本发明的导热吸波硅橡胶复合材料具有良好的导热性能和吸波性能，热导率最高可达4.0W·m‑1·k‑1，最小反射损耗可达‑51dB，最大吸收频宽(RL<‑10dB)为5.3GHz，且柔韧性好、弹性大。

Description

一种导热吸波硅橡胶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导热吸波复合材料技术领域，具体涉及一种导热吸波硅橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
随着5G时代的来临，各种电子元器件及通讯设备的工作频率增大，发热量明显增加，温度升高，对电子元器件及通讯设备的工作可靠性和稳定性带来了考验。人们为了解决导热散热问题，对高热导率的热界面材料的需求日益迫切。此外，环境中各种高频的电磁辐射也有可能会影响仪器设备的正常运作，甚至还会危害人体健康。因此，开发兼具高导热和宽频强吸收特性的导热吸波复合材料，在电子、通讯、航空、航天、新能源汽车等领域均有着广阔的应用前景。
CN 112118720 A公开了一种导热吸波贴片，其组成包括铝蜂窝骨架和吸波介质，铝蜂窝骨架具有多个周期性排布的空腔结构，吸波介质则填充在铝蜂窝骨架的空腔结构中，铝蜂窝骨架用于构建供热流传播的导热网络，填充在铝蜂窝骨架内部的吸波介质用于吸收电磁波，另外，铝蜂窝骨架具有高电导率，在电磁波的作用下会因电导损耗吸收电磁波。这种导热吸波贴片虽然具有一定的导热性能和吸波性能，但由于采用的是金属骨架，故不具备柔性，变形量小，不适合在表面不平整的物体表面贴合。
CN 112980398 A公开了一种高导热吸波硅胶垫片，其按重量份计包括以下组分：乙烯基聚硅氧烷100～150份、改性球形氧化铝粉600～1200份、改性氧化锌粉60～150份、改性吸波粉体1000～1500份、含氢硅油5～15份、抑制剂0.3～0.6份和催化剂0.5～2份。该硅胶垫片的导热系数大于4.2W/m·k，磁导率(@1GHz)大于12，但由于其采用的导热粉体和吸波粉体的量过多，导致胶料的粘度过大，加工困难，而且各种填料难以混合均匀，造成硅胶垫片的导热性能和吸波性能不够稳定。
CN 113292861 A公开了一种导热吸波复合磁片，是通过在氮掺杂多孔中空碳纤维基体中生长多孔纳米Fe3O4微球，再与碳纳米管、甲基乙烯基硅橡胶复合制成磁片，最后进行硫化得到以硅胶片为基体的导热吸波复合磁片。该导热吸波复合磁片具有良好的阻抗匹配，且由于具有多孔结构和中空结构，密度低，但该导热吸波复合磁片的热导率小于1.5W·m-1·k-1，不适合应用在对导热性能要求较高的场合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导热吸波硅橡胶复合材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种导热吸波硅橡胶复合材料，其由以下质量份的原料制成：
乙烯基硅油：100份；
含氢硅油：1份～5份；
导热吸波填料：50份～100份；
铂催化剂：0.1份～0.5份；
抑制剂：0.001份～0.02份；
所述导热吸波填料由负载有镍锌铁氧体颗粒的片状石墨烯和负载有镍锌铁氧体颗粒的氮化硼纳米片组成。
优选的，所述乙烯基硅油的粘度为1000mPa·s～5000mPa·s。
优选的，所述含氢硅油的含氢量为0.1％～1.0％。
优选的，所述导热吸波填料中片状石墨烯、氮化硼纳米片、镍锌铁氧体颗粒的质量比为1～5:1～5:10～30。
优选的，所述片状石墨烯的直径为1μm～10μm。
优选的，所述氮化硼纳米片的直径为2μm～30μm。
优选的，所述镍锌铁氧体的化学式为NixZn1-xFe2O4，0.3≤x≤0.7。
优选的，所述镍锌铁氧体颗粒的粒径为20nm～200nm。
优选的，所述导热吸波填料通过以下方法制备得到：先将六方氮化硼剥离制成氮化硼纳米片，再将氮化硼纳米片、片状石墨烯、镍盐、锌盐和铁盐分散在水中并调节pH至10～11，再进行水热反应，即得导热吸波填料。
进一步优选的，所述导热吸波填料通过以下方法制备得到：
1)将六方氮化硼和插层剂分散在溶剂中，再进行剥离，再分离出固体产物后进行水洗和干燥，得到氮化硼纳米片；
2)将氮化硼纳米片、片状石墨烯、镍盐、锌盐和铁盐分散在水中，再加入氨水调节溶液的pH至10～11，再进行水热反应，再分离出固体产物后进行水洗、干燥和研磨，即得导热吸波填料。
优选的，步骤1)所述插层剂为氯化锂、氢氧化钠、次氯酸钠、氯化铵中的至少一种。
优选的，步骤1)所述插层剂的用量为六方氮化硼质量的1％～5％。
优选的，步骤1)所述溶剂为由异丙醇和水按照质量比0.1:1～0.2:1组成。
优选的，步骤1)所述六方氮化硼、溶剂的质量比为1:30～1:60。
优选的，步骤1)所述剥离在150℃～180℃下进行，剥离时间为2h～6h。
优选的，步骤1)所述水洗的次数为3次～5次。
优选的，步骤1)所述干燥在100℃～120℃下进行，干燥时间为1h～3h。
优选的，步骤2)所述镍盐为硫酸镍、六水合二氯化镍、硝酸镍中的至少一种。
优选的，步骤2)所述锌盐为氯化锌、硫酸锌、磷酸二氢锌中的至少一种。
优选的，步骤2)所述铁盐为硫酸铁、硝酸铁、氯化铁中的至少一种。
优选的，步骤2)所述分散的方式为超声分散。
优选的，所述超声分散在30℃～50℃下进行，超声功率为300W～500W，超声时间为20min～40min。
优选的，步骤2)所述水热反应在150℃～200℃下进行，反应时间为6h～12h。
优选的，步骤2)所述水洗的次数为3次～5次。
优选的，步骤2)所述干燥在100℃～120℃下进行，干燥时间为1h～3h。
优选的，步骤2)所述研磨的时间为15min～30min。
优选的，所述铂催化剂为甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物、氯铂酸的异丙醇溶液、铂-四氢呋喃络合物、铂-乙烯基络合物中的至少一种。
优选的，所述抑制剂为乙炔基环己醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇中的至少一种。
上述导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：将乙烯基硅油、含氢硅油、导热吸波填料、铂催化剂和抑制剂混合均匀，再进行脱泡和硫化，即得导热吸波硅橡胶复合材料。
优选的，所述硫化脱泡的方式为抽真空脱泡。
优选的，所述硫化在温度100℃～180℃、压力6MPa～10MPa的条件下进行，硫化时间为5min～60min。
本发明的有益效果是：本发明的导热吸波硅橡胶复合材料具有良好的导热性能和吸波性能，热导率最高可达4.0W·m-1·k-1，最小反射损耗(RL)可达-51dB，最大吸收频宽(RL<-10dB)为5.3GHz，且柔韧性好、弹性大，可以用于5G通讯、电子电器、动力电池、国防军工等领域。
具体来说：
1)本发明的导热吸波硅橡胶复合材料中添加有负载有镍锌铁氧体颗粒的氮化硼纳米片，氮化硼纳米片的比表面积大，对硅橡胶基体具有一定的补强作用，且氮化硼纳米片在硅橡胶基体中容易形成导热通路，可以显著降低导热填料的用量，进而可以降低硅橡胶复合材料的密度；
2)本发明的导热吸波硅橡胶复合材料中添加有负载有镍锌铁氧体颗粒的片状石墨烯和负载有镍锌铁氧体颗粒的氮化硼纳米片，镍锌铁氧体颗粒原位生长在片状石墨烯和氮化硼纳米片的片层表面，通过调控镍锌铁氧体颗粒中的锌、锰、铁等的元素组成和改变生长在纳米片上的镍锌铁氧体颗粒的含量，便可以调控电磁参数，实现阻抗匹配，可以充分利用石墨烯的介电损耗和镍锌铁氧体的磁损耗，显著提高硅橡胶复合材料的吸波性能；
3)本发明的导热吸波硅橡胶复合材料具有优异的柔性和弹性，且硬度可调，既可以加工成不同厚度的导热吸波片材，也可以灌装成导热吸波凝胶，便于实现自动点胶操作，使用十分方便；
4)本发明的导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法简单，生产成本低，适合进行大规模生产。
附图说明
图1为实施例1中的导热吸波填料的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种导热吸波硅橡胶复合材料，其原料组成如下表所示：
表1一种导热吸波硅橡胶复合材料的原料组成表
原料 质量份数
乙烯基硅油(粘度5000mPa·s) 100
含氢硅油(含氢量0.1％) 1
导热吸波填料 100
甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物 0.2
乙炔基环已醇 0.02
注：
导热吸波填料通过以下方法制备得到：
1)将1质量份的六方氮化硼和0.01质量份的氯化锂分散在30质量份的异丙醇水溶液(水、异丙醇的质量比为5:1)中，再将得到的混合液加入高压反应釜中，再将高压反应釜放入烘箱，180℃保温2h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，再100℃干燥3h，得到氮化硼纳米片；
2)将氮化硼纳米片、片状石墨烯、硫酸镍、氯化锌和硫酸铁分散在水中，镍离子、锌离子和铁离子的摩尔比为0.3:0.7:2，再30℃下超声分散40min，超声功率为300W，再加入氨水将混合液的pH调节至11后加入高压反应釜，再将高压反应釜放入烘箱，200℃保温6h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，100℃真空干燥3h，研磨15min，即得导热吸波填料(氮化硼纳米片、片状石墨烯和镍锌铁氧体颗粒的质量比为1:2:10，氮化硼纳米片的直径为2μm～5μm，片状石墨烯的直径为1μm～5μm，镍锌铁氧体颗粒的粒径为20nm～200nm，镍锌铁氧体的化学式为Ni0.3Zn0.7Fe2O4)。
本实施例的导热吸波填料的扫描电镜(SEM)图如图1所示。
由图1可知：镍锌铁氧体颗粒生长在纳米片层表面。
上述导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅油、含氢硅油、导热吸波填料、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物和乙炔基环已醇混合均匀，抽真空脱泡，再将混合物料加入平板硫化机，在温度180℃、压力10MPa的条件下硫化5min，即得导热吸波硅橡胶复合材料。
实施例2：
一种导热吸波硅橡胶复合材料，其原料组成如下表所示：
表2一种导热吸波硅橡胶复合材料的原料组成表
原料 质量份数
乙烯基硅油(粘度5000mPa·s) 100
含氢硅油(含氢量0.1％) 2
导热吸波填料 50
甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物 0.1
乙炔基环已醇 0.01
注：
导热吸波填料通过以下方法制备得到：
1)将1质量份的六方氮化硼和0.01质量份的氯化锂分散在30质量份的异丙醇水溶液(水、异丙醇的质量比为5:1)中，再将得到的混合液加入高压反应釜中，再将高压反应釜放入烘箱，180℃保温2h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤5次，再100℃干燥3h，得到氮化硼纳米片；
2)将氮化硼纳米片、片状石墨烯、硫酸镍、氯化锌和硫酸铁分散在水中，镍离子、锌离子和铁离子的摩尔比为0.3:0.7:2，再50℃下超声分散20min，超声功率为500W，再加入氨水将混合液的pH调节至11后加入高压反应釜，再将高压反应釜放入烘箱，180℃保温6h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，100℃真空干燥2h，研磨20min，即得导热吸波填料(氮化硼纳米片、片状石墨烯和镍锌铁氧体颗粒的质量比为1:2:10，氮化硼纳米片的直径为2μm～10μm，片状石墨烯的直径为5μm～10μm，镍锌铁氧体颗粒的粒径为20nm～200nm，镍锌铁氧体的化学式为Ni0.3Zn0.7Fe2O4)。
上述导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅油、含氢硅油、导热吸波填料、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物和乙炔基环已醇混合均匀，抽真空脱泡，再将混合物料加入平板硫化机，在温度150℃、压力10MPa的条件下硫化20min，即得导热吸波硅橡胶复合材料。
实施例3：
一种导热吸波硅橡胶复合材料，其原料组成如下表所示：
表3一种导热吸波硅橡胶复合材料的原料组成表
原料 质量份数
乙烯基硅油(粘度1000mPa·s) 100
含氢硅油(含氢量0.2％) 2
导热吸波填料 100
甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物 0.2
3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇 0.01
注：
导热吸波填料通过以下方法制备得到：
1)将1质量份的六方氮化硼和0.01质量份的氯化锂分散在30质量份的异丙醇水溶液(水、异丙醇的质量比为5:1)中，再将得到的混合液加入高压反应釜中，再将高压反应釜放入烘箱，180℃保温2h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，再100℃干燥3h，得到氮化硼纳米片；
2)将氮化硼纳米片、片状石墨烯、六水合二氯化镍、硫酸锌和硝酸铁分散在水中，镍离子、锌离子和铁离子的摩尔比为0.7:0.3:2，再30℃下超声分散40min，超声功率为300W，再加入氨水将混合液的pH调节至11后加入高压反应釜，再将高压反应釜放入烘箱，200℃保温6h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，120℃真空干燥1h，研磨15min，即得导热吸波填料(氮化硼纳米片、片状石墨烯和镍锌铁氧体颗粒的质量比为1:2:10，氮化硼纳米片的直径为2μm～12μm，片状石墨烯的直径为2μm～8μm，镍锌铁氧体颗粒的粒径为20nm～200nm，镍锌铁氧体的化学式为Ni0.7Zn0.3Fe2O4)。
上述导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅油、含氢硅油、导热吸波填料、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物和3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇混合均匀，抽真空脱泡，再将混合物料加入平板硫化机，在温度180℃、压力8MPa的条件下硫化10min，即得导热吸波硅橡胶复合材料。
实施例4：
一种导热吸波硅橡胶复合材料，其原料组成如下表所示：
表4一种导热吸波硅橡胶复合材料的原料组成表
原料 质量份数
乙烯基硅油(粘度1000mPa·s) 100
含氢硅油(含氢量0.2％) 3
导热吸波填料 100
甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物 0.1
乙炔基环已醇 0.01
注：
导热吸波填料通过以下方法制备得到：
1)将1质量份的六方氮化硼和0.01质量份的氯化锂分散在30质量份的异丙醇水溶液(水、异丙醇的质量比为5:1)中，再将得到的混合液加入高压反应釜中，再将高压反应釜放入烘箱，180℃保温2h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，再100℃干燥3h，得到氮化硼纳米片；
2)将氮化硼纳米片、片状石墨烯、硫酸镍、氯化锌和硫酸铁分散在水中，镍离子、锌离子和铁离子的摩尔比为0.3:0.7:2，再30℃下超声分散40min，超声功率为300W，再加入氨水将混合液的pH调节至11后加入高压反应釜，再将高压反应釜放入烘箱，200℃保温6h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，100℃真空干燥3h，研磨20min，即得导热吸波填料(氮化硼纳米片、片状石墨烯和镍锌铁氧体颗粒的质量比为5:1:10，氮化硼纳米片的直径为2μm～15μm，片状石墨烯的直径为1μm～8μm，镍锌铁氧体颗粒的粒径为20nm～200nm，镍锌铁氧体的化学式为Ni0.3Zn0.7Fe2O4)。
上述导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅油、含氢硅油、导热吸波填料、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物和乙炔基环已醇混合均匀，抽真空脱泡，再将混合物料加入平板硫化机，在温度100℃、压力10MPa的条件下硫化60min，即得导热吸波硅橡胶复合材料。
实施例5：
一种导热吸波硅橡胶复合材料，其原料组成如下表所示：
表5一种导热吸波硅橡胶复合材料的原料组成表
原料 质量份数
乙烯基硅油(粘度1000mPa·s) 100
含氢硅油(含氢量0.2％) 1
导热吸波填料 100
甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物 0.1
乙炔基环已醇 0.01
注：
导热吸波填料通过以下方法制备得到：
1)将1质量份的六方氮化硼和0.01质量份的氯化铵分散在30质量份的异丙醇水溶液(水、异丙醇的质量比为5:1)中，再将得到的混合液加入高压反应釜中，再将高压反应釜放入烘箱，180℃保温2h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，再100℃干燥3h，得到氮化硼纳米片；
2)将氮化硼纳米片、片状石墨烯、硫酸镍、氯化锌和硫酸铁分散在水中，镍离子、锌离子和铁离子的摩尔比为0.3:0.7:2，再30℃下超声分散40min，超声功率为300W，再加入氨水将混合液的pH调节至11后加入高压反应釜，再将高压反应釜放入烘箱，200℃保温6h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，100℃真空干燥1h，研磨15min，即得导热吸波填料(氮化硼纳米片、片状石墨烯和镍锌铁氧体颗粒的质量比为1:5:30，氮化硼纳米片的直径为2μm～15μm，片状石墨烯的直径为1μm～8μm，镍锌铁氧体颗粒的粒径为20nm～200nm，镍锌铁氧体的化学式为Ni0.3Zn0.7Fe2O4)。
上述导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅油、含氢硅油、导热吸波填料、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物和乙炔基环已醇混合均匀，抽真空脱泡，再将混合物料加入平板硫化机，在温度180℃、压力10MPa的条件下硫化10min，即得导热吸波硅橡胶复合材料。
实施例6：
一种导热吸波硅橡胶复合材料，其原料组成如下表所示：
表6一种导热吸波硅橡胶复合材料的原料组成表
原料 质量份数
乙烯基硅油(粘度1000mPa·s) 100
含氢硅油(含氢量0.2％) 1
导热吸波填料 90
甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物 0.1
3,5-二甲基-1-己炔-3-醇 0.01
注：
导热吸波填料通过以下方法制备得到：
1)将1质量份的六方氮化硼和0.05质量份的氯化锂分散在48质量份的异丙醇水溶液(水、异丙醇的质量比为5:1)中，再将得到的混合液加入高压反应釜中，再将高压反应釜放入烘箱，180℃保温6h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤5次，再100℃干燥3h，得到氮化硼纳米片；
2)将氮化硼纳米片、片状石墨烯、硫酸镍、氯化锌和硫酸铁分散在水中，镍离子、锌离子和铁离子的摩尔比为0.3:0.7:2，再30℃下超声分散40min，超声功率为300W，再加入氨水将混合液的pH调节至11后加入高压反应釜，再将高压反应釜放入烘箱，200℃保温6h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，100℃真空干燥1h，研磨15min，即得导热吸波填料(氮化硼纳米片、片状石墨烯和镍锌铁氧体颗粒的质量比为1:5:30，氮化硼纳米片的直径为2μm～15μm，片状石墨烯的直径为1μm～10μm，镍锌铁氧体颗粒的粒径为20nm～200nm，镍锌铁氧体的化学式为Ni0.3Zn0.7Fe2O4)。
上述导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅油、含氢硅油、导热吸波填料、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇混合均匀，抽真空脱泡，再将混合物料加入平板硫化机，在温度180℃、压力10MPa的条件下硫化10min，即得导热吸波硅橡胶复合材料。
对比例1：
一种硅橡胶复合材料，其原料组成如下表所示：
表7一种硅橡胶复合材料的原料组成表
原料 质量份数
乙烯基硅油(粘度1000mPa·s) 100
含氢硅油(含氢量0.2％) 1
六方氮化硼 5.6
片状石墨烯(直径1μm～5μm) 28
镍锌铁氧体颗粒 56
铂-四氢呋喃络合物 0.1
乙炔基环已醇 0.01
注：
镍锌铁氧体颗粒通过以下方法制备得到：
将硫酸镍、氯化锌和硫酸铁分散在水中，镍离子、锌离子和铁离子的摩尔比为0.3:0.7:2，再加入氨水将混合液的pH调节至11后加入高压反应釜，再将高压反应釜放入烘箱，200℃保温6h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，100℃真空干燥1h，研磨15min，即得镍锌铁氧体颗粒(粒径为20nm～200nm，镍锌铁氧体的化学式为Ni0.3Zn0.7Fe2O4)。
上述硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅油、含氢硅油、六方氮化硼、片状石墨烯、镍锌铁氧体颗粒、铂-四氢呋喃络合物和乙炔基环已醇混合均匀，抽真空脱泡，再将混合物料加入平板硫化机，在温度180℃、压力10MPa的条件下硫化5min，即得硅橡胶复合材料。
对比例2：
一种硅橡胶复合材料，其原料组成如下表所示：
表8一种硅橡胶复合材料的原料组成表
Figure BDA0003370360870000101
Figure BDA0003370360870000111
注：
镍锌铁氧体颗粒通过以下方法制备得到：
将硫酸镍、氯化锌和硫酸铁分散在水中，镍离子、锌离子和铁离子的摩尔比为0.3:0.7:2，再加入氨水将混合液的pH调节至11后加入高压反应釜，再将高压反应釜放入烘箱，200℃保温6h，再将反应液冷却至室温后进行过滤，滤得的固体用去离子水洗涤3次，120℃真空干燥1h，研磨15min，即得镍锌铁氧体颗粒(粒径为20nm～200nm，镍锌铁氧体的化学式为Ni0.3Zn0.7Fe2O4)。
上述硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅油、含氢硅油、镍锌铁氧体颗粒、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物和乙炔基环已醇混合均匀，抽真空脱泡，再将混合物料加入平板硫化机，在温度180℃、压力10MPa的条件下硫化5min，即得硅橡胶复合材料。
对比例3：
一种硅橡胶复合材料，其原料组成如下表所示：
表9一种硅橡胶复合材料的原料组成表
原料 质量份数
乙烯基硅油(粘度1000mPa·s) 100
含氢硅油(含氢量0.2％) 1
六方氮化硼 90
甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物 0.1
3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇 0.01
上述硅橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
将乙烯基硅油、含氢硅油、六方氮化硼、甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物和3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇混合均匀，抽真空脱泡，再将混合物料加入平板硫化机，在温度180℃、压力10MPa的条件下硫化10min，即得硅橡胶复合材料。
性能测试：
对实施例1～6和对比例1～3的硅橡胶复合材料进行性能测试，测试结果如下表所示：
表10实施例1～6和对比例1～3的硅橡胶复合材料的性能测试结果
Figure BDA0003370360870000121
注：
硅橡胶复合材料的吸波性能通过矢量网络分析仪测试，用冲孔器冲出内径3.04mm、外径7mm的同心圆环样品，通过同轴法测试硅橡胶复合材料的复介电常数和复磁导率，测试频率范围为2GHz～18GHz，根据传输线理论，可以使用给定频率下吸收体的复介电常数和复磁导率以及吸波材料的厚度来计算反射损耗，单层吸收体的反射损耗由公式(1)算出：
Figure BDA0003370360870000122
其中，Z0为自由空间阻抗，约为377，Zin为标准化输入阻抗，计算式如公式(2)所示：
Figure BDA0003370360870000123
公式(2)中，f、d和c分别表示频率、样品厚度和光速。
由表10可知：
1)对比例1中添加的是未剥离的氮化硼(六方氮化硼)、片状石墨烯和镍锌铁氧体颗粒，得到的硅橡胶复合材料不仅热导率较低，且吸波性能也较差；
2)对比例2中仅添加镍锌铁氧体颗粒，由于镍锌铁氧体颗粒的导热性能较差，所以得到的硅橡胶复合材料的热导率极低；
3)对比例3中仅添加六方氮化硼，由于六方氮化硼的热导率一般，且六方氮化硼是透波材料，所以得到的硅橡胶复合材料基本没有吸波性能；
4)实施例1～6中添加有由负载有镍锌铁氧体颗粒的片状石墨烯和负载有镍锌铁氧体颗粒的氮化硼纳米片组成的导热吸波填料，得到的硅橡胶复合材料具有优异的导热性能和吸波性能；
5)实施例2与实施例1相比，导热吸波填料的用量减少，所以得到的硅橡胶复合材料的热导率、最小反射损耗和吸收频宽均有所下降；
6)实施例3中改变了镍锌铁氧体中三种不同元素的组成，发现增加铁氧体中镍元素的百分含量有利于降低得到的硅橡胶复合材料的最小反射损耗，增加吸收频宽，提高吸波性能；
7)实施例4中调节了氮化硼与石墨烯的配比，发现当氮化硼在复合粉体中所占质量百分比增大时，大量剥离的氮化硼纳米片显著提高了硅橡胶复合材料的导热性能；
8)实施例5中增加了镍锌铁氧体颗粒在导热吸波填料中的质量百分含量，大量纳米级的铁氧体附着在氮化硼纳米片和石墨烯片层表面，提高了硅橡胶复合材料的磁损耗，得到的硅橡胶复合材料的吸收频宽最大可达5.3GHz；
9)实施例6中延长了六方氮化硼的剥离时间，并提高了插层剂氯化锂的浓度，可以获得更多的氮化硼纳米片，得到的硅橡胶复合材料的热导率有所提高；
综上可知，本发明的硅橡胶导热吸波复合材料具有优异的导热性能和吸波性能，这是因为六方氮化硼被充分剥离以后比表面积显著增大，在硅橡胶基体中更加容易形成导热通路，改善了导热性能，而且，氮化硼纳米片和片状石墨烯与镍锌铁氧体颗粒复合有利于改善阻抗匹配，增强介电损耗和磁损耗，因此能够获得更加优异的吸波性能，此外，该硅橡胶导热吸波复合材料中导热填料和吸波填料的用量少，制备过程简便，安全环保，硅橡胶导热吸波复合材料还具有良好的弹性和力学性能，不仅可以做成导热吸波硅橡胶垫片，贴合在需要导热吸波的产品底部，而且还可以制成导热吸波硅凝胶，对电子通讯设备进行灌封，因而该硅橡胶导热吸波复合材料可以广泛应用在电子电器、5G通讯、新能源汽车、动力电池等领域。
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 (6)

1.一种导热吸波硅橡胶复合材料，其特征在于，其由以下质量份的原料制成：
乙烯基硅油：100份；
含氢硅油：1份～5份；
导热吸波填料：50份～100份；
铂催化剂：0.1份～0.5份；
抑制剂：0.001份～0.02份；
所述导热吸波填料由负载有镍锌铁氧体颗粒的片状石墨烯和负载有镍锌铁氧体颗粒的氮化硼纳米片组成；
所述导热吸波填料中片状石墨烯、氮化硼纳米片、镍锌铁氧体颗粒的质量比为1～5:1～5:10～30；
所述片状石墨烯的直径为1μm～10μm；
所述氮化硼纳米片的直径为2μm～30μm；
所述镍锌铁氧体的化学式为NixZn1-xFe2O4，0.3≤x≤0.7；
所述镍锌铁氧体颗粒的粒径为20nm～200nm。
2.根据权利要求1所述的导热吸波硅橡胶复合材料，其特征在于：所述乙烯基硅油的粘度为1000mPa·s～5000mPa·s；所述含氢硅油的含氢量为0.1％～1.0％。
3.根据权利要求1或2所述的导热吸波硅橡胶复合材料，其特征在于：所述导热吸波填料通过以下方法制备得到：先将六方氮化硼剥离制成氮化硼纳米片，再将氮化硼纳米片、片状石墨烯、镍盐、锌盐和铁盐分散在水中并调节pH至10～11，再进行水热反应，即得导热吸波填料。
4.根据权利要求1或2所述的导热吸波硅橡胶复合材料，其特征在于：所述铂催化剂为甲基乙烯基硅氧烷-铂络合物、氯铂酸的异丙醇溶液、铂-四氢呋喃络合物、铂-乙烯基络合物中的至少一种；所述抑制剂为乙炔基环己醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇中的至少一种。
5.权利要求1～4中任意一项所述的导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将乙烯基硅油、含氢硅油、导热吸波填料、铂催化剂和抑制剂混合均匀，再进行脱泡和硫化，即得导热吸波硅橡胶复合材料。
6.根据权利要求5所述的导热吸波硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述硫化在温度100℃～180℃、压力6MPa～10MPa的条件下进行，硫化时间为5min～60min。
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