本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種抗靜電導(dǎo)熱有機(jī)硅膠黏劑。
背景技術(shù)：
在電子元器件與散熱器之間通常存在一些間隙，這些間隙使得電子元器件的熱量無(wú)法及時(shí)有效地散除，從而發(fā)生故障。而導(dǎo)熱墊片可以有效地填補(bǔ)這些空隙，提高散熱效率，因此，導(dǎo)熱墊片是電子元器件散熱的關(guān)鍵組件。目前，導(dǎo)熱墊片大多以硅膠為主要材料，并向其中添加導(dǎo)熱顆粒來(lái)制備。然而，單一的顆粒存在導(dǎo)熱效果較差的問(wèn)題。
另外，硅膠墊片存在容易吸附灰塵的缺點(diǎn)，灰塵的存在不僅會(huì)影響電子元器件的使用壽命，并且長(zhǎng)時(shí)間使用后亦會(huì)影響其導(dǎo)熱效果。
石墨烯是已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過(guò)15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只有約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種抗靜電導(dǎo)熱有機(jī)硅膠黏劑。具體地說(shuō)，首先，針對(duì)單一顆粒導(dǎo)熱效果較差的問(wèn)題，采用不同粒徑、形狀、種類(lèi)的導(dǎo)熱材料混合后填充，使其在硅膠中達(dá)到較高程度的堆砌度，提高導(dǎo)熱率。其次，在硅膠中加入適量的抗靜電粒子以有效改善硅膠墊片容易吸附灰塵的缺點(diǎn)。最后，由于石墨烯的電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此將其作為填料加入硅膠中，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)經(jīng)表面改性處理的石墨烯不僅可以有效提高產(chǎn)品的導(dǎo)熱率，還能起到良好的抗靜電作用。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種抗靜電導(dǎo)熱有機(jī)硅膠黏劑。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種抗靜電導(dǎo)熱有機(jī)硅膠黏劑，其中，所述的有機(jī)硅膠黏劑由以下重量份的原料組成：100份兩端具有可水解基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷、0.05-900份導(dǎo)熱填料、1-50份交聯(lián)劑、1-5份催化劑、30-100份其他填料以及0-5份其他添加劑。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述的有機(jī)硅膠黏劑以單組分形式存在。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述的兩端具有可水解基團(tuán)的有機(jī)硅氧烷為含有端羥基的聚二甲基硅氧烷。作為優(yōu)選，含有端羥基的聚二甲基硅氧烷為α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷。作為優(yōu)選，α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷的粘度為1000-80000mPa·s，進(jìn)一步地，粘度為5000-20000mPa·s。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述的導(dǎo)熱填料包括選自氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化硅、氮化硼和氮化鋁以及改性碳納米管、改性石墨烯中的至少一種，改性碳納米管、改性石墨烯的重量份為0.05-5份(每100份兩端具有可水解基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷)，氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化硅、氮化硼和氮化鋁重量份為100-900份(每100份兩端具有可水解基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷)。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述的導(dǎo)熱填料由不同形狀、不同粒徑的材料組合而成。作為優(yōu)選，粒徑為0.5-50μm。進(jìn)一步地，粒徑為10-40μm。粒子形狀包括球形、片狀、晶須狀等。作為優(yōu)選，選用球形粒子與其他形狀粒子配合使用。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述的導(dǎo)熱填料中所述的改性碳納米管和所述的改性石墨烯為將碳納米管和石墨烯經(jīng)過(guò)KH550、KH560、KH602硅烷偶聯(lián)劑中的至少一種的改性處理。作為優(yōu)選，預(yù)處理時(shí)硅烷偶聯(lián)劑的添加量為碳納米管和石墨烯質(zhì)量的1-20％，進(jìn)一步地，硅烷偶聯(lián)劑添加量為2-10％。作為優(yōu)選，改性后的碳納米管和石墨烯的重量份為0.05-5份(每100份兩端具有可水解基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷)，進(jìn)一步地，重量份為0.5-3份。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述的交聯(lián)劑包括脫酮肟型交聯(lián)劑、脫醇型交聯(lián)劑、脫乙酸型交聯(lián)劑、脫丙酮型交聯(lián)劑、脫酰胺型或脫羥胺型交聯(lián)劑。作為優(yōu)選，交聯(lián)劑添加量為1-50份(每100份兩端具有可水解基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷)，進(jìn)一步地，添加量為5-25份。
作為優(yōu)選，所述的脫酮肟型交聯(lián)劑包括甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷等。所述的脫醇型交聯(lián)劑包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷等。所述的脫乙酸型交聯(lián)劑包括甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷，為改善與基材的粘結(jié)性可將甲基三乙酰氧基硅烷與二叔丁氧基二乙酰氧基硅烷并用。所述的脫丙酮型交聯(lián)劑為烯丙氧基硅烷。所述的脫酰胺型或脫羥胺型交聯(lián)劑為含有三個(gè)酰胺基以上的硅烷或硅氧烷。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述的催化劑包括有機(jī)錫類(lèi)催化劑、鈦酸酯及其配合物催化劑。所述的有機(jī)錫類(lèi)催化劑包括二羥酸二烷基錫、二烷基二芳氧基錫、二羥酸亞錫、二月桂酸二丁基錫等。所述的鈦酸酯及其配合物催化劑包括單烷氧基型鈦酸酯、多烷氧基鈦酸酯、二烷基鈦雙(β-二酮酯)配合物、鈦酸二元醇酯β-二酮配合物等。作為優(yōu)選，催化劑添加量為1-10份(每100份兩端具有可水解基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷)，進(jìn)一步地，添加量為1-5份。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述的其他填料為納米碳酸鈣、硅藻土、硅微粉。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，所述的其他添加劑包括著色劑、附著力促進(jìn)劑、擴(kuò)鏈劑。所述的著色劑包括鈦白粉、炭黑等。所述的附著力促進(jìn)劑包括N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、KH560等。所述的擴(kuò)鏈劑為含有兩個(gè)酰胺基的硅烷或硅氧烷，可降低硅橡膠模量，提高伸長(zhǎng)率。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，本發(fā)明的抗靜電導(dǎo)熱有機(jī)硅膠黏劑其粘度不大于300000mPa·s，進(jìn)一步地，粘度為100000-200000mPa·s。
有益效果：
1、本發(fā)明提供了一種抗靜電導(dǎo)熱有機(jī)硅膠黏劑，以單組分形式存在，由兩端具有可水解基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷、導(dǎo)熱填料、交聯(lián)劑和催化劑以及其他添加劑組成；
2、導(dǎo)熱填料采用不同粒徑、形狀、種類(lèi)的導(dǎo)熱材料混合后填充，使其在硅膠中達(dá)到較高程度的堆砌度，相對(duì)于單一的導(dǎo)熱顆粒能夠有效提高導(dǎo)熱率；
3、導(dǎo)熱填料中包含經(jīng)表面改性處理的碳納米管，加入后進(jìn)一步有效提高導(dǎo)熱率，具有一定的抗靜電性；
4、導(dǎo)熱填料中包含經(jīng)表面改性處理的石墨烯，少量加入后整體的導(dǎo)熱率即可大幅提升，電阻率低，具有良好的抗靜電性；
5、本發(fā)明的單組分有機(jī)硅膠黏劑在加入大量填料后仍具有良好的可操作性和觸變性，可用于不同熱膨脹率材料的粘接，其抗靜電性可以防止電子元器件等受到靜電破壞，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。
除特別注明外，以下實(shí)施例中使用的原料均市售可得。
以下實(shí)施例中使用的的碳納米管和石墨烯的改性方法為本領(lǐng)域常規(guī)方法，具體如下：
1)稱(chēng)取1g碳納米管或石墨烯置于200mL濃硫酸與濃硝酸(體積比為3:1)的混酸溶液中氧化，加熱至60℃攪拌8-10h后，減壓抽濾并洗滌至中性，真空烘箱干燥備用；
2)稱(chēng)取1g氧化后的碳納米管或石墨烯置于200mL去離子水中分散30min后加入0.025-0.5g的硅烷偶聯(lián)劑甲醇溶液(硅烷偶聯(lián)劑可選用KH550、KH560、KH602等，溶劑為甲醇，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)40％)，攪拌均勻并在室溫下攪拌速度80-100r/min攪拌24h，離心分離后去掉上層液體，得到的黑色沉淀，用去離子水洗滌3次，再用無(wú)水甲醇洗滌2次，并在真空干燥箱中于60-70℃干燥12h即得。
除特別注明外，以下實(shí)施例中涉及的％均為質(zhì)量百分比。
實(shí)施例1
在行星攪拌機(jī)中加入粘度為5000mPa·s和20000mPa·s的α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷(質(zhì)量比為1:1)100份，納米碳酸鈣50份，粒徑為40μm類(lèi)球形氧化鋁600份，在室溫下抽真空除水混合20min后，加入交聯(lián)劑甲基三丁酮肟基硅烷2.5份，乙烯基三丁酮肟基硅烷12.5份，繼續(xù)抽真空除水?dāng)嚢?0min后加入附著力促進(jìn)劑N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷3.5份及催化劑二月桂酸二丁基錫抽1份，繼續(xù)攪拌10min后得到單組分導(dǎo)熱有機(jī)硅膠黏劑。
實(shí)施例2
與實(shí)施例1的不同之處在于，導(dǎo)熱填料采用40μm球形氧化鋁、10μm類(lèi)球形氧化鋁按質(zhì)量比4:1混合而成。
實(shí)施例3
與實(shí)施例1的不同之處在于，導(dǎo)熱填料采用40μm球形氧化鋁、10μm球形氧化鋁、2μm類(lèi)球形氧化鋁按質(zhì)量比2:2:1混合而成。
實(shí)施例4
與實(shí)施例1的不同之處在于，導(dǎo)熱填料采用40μm球形氧化鋁、10μm球形氧化鋁、2μm類(lèi)球形氧化鋁按質(zhì)量比2:2:1混合，并加入5％KH550改性的碳納米管3份。
實(shí)施例5
與實(shí)施例1的不同之處在于，導(dǎo)熱填料采用40μm球形氧化鋁、10μm球形氧化鋁、2μm類(lèi)球形氧化鋁按質(zhì)量比2:2:1混合，并加入5％KH550改性的石墨烯0.5份。
實(shí)施例6
與實(shí)施例1的不同之處在于，導(dǎo)熱填料采用40μm球形氧化鋁、10μm類(lèi)球形氧化鋁、2μm類(lèi)球形氧化鋁按質(zhì)量比2:2:1混合，并加入5％KH550改性的石墨烯1.5份。
實(shí)施例7
與實(shí)施例1的不同之處在于，導(dǎo)熱填料采用40μm球形氧化鋁、10μm類(lèi)球形氧化鋁、2μm類(lèi)球形氧化鋁按質(zhì)量比2:2:1混合，并加入未改性的石墨烯0.5份。
實(shí)施例8-14
將以上實(shí)施例1-6制備獲得的單組分導(dǎo)熱有機(jī)硅膠黏劑按照如下方法測(cè)試其性能，結(jié)果如表1所示。
根據(jù)GB/T 1232.1-2000使用Brookfield DV-S數(shù)顯粘度計(jì)測(cè)試膠黏劑粘度。將上述制備好的單組分導(dǎo)熱有機(jī)硅膠黏劑填入成型模具中，在25℃濕度為60％的環(huán)境下放置24h得到厚度為2mm的樣片，繼續(xù)放置7天后用Shore A型硬度計(jì)樣片硬度。將其裁成50×50mm的正方形樣片用NETZSCH LFA 447激光導(dǎo)熱儀測(cè)試其導(dǎo)熱系數(shù)。采用DR.Schneider SL-030表面電阻測(cè)試儀測(cè)試樣片表面電阻率。
表1性能測(cè)試結(jié)果
比較實(shí)施例1-3，由表1中數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)施例1的導(dǎo)熱填料中只添加單一的類(lèi)球形氧化鋁時(shí)粘度較高，在實(shí)施例2和3中使用不同粒徑和形狀的導(dǎo)熱顆粒配合使用后，可以在體系中形成較高程度的堆砌，使得整體的粘度下降，并且導(dǎo)熱性得到提升。
比較實(shí)施例3-4，由表1中數(shù)據(jù)可以看出，在實(shí)施例4中添加少量改性后的碳納米管后，粘度雖有小幅提升，但導(dǎo)熱率升高較多達(dá)到2.4W/m·K，表面電阻率也有所降低，初步具有抗靜電效果。
比較實(shí)施例5-6，由表1中數(shù)據(jù)可以看出，在實(shí)施例5中改為添加改性石墨烯，即使添加量只有0.5份，但其導(dǎo)熱性和表面電阻率都有較大程度的改善。在實(shí)施例6中繼續(xù)加入改性石墨烯至1.5份，表面電阻率降低到106-107Ω，電阻值較低可以較好地泄放靜電，具有良好的抗靜電效果。
比較實(shí)施例6-7，由表1中數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)施例7中采用未改性的石墨烯進(jìn)行添加，所獲得的硅膠粘度較大，導(dǎo)熱性和抗靜電性與實(shí)施例6相比相對(duì)較差。以上結(jié)果說(shuō)明未改性的石墨烯在膠料中不能以納米尺寸分布，而改性后的石墨烯可以在基質(zhì)中形成“隔離分布態(tài)”，與氧化鋁一起形成較好的導(dǎo)熱通道。
以上說(shuō)明，不可解析為限定本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想。在本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域里持有相同知識(shí)者可以將本發(fā)明的技術(shù)性思想以多樣的形態(tài)改良變更，這樣的改良及變更應(yīng)理解為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。