一种无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，包括如下组分及其重量份：导热填料改性物350‑550份，无硅导热油100‑200份，纳米级助分散剂80‑100份，耐高温助剂10‑30份；所述导热填料由碳纳米管、氮化硼和颗粒物以5‑15：0.5‑1：35‑45的重量比组成。本发明专利技术属于热界面材料技术领域，本发明专利技术提供的导热脂组合物稳定性好，使用中不会挥发出低聚硅氧烷，具有超低接触热阻特性，电绝缘性能和介电性能良好，室温贮存稳定，不渗油，耐候性好，即使是长期在180℃下使用也不会出现变干变硬的现象。

Heat conducting lipid composition without oligomeric siloxane volatilization and preparation method thereof

The present invention provides a thermal grease composition without oligosiloxane volatilization, and comprises the following components: weight filler modified 350 550 copies, 100 without silicon thermal oil 200, nano dispersant agent 80 100 copies, 30 copies of 10 heat-resistant additives; the conductive filler by carbon nanotubes, boron nitride and particles with 5 15:0.5 1:35 45 weight ratio of composition. The invention belongs to the technical field of thermal interface materials, thermal stability of grease composition provided by the invention, the use will not emit oligosiloxane, with ultra low thermal contact resistance, electrical insulation and good dielectric properties, room temperature storage stability, no oil leakage, good weather resistance, even if the long-term use will not appear dry the phenomenon of hardened at 180 DEG C.

【技术实现步骤摘要】
一种无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物及其制备方法
本专利技术属于热界面材料
，尤其涉及一种无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物及其制备方法。
技术介绍
随着电子元器件集成度的提高和功率密度的增加，元器件发热也大幅升上，热界面材料因为能有效降低热源和散热器之间的界面热阻而得到广泛应用。导热硅脂组合物就是其中一种最为常用的导热介质，它是用来填充发热源与散热片之间空隙的材料，将热源散发出来的热量传导给散热片，使热源温度保持在一个可以稳定工作的水平，延长器件的使用寿命，防止热源因散热不良而受损。导热硅脂组合物在电脑CPU、太阳能板以及其它大功率电器的散热器等方面的用途广泛。导热硅脂组合物的开发厂家众多，不同配方的导热硅脂组合物在性能、价格等方面差别较大。美国道康宁公司和日本信越公司开发的导热硅脂具有良好的导热性能和耐高温性能，但价格较昂贵，且存在硅氧烷挥发的问题。CN103602075公开了一种复合导热硅脂，其包括处理后的碳纳米管0.5～5％、处理后的氧化铝粉末25～59.5％、硅油40～70％；通过对碳纳米管和氧化铝分别进行预处理，避免了碳纳米管的团聚成束或缠绕，使碳纳米管的表面活性基团显著增加，增强氧化铝粉体的相容性，提高分散性，从而使得到的复合导热硅脂组合物稳定性提高，但存在预处理较繁琐，热导率不够理想，且存在硅氧烷挥发的问题。CN102757645公开了一种高导热率、耐高温导热硅脂，其组成原料包括纳米改性导热填料60-80％、聚硅氧烷15-30％、硅油1-20％和助剂0.1-5％，其中纳米改性导热填料是经银粉表面纳米改性处理的无机填料，导热硅脂具有高导热率、耐高温的优点，但成本较高，且存在硅氧烷挥发的问题。现有的导热硅脂存在的缺点包括：(1)长期使用过程中甲基硅油容易缓慢迁移，而且迁移出来的甲基硅油对部分电子元器件具有潜在的不良影响，特别是对于光学屏幕，会导致雾度增加，从而影响使用；(2)仅关注导热系数的提高，但没有考虑到热阻也是影响导热硅脂应用性能的关键因素，如：导热系数高达5.0W/(m·K)，但其接触热阻高达0.4K·cm2/W，导致传热效果较差；(3)可靠性能差，超过80℃使用2-3年就会出现变干变硬，从而失去界面导热的效果；(4)存在一定的硅氧烷挥发，含硅基础油虽然具有良好的导热系数和使用温度范围，但存在硅氧烷挥发的问题。随着电子元器件向大功率化、集约化、环保化的发展，对导热硅脂的性能提出了越来越高的要求。因此，提供一种导热系数较高、热阻抗较低且无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物具有广阔的市场前景。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物及其制备方法，该导热脂组合物的稳定性好，使用中不会挥发出低聚硅氧烷，具有超低接触热阻特性，电绝缘性能和介电性能良好，室温贮存稳定，不渗油，耐候性好，即使是长期在180℃下使用也不会出现变干变硬的现象。本专利技术的目的将通过下面的详细描述来进一步体现和说明。本专利技术提供一种无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，包括如下组分及其重量份：导热填料改性物350-550份，无硅导热油100-200份，助分散剂80-100份，耐高温助剂10-30份；所述导热填料由碳纳米管、氮化硼和颗粒物以5-15：0.5-1：35-45的重量比组成。优选地，所述的无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，包括如下组分及其重量份：导热填料改性物420-500份，无硅导热油120-180份，助分散剂80-100份，耐高温助剂10-30份；所述导热填料由碳纳米管、氮化硼和颗粒物以5-12：0.5-1：38-45的重量比组成。优选地，所述的无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物还可以进一步包括少量的常规抗氧化剂和/或阻燃剂。优选地，所述无硅导热油选自全氟聚醚润滑脂、氟化聚烯烃或其组合物；优选地，所述无硅导热油由全氟聚醚润滑脂和氟化聚烯烃以3-5:1的重量比组成。更优选地，所述全氟聚醚润滑脂的运动粘度在40℃时达到10～500mm2/s。优选地，所述导热填料改性物的制备方法包括如下步骤：将导热填料投入反应釜中，按其重量的2-5％加入铝酸酯类偶联剂和/或钛酸酯类偶联剂，将六甲基二硅氮烷和水按1:3-5的摩尔比混合得到混合溶液，然后按导热填料重量的3-5％在反应釜中喷洒加入所述混合溶液，搅拌40-60min，然后加热到115-125℃，抽真空除去低沸物，冷却至室温，制得导热填料改性物。通过使用铝酸酯类偶联剂和/或钛酸酯类偶联剂作为表面改性剂，避免了低分子有机硅偶联剂的使用。通过对导热填料使用铝酸酯类偶联剂等进行改性，提高了氧化铝等导热填料与导热油的的相容性，避免了团聚的发生，有利于降低导热脂组合物的粘度，提高了导热硅脂的耐渗油性。优选地，所述颗粒物选自金属氧化物、铝粉、铜粉、锌粉、氮化铝、氮化硅和碳化硅中的一种或多种。更优选地，所述颗粒物由不同粒径的第一球形氧化铝和第二球形氧化铝以5-8：1的重量比组成；所述第一球形氧化铝的粒径D50为3-6μm，且最大粒径不超过10μm；所述第二球形氧化铝的粒径D50为0.5-1μm，且最大粒径不超过5μm。球形化合物的增稠作用不明显，更有利于导热填料的填充，进一步通过两种不同粒径的球形氧化铝按一定重量比进行合理搭配，生产工艺较简单，可最大限度地减少球形氧化铝颗粒之间的空洞的存在，提高氧化铝的填充量，有效降低导热脂组合物的粘度，降低了热阻。优选地，所述耐高温助剂选自二茂铁、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镧、乙酰丙酮锌或其组合物。优选地，所述纳米级助分散剂选自氧化锌、聚四氟乙烯和气相白炭黑中的一种或者多种；所述氮化硼为六方晶系结晶的片状化合物；所述碳纳米管的纯度≥95wt％，灰分≤0.2wt％，比表面积为50-300m2/g。纳米级助分散剂可提高导热脂组合物的触变性和耐渗油性，还可填补氧化铝颗粒之间的细小空洞。此外，本专利技术还提供无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物的制备方法，包括如下步骤：S1称料：按比例称取导热填料改性物、无硅导热油、助分散剂、耐高温助剂，并置于行星搅拌机中；S2研磨：用行星搅拌机搅拌均匀呈流动性膏体状，搅拌速度为960-1450rpm，搅拌1-2h；然后进行胶体研磨，在高速胶体磨上研磨分散处理2-5次；再进行三辊研磨，在三辊胶体磨上慢研细磨2-5次；最后在行星搅拌机中进行抽真空处理20-60min，制得无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物。优选地，所述导热填料改性物的制备方法包括如下步骤：将导热填料投入反应釜中，按其重量的2-5％加入铝酸酯类偶联剂和/或钛酸酯类偶联剂，将六甲基二硅氮烷和水按1:3-5的摩尔比混合得到混合溶液，然后按导热填料重量的3-5％在反应釜中喷洒加入所述混合溶液，搅拌40-60min，然后加热到115-125℃，抽真空除去低沸物，冷却至室温，制得导热填料改性物。与现有技术相比，本专利技术所述无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物的有益效果包括：(1)作为基础油添加的全氟聚醚润滑脂和/或氟化聚烯烃在化学上极稳定，即使高温下仍难分解，不含硅成分，无低聚硅氧烷挥发，不会对电子元器件和光学显示屏造成负面的影响，也不会出现在使用过程中游离挥发的现象。(2)碳纳米管是团状的线性导热填料，有利于导热脂组合物中形成一个稳定而有效的导热网络，提高导热系数，降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，其特征在于：包括如下组分及其重量份：导热填料改性物350‑550份，无硅导热油100‑200份，纳米级助分散剂80‑100份，耐高温助剂10‑30份；所述导热填料由碳纳米管、氮化硼和颗粒物以5‑15：0.5‑1：35‑45的重量比组成。

【技术特征摘要】
1.一种无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，其特征在于：包括如下组分及其重量份：导热填料改性物350-550份，无硅导热油100-200份，纳米级助分散剂80-100份，耐高温助剂10-30份；所述导热填料由碳纳米管、氮化硼和颗粒物以5-15：0.5-1：35-45的重量比组成。2.根据权利要求1所述的无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，其特征在于：包括如下组分及其重量份：导热填料改性物420-500份，无硅导热油120-180份，纳米级助分散剂80-100份，耐高温助剂10-30份；所述导热填料由碳纳米管、氮化硼和颗粒物以5-12：0.5-1：38-45的重量比组成。3.根据权利要求1或2所述的无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，其特征在于：所述无硅导热油选自全氟聚醚润滑脂、氟化聚烯烃或其组合物；优选地，所述无硅导热油由全氟聚醚润滑脂和氟化聚烯烃以3-5:1的重量比组成。4.根据权利要求1或2所述的无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，其特征在于：所述导热填料改性物的制备方法包括如下步骤：将导热填料投入反应釜中，按其重量的2-5％加入铝酸酯类偶联剂和/或钛酸酯类偶联剂，将六甲基二硅氮烷和水按1:3-5的摩尔比混合得到混合溶液，然后按导热填料重量的3-5％在反应釜中喷洒加入所述混合溶液，搅拌40-60min，然后加热到115-125℃，抽真空除去低沸物，冷却至室温，制得导热填料改性物。5.根据权利要求1或2所述的无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，其特征在于：所述颗粒物选自金属氧化物、铝粉、铜粉、锌粉、氮化铝、氮化硅和碳化硅中的一种或多种。6.根据权利要求1或2所述的无低聚硅氧烷挥发的导热脂组合物，其特征在于：所述颗粒物由不同粒径的第一球形氧化铝和第二球形氧化铝以...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海全，邱浩孟，戴思维，温茂添，
申请(专利权)人：广州天宸高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44