一种导热绝缘复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导热绝缘复合材料及其制备方法，所述导热绝缘复合材料由包括10～150质量份的导热填料、0.1～1质量份的催化剂、1～10质量份的含氢硅油和100质量份的硅橡胶生胶的反应原料经混合制得，所述导热填料为改性碳材料，所述改性碳材料由碳材料经表面修饰氮化铝制得，本发明专利技术采用改性碳材料作为导热填料，更够高效地利用氮化铝，同时又保证了高导热和高绝缘的性能，本发明专利技术的制备方法使改性碳材料能够在橡胶基体中定向排列，工艺简单、产量大，在保证平面高热导率的同时，也能保证高的法向热导率。

A Thermal Conductive and Insulating Composite Material and Its Preparation Method

The invention discloses a thermal conductive and insulating composite material and a preparation method thereof. The thermal conductive and insulating composite material is prepared by mixing reaction raw materials including 10-150 mass fraction of thermal conductive filler, 0.1-1 mass fraction of catalyst, 1-10 mass fraction of hydrogen-containing silicone oil and 100 mass fraction of raw silicone rubber. The thermal conductive filler is modified carbon material, and the modified carbon material is tabulated by carbon material. The surface modified aluminium nitride is prepared by using modified carbon material as thermal conductive filler, which is more efficient in utilizing aluminium nitride and ensures high thermal conductivity and high insulation performance. The preparation method of the present invention enables the modified carbon material to be arranged in a directional direction in the rubber matrix, has simple process and large output, and ensures high thermal conductivity in the plane as well as high normal thermal conductivity.

【技术实现步骤摘要】
一种导热绝缘复合材料及其制备方法
本专利技术涉及硅橡胶材料领域，尤其是涉及一种导热绝缘复合材料及其制备方法。
技术介绍
近年来微电子集成和电子封装技术的快速发展,使得智能电子产品和可穿戴设备的体积不断缩小,功率密度不断的增大，这导致了电子器件工作环境温度增加。而电子器件的寿命又与其工作环境的温度密切相关，因此电子产品散热问题变得极其重要,对热管理技术的要求也更为严格。理想的热界面材料应当具备高导热性和绝缘性，而目前市售的热界面复合材料热导率多低于3W/m·K，远不能满足现今电子设备的发展对于导热填隙材料的导热性能的要求，提高热界面材料的热导率已势在必行，而在这其中，导热填料的恰当选取和材料的成型制备工艺更是重中之重，因此需要提供一种导热性能好、绝缘性能强高的热界面材料。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高导热、高绝缘的导热绝缘复合材料，能够作为热界面材料且能够高效地利用导热填料。本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术提供一种导热绝缘复合材料，由反应原料经混合制得，按质量计，所述反应原料包括10～150质量份的导热填料、0.1～1质量份的催化剂、1～10质量份的含氢硅油和100质量份的硅橡胶生胶，所述导热填料为改性碳材料，所述改性碳材料由碳材料经表面修饰氮化铝制得。优选地，所述碳材料为石墨、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的至少一种。优选地，本专利技术中的硅橡胶生胶采用两种不同分子量的乙烯基硅油，具体为所述硅橡胶生胶为乙烯基硅油A和乙烯基硅油B的混合物，所述乙烯基硅油A和所述乙烯基硅油B的分子量不同，所述乙烯基硅油A的粘度为200～700CS，所述乙烯基硅油B的粘度为400～1800CS。优选地，所述催化剂为铂催化剂。本专利技术还提供一种上述的导热绝缘复合材料的制备方法，包括以下步骤：取导热填料、催化剂、含氢硅油和硅橡胶生胶，通过混炼机混合均匀得到混合材料；对所述混合材料利用热压成型工艺制备得到导热绝缘复合材料。优选地，步骤(1)为：取催化剂、含氢硅油和硅橡胶生胶混合均匀，再加入导热填料混合均匀。优选地，其特征在于，步骤(1)中混炼机的温度小于40℃。优选地，所述热压成型工艺采用的压力为8～20MPa。优选地，所述热压成型工艺采用的温度为60～180℃。优选地，所述热压成型工艺采用的时间为10～120min。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中采用高热导率的碳材料作为导热填料，碳材料具有优良的抗拉强度，高导热性能，膨胀系数和摩擦系数小，与高分子聚合物的界面结合良好，表面易于改性。而氮化铝(AlN)是具有高热导率的绝缘陶瓷材料，故将碳材料与球形氮化铝复合能够制备出高导热、高强度、电绝缘的复合无机导热填料。相较于常规的机械共混，本专利技术采用通过化学共价键将球形氮化铝包覆在碳材料上，能够减小界面热阻，保证球形氮化铝均匀分散在基体材料的同时，又能保证在无机导热填料高填充量的情况下的电绝缘性，能够更高效的利用价格较为昂贵的球形氮化铝。2、本专利技术的制备方法采用热压成型工艺使改性碳材料在橡胶基体中定向排列，工艺简单、产量大，在保证平面高热导率的同时，也能保证高的法向热导率。具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例提供一种导热绝缘复合材料，其制备过程包括以下步骤：(1)导热填料的制备：用硝酸氧化碳纤维使其表面修饰上羧基等氧化基团；用NaOH溶液处理球形AlN90℃30min，再用0.5～1wt％硅烷偶联剂在乙醇溶液中超声处理上述球形AlN10h，得到表面修饰有功能团的球形AlN。最后将酸化的碳纤维与功能化的球形AlN在四氢呋喃溶液中超声处理5h，得到5wt％球形AlN包覆碳纤维的改性碳材料(即球形AlN包覆量为5wt％)。(2)预混：将75g500CS的A组分乙烯基硅油、25g1000CS的B组分乙烯基硅油、0.2g铂催化剂、3.5g含氢硅油通过分散盘分散均匀，再加入100g步骤(1)中的导热填料，混合10min。(3)复合材料的制备：将预混物加入到开炼机中充分混合，混炼机的温度控制在40℃以下，得到复合材料。(4)热压硫化：所谓热压工艺即为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加10MPa的横向挤压力，使改性碳材料在混炼胶中以平行于样品垫平面方向的方式定向排列，硫化条件为170℃加热15min，得到导热绝缘复合材料。本专利技术采用两种不同分子量的乙烯基硅油保证了较低粘度的基体，当无机导热填料混入时能够在硅橡胶基体树脂中易于流动，确保无机填料与硅橡胶能够均匀混合。实施例2本实施例提供一种导热绝缘复合材料，其制备过程包括以下步骤：(1)导热填料的制备：用硝酸氧化碳纤维使其表面修饰上羧基等氧化基团；用NaOH溶液处理球形AlN90℃30min，再用0.5～1wt％硅烷偶联剂在乙醇溶液中超声处理上述球形AlN10h，得到表面修饰有功能团的球形AlN。最后将酸化的碳纤维与功能化的球形AlN在四氢呋喃溶液中超声处理5h，得到5wt％球形AlN包覆碳纤维的改性碳材料。(2)预混：将75g500CS的A组分乙烯基硅油、25g1000CS的B组分乙烯基硅油、0.2g铂催化剂、3.5g含氢硅油通过分散盘分散均匀，再加入100g步骤(1)中的导热填料，混合10min。(3)复合材料的制备：将预混物加入到开炼机中充分混合，混炼机的温度控制在40℃以下，得到复合材料。(4)热压硫化：所谓热压工艺即为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加20MPa的横向挤压力，使改性碳材料在混炼胶中以平行于样品垫平面方向的方式定向排列，硫化条件为170℃加热15min，得到导热绝缘复合材料。实施例3本实施例提供一种导热绝缘复合材料，其制备过程包括以下步骤：(1)导热填料的制备：用硝酸氧化碳纤维使其表面修饰上羧基等氧化基团；用NaOH溶液处理球形AlN90℃30min，再用0.5～1wt％硅烷偶联剂在乙醇溶液中超声处理上述球形AlN10h，得到表面修饰有功能团的球形AlN。最后将酸化的碳纤维与功能化的球形AlN在四氢呋喃溶液中超声处理5h，得到5wt％球形AlN包覆碳纤维的改性碳材料。(2)预混：将75g500CS的A组分乙烯基硅油、25g1000CS的B组分乙烯基硅油、0.2g铂催化剂、3.5g含氢硅油通过分散盘分散均匀，再加入150g步骤(1)中的导热填料，混合10min。(3)复合材料的制备：将预混物加入到开炼机中充分混合，混炼机的温度控制在40℃以下，得到复合材料。(4)热压硫化：所谓热压工艺即为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加20MPa的横向挤压力，使改性碳材料在混炼胶中以平行于样品垫平面方向的方式定向排列，硫化条件为170℃加热15min，得到导热绝缘复合材料。实施例4本实施例提供一种导热绝缘复合材料，其制备过程包括以下步骤：(1)导热填料的制备：用硝酸氧化碳纤维使其表面修饰上羧基等氧化基团；用NaOH溶液处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热绝缘复合材料，其特征在于，由反应原料经混合制得，按质量计，所述反应原料包括10～150质量份的导热填料、0.1～1质量份的催化剂、1～10质量份的含氢硅油和100质量份的硅橡胶生胶，所述导热填料为改性碳材料，所述改性碳材料由碳材料经表面修饰氮化铝制得。

【技术特征摘要】
1.一种导热绝缘复合材料，其特征在于，由反应原料经混合制得，按质量计，所述反应原料包括10～150质量份的导热填料、0.1～1质量份的催化剂、1～10质量份的含氢硅油和100质量份的硅橡胶生胶，所述导热填料为改性碳材料，所述改性碳材料由碳材料经表面修饰氮化铝制得。2.根据权利要求1所述的导热绝缘复合材料，其特征在于，所述碳材料为石墨、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的导热绝缘复合材料，其特征在于，所述硅橡胶生胶为乙烯基硅油A和乙烯基硅油B的混合物，所述乙烯基硅油A和所述乙烯基硅油B的分子量不同，所述乙烯基硅油A的粘度为200～700CS，所述乙烯基硅油B的粘度为400～1800CS。4.根据权利要求1-3任一项所述的导热绝缘复合材料，其特征在于，所述催化剂为铂催化剂。5.权利要求1-4任一项所述的导热绝缘复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝渊，唐正阳，迟克禹，
申请(专利权)人：南方科技大学，深圳市博恩实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44