一種金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料及其制備方法，屬于有機(jī)硅高分子材料 改性、散熱材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)硅產(chǎn)品是以硅一氧（Si - 0)鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的，所以有機(jī)硅產(chǎn)品具有熱穩(wěn)定 性高、耐候性高、電器絕緣性能、低表面張力和低表面能、生理惰性等特點(diǎn)，由于有機(jī)硅具有 上述這些優(yōu)異的性能，因此它的應(yīng)用范圍非常廣泛。它不僅作為航空、尖端技術(shù)、軍事技術(shù) 部門的特種材料使用，而且也用于國民經(jīng)濟(jì)各部門，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)到：建筑、電子電氣、紡 織、汽車、機(jī)械、皮革造紙、化工輕工、金屬和油漆、醫(yī)藥醫(yī)療等。
[0003] 國內(nèi)外研宄者對(duì)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料進(jìn)行了大量的研發(fā)和改性，逐漸形成一系列導(dǎo)熱 硅材料，如導(dǎo)熱硅膠片、灌封膠、導(dǎo)熱硅脂等。近年來采用無機(jī)填料(玻璃纖維、碳纖維、晶須 等)制備超高導(dǎo)熱復(fù)合材料的研宄越來越受到關(guān)注，并將其廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)。金屬由于 具有熱傳導(dǎo)率高，耐高溫、強(qiáng)度高，易表面處理的優(yōu)點(diǎn)，與有機(jī)硅復(fù)合后使聚合物體系導(dǎo)熱 性能得到很大的提高，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
[0004] 同時(shí)，在電子封裝和計(jì)算機(jī)芯片方面，設(shè)備的幾何尺寸不斷減小，能量輸出卻不斷 增加，使得導(dǎo)熱絕緣材料的研宄在這一領(lǐng)域變得越來越重要。通用導(dǎo)熱材料易加工成型、價(jià) 格低廉，但是熱導(dǎo)率較低。通過在有機(jī)硅材料中添加高熱導(dǎo)率的功能填料，如氮化鋁、氮化 硼、氧化鎂和氧化鋁等，可望顯著提高聚合物的導(dǎo)熱性能，同時(shí)又能保持聚合物的絕緣性 能。
[0005] 迄今為止，眾多專利已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了導(dǎo)熱硅膠的制備及其性能，但添加一定比例金屬 材料，并采用有機(jī)硅樹脂為基體、高導(dǎo)熱填料，通過壓延制備金屬增強(qiáng)導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料情 況在國內(nèi)卻極少。因此，開發(fā)一種金屬增強(qiáng)導(dǎo)熱材料意義重大，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料及制備方法，該導(dǎo)熱材料由有 機(jī)硅樹脂、金屬、導(dǎo)熱劑、催化劑、固化劑、偶聯(lián)劑、阻燃劑，經(jīng)過表面處理、真空密煉、壓延等 工藝制成，通過添加金屬、導(dǎo)熱劑粉體，可提高材料的導(dǎo)熱系數(shù)的同時(shí)增加其力學(xué)性能，獲 得力學(xué)性能優(yōu)異、導(dǎo)熱效果優(yōu)良的導(dǎo)熱復(fù)合材料，可廣泛應(yīng)用于電子、汽車、LED燈具等電子 傳熱領(lǐng)域。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料由以下重量份數(shù)的組分組 成：有機(jī)硅樹脂5~20份、金屬15~45份、導(dǎo)熱劑20~80份、催化劑0. 1~2份、固化劑0. 1~2 份、偶聯(lián)劑2~10份、阻燃劑0. 1~5份，采用以下步驟制備： (1) 利用偶聯(lián)劑對(duì)導(dǎo)熱劑進(jìn)行表面處理，使導(dǎo)熱劑表面均勻包覆一層偶聯(lián)劑； (2) 經(jīng)過表面處理的導(dǎo)熱劑和有機(jī)硅樹脂、金屬、阻燃劑裝入密煉機(jī)真空密煉1?2個(gè) 時(shí)； (3)將步驟（2)制得混合物、催化劑、固化劑分別加入分散攪拌機(jī)，攪拌0. 5?2小時(shí)， 經(jīng)過除氣后，經(jīng)壓延制得片狀的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料； 其中，所述金屬為球形鋁粉、銅粉中的一種或兩種的混合物。
[0008] 優(yōu)選的，所述金屬為球形鋁粉，粒度為5~200微米。
[0009] 所述導(dǎo)熱劑為滑石粉、氧化鋁、氧化硅、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈣、氮化鋁、氮化硼、 碳化硅、導(dǎo)熱石墨、碳纖維、碳納米管中的一種或幾種進(jìn)行復(fù)配。
[0010] 所述導(dǎo)熱劑優(yōu)選氮化硼或氧化鋁。
[0011] 所述的催化劑為鉑金催化劑。
[0012] 所述的固化劑為含氫娃油；優(yōu)選含氫娃油的含氫量在0. 1?1. 0%。
[0013] 所述的表面處理方法可以是將偶聯(lián)劑與導(dǎo)熱劑直接混合一定的時(shí)間或是將偶聯(lián) 劑采用噴霧的方式加入到導(dǎo)熱劑中，使得導(dǎo)熱劑表面均勻包覆一層偶聯(lián)劑。
[0014] 所述偶聯(lián)劑優(yōu)選硅烷類或有機(jī)硅類偶聯(lián)劑。
[0015] 所述有機(jī)硅樹脂優(yōu)選透明粘稠的液體有機(jī)硅。
[0016] 本發(fā)明基于有機(jī)硅樹脂的表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基 本性質(zhì)，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味 以及生理惰性等優(yōu)異特性，結(jié)合金屬優(yōu)異的熱性能，通過將金屬粉末與有機(jī)硅樹脂進(jìn)行復(fù) 合，提高有機(jī)硅材料的導(dǎo)熱性能的同時(shí)，增強(qiáng)其力學(xué)性能，；通過添加復(fù)配導(dǎo)熱劑，顯著提高 其材料的導(dǎo)熱性能，可為需求日益旺盛的LED及電子傳熱領(lǐng)域提供更高效實(shí)用的有機(jī)硅導(dǎo) 熱材料。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，這些實(shí)施例僅用來說明本發(fā)明，并 不限制本發(fā)明的范圍。
[0018] 實(shí)施例1采用以下配方制備本發(fā)明的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料：有機(jī)硅樹脂15 份、粒度為100微米的球形金屬鋁粉15份、氮化硼71. 5份、鉑金催化劑0.2份、含氫量 〇. 5%的含氫硅油0. 3份、硅烷偶聯(lián)劑3份、阻燃劑1份。
[0019] 實(shí)施例2采用以下配方制備本發(fā)明的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料：有機(jī)硅樹脂15 份、粒度為100微米的球形金屬鋁粉20份、氮化硼61. 5份、鉑金催化劑0.2份、固化劑含 氫量0. 5%的含氫娃油0. 3份、娃燒偶聯(lián)劑3份、阻燃劑1份。
[0020] 實(shí)施例3采用以下配方制備本發(fā)明的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料：有機(jī)硅樹脂15 份、粒度為100微米的球形金屬鋁粉30份、氮化硼51. 5份、鉑金催化劑0.2份、固化劑含 氫量0. 5%的含氫娃油0. 3份、娃燒偶聯(lián)劑3份、阻燃劑1份。
[0021] 實(shí)施例4采用以下配方制備本發(fā)明的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料：有機(jī)硅樹脂15 份、粒度為100微米的球形金屬鋁粉40份、氮化硼41. 5份、鉑金催化劑0.2份、含氫量 〇. 5%的含氫硅油0. 3份、硅烷偶聯(lián)劑3份、阻燃劑1份。
[0022] 實(shí)施例1~4采用如下相同的制備方法： (1) 將偶聯(lián)劑對(duì)導(dǎo)熱劑進(jìn)行表面處理，使導(dǎo)熱劑表面均勻包覆一層偶聯(lián)劑； (2) 經(jīng)過表面處理的導(dǎo)熱劑和有機(jī)硅樹脂、金屬、阻燃劑裝入密煉機(jī)真空密煉2小時(shí)； (3)將步驟（2)制得混合物、催化劑、固化劑分別加入分散攪拌機(jī)，攪拌1個(gè)小時(shí)，經(jīng)過除氣 后，經(jīng)壓延制得。
[0023] 對(duì)實(shí)施例1~4制得的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料在相同環(huán)境溫度下進(jìn)行性能檢測(cè)， 結(jié)果如下表所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料，其特征在于：由以下重量份數(shù)的組分組成：有機(jī)硅 樹脂5~20份、金屬15~45份、導(dǎo)熱劑20~80份、催化劑0. 1~2份、固化劑0. 1~2份、偶聯(lián)劑 2~10份、阻燃劑0. 1~5份，采用以下步驟制備： (1) 利用偶聯(lián)劑對(duì)導(dǎo)熱劑進(jìn)行表面處理，使導(dǎo)熱劑表面均勻包覆一層偶聯(lián)劑； (2) 經(jīng)過表面處理的導(dǎo)熱劑和有機(jī)硅樹脂、金屬、阻燃劑裝入密煉機(jī)真空密煉1?2小 時(shí)；（3)將步驟（2)制得混合物、催化劑、固化劑分別加入分散攪拌機(jī)，攪拌0. 5?2小時(shí)， 經(jīng)過除氣后，經(jīng)壓延制得片狀的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料； 其中，所述金屬為球形鋁粉、銅粉中的一種或兩種的混合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料，其特征在于：所述金屬為粒度為 5~200微米的球形鋁粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料，其特征在于：所述導(dǎo)熱劑為滑石 粉、氧化鋁、氧化硅、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈣、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、導(dǎo)熱石墨、碳纖維、碳 納米管中的一種或幾種進(jìn)行復(fù)配。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料，其特征在于：所述導(dǎo)熱劑為氮化 硼或氧化鋁。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料，其特征在于：所述催化劑為鉑金 催化劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料，其特征在于：所述固化劑為含氫 硅油。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料，其特征在于：所述固化劑為 含氫量在〇. 1?1. 〇%的含氫娃油。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬增強(qiáng)有機(jī)硅導(dǎo)熱材料及其制備方法，該導(dǎo)熱材料是由有機(jī)硅樹脂5~20份、金屬15~45份、導(dǎo)熱劑 20~80份、催化劑 0.1~2份、固化劑 0.1~2份、偶聯(lián)劑2~10份、阻燃劑0.1~5份，經(jīng)過表面處理、真空密煉、壓延等工藝制成，本發(fā)明通過在配方中添加金屬、導(dǎo)熱劑粉體，可在提高有機(jī)硅材料的導(dǎo)熱系數(shù)的同時(shí)增加其力學(xué)性能，獲得力學(xué)性能優(yōu)異、導(dǎo)熱效果優(yōu)良的導(dǎo)熱復(fù)合材料，可廣泛應(yīng)用于電子、汽車、LED燈具等電子傳熱領(lǐng)域。
【IPC分類】C08K9-06, C08K3-22, C08K13-06, C08L83-04, C08K3-08, C08K3-38
【公開號(hào)】CN104530709
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410774558
【發(fā)明人】楊永佳, 張彥兵, 楊小義
【申請(qǐng)人】惠州力王佐信科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日