一种导热硅脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种导热硅脂及其制备方法，该导热硅脂包括以下重量份的组分：组分A为1～6份有机聚硅氧烷；组分B为0.1～3份乙烯基硅油；组分C为0.005～0.03份含氢硅油；0.005～0.03份催化剂；20～70份导热填料；其中，导热填料由导热陶瓷粉和辅助导热填料组成，导热填料为导热硅脂总质量的90％以上，其平均粒径为0.1～50μm。本发明专利技术通过将不同粒径规格、不同形状的导热填料进行复配，并在特殊的生产工艺下即真空、高温的条件下制备，得到具有高导热系数、具有良好的流动性和耐高温性能的导热硅脂，同时该导热硅脂的制备工艺流程简单，具有美好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种导热硅脂及其制备方法
本专利技术涉及导热界面材料
，具体涉及一种导热硅脂及其制备方法。
技术介绍
随着电子科技的发展以及5G通信产业的大规模应用，电子产品趋向于密集化及微型化，电路板上的电子元器件的集成度越来越高，为保证电子产品长时间的稳定、可靠地运行，电子产品对散热性能的要求越来越高，因而需要开发出各种高效的散热技术和导热界面材料。导热硅脂作为一种最常见的导热界面材料，俗称散热膏或导热泥，一般是以有机硅酮和导热性能优异的导热填料为主的材料制成的有机硅脂状复合物，可以广泛使用于功率放大器、晶体管、电子管、IGBT、CPU等电子元器件的导热以及散热中，从而保证电子器件的电器性能的稳定和可靠。目前市场上售卖的导热硅脂，其导热系数一般在6W/mK以下，导热硅脂中的导热填料主要是由铝粉、氧化铝等传统材料组成。为开发出大于6W/mK的高性能导热硅脂以满足当下和未来电子科技的发展以及5G通信产业的大规模应用需求，研究人员提出使用氮化铝、石墨烯、金刚石作为导热填料。申请号为201510919528.3，申请公布日为2016.08.24，名称为“一种氮化铝/石墨烯复合导热硅脂及其制备方法”的专利中公开了一种使用氮化铝和石墨烯作为导热填料的导热硅脂及其制备方法。申请号为EP90102408.3，申请公布日为1990.08.16，名称为“Thermallyconductiveorganosiloxanecompositions”的专利公开了一种由不同粒径的氮化铝粉体复配而成的导热硅脂。申请号为201910344545.7，申请公布日为2019.07.12，名称为“一种导热硅脂”的专利公开了一种导热硅脂，由不同粒径规格的氮化铝和金刚石粉体作为导热填料复配而成。上述专利申请使用氮化铝、石墨烯、金刚石等作为导热填料，氮化铝的导热系数为70-270W/mK，金刚石的导热系数为900-2000W/mK，石墨烯水平方向的导热系数为5000W/mK，但是由于这些材料与硅油的相容性非常差，导致其填充率非常低，导热填料之间由于大量硅油的存在，使得制备得到的导热硅脂的导热系数较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种导热硅脂，通过将不同粒径规格、不同形状、导热系数高的导热填料进行复配，并与其他组分结合使用，有效解决了现有导热填料与硅油相容性差的问题。本专利技术的另一个目的是提供上述导热硅脂的制备方法，通过将导热填料高速搅拌，再将其他组分进行相应处理，保证了导热硅脂组分的均一性，消除了导热硅脂内部的微小气孔，从而进一步减小导热硅脂内部组分之间的接触热阻，提高其导热性能。本专利技术所采用的技术方案是，一种导热硅脂，包括以下重量份的组分：其中，所述导热填料由导热陶瓷粉和辅助导热填料组成，所述导热填料为导热硅脂总质量的90％以上，所述导热填料的平均粒径为0.1～50μm。具体实施中，导热填料的平均粒径为0.1～50μm，是指导热陶瓷粉和辅助导热填料的平均粒径均为0.1～50μm，即导热陶瓷粉的平均粒径为0.1～50μm，辅助导热填料的平均粒径也为0.1～50μm。优选地，所述导热陶瓷粉为所述导热填料总质量的80％以上。优选地，所述辅助导热填料为氧化铝、氧化镁、氮化铝、铝粉、银粉、铜粉、氮化硼、氮化硅、金刚石、石墨、纳米碳管、碳纤维、富勒烯中的至少一种。在专利技术中复配不同粒径的辅助导热填料来调整整个导热填料的流动性、导热性，并有助于导热通路的形成。本专利技术中，组分A为直链的有机聚硅氧烷，组分A的结构式可以为：(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]mSi(CH3)3(I)其中，m代表大于1的整数；优选为5～100之间的整数；其中，组分A在25℃时运动粘度为10～2000mm2/s。组分B乙烯基硅油为分子链的两末端各带有一个乙烯基的聚二甲基硅氧烷，组分B的结构式可以为：CH2＝CH-Si(CH3)2O[(CH3)2SiO]n(CH3)2Si-CH＝CH2(II)其中，n代表大于1的整数，优选为5～100之间的整数；其中，组分B在25℃时运动粘度为10～2000mm2/s。组分C为含氢硅油，组分C的结构式可以为：(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]p(CH3HSiO)qSi(CH3)3(III)其中，p代表大于1的整数，优选为5～100之间的整数；q代表大于1的整数，优选为5～100之间的整数；其中，组分C在25℃时运动粘度为10～2000mm2/s。优选地，所述导热填料的导热系数为35～429W/mK。具体实施中，导热陶瓷粉和辅助导热填料的导热系数均为35～429W/mK；也就是说，在具体实施例中，导热陶瓷粉的导热系数可以为35W/mK、429W/mK或300W/mK，或者35～429W/mK之间的任一数值等；辅助导热填料的导热系数可是为35W/mK、429W/mK或300W/mK，或者35～429W/mK之间的任一数值等。优选地，所述有机聚硅氧烷在25℃时的运动粘度为10～2000mm2/s，所述乙烯基硅油在25℃时的运动粘度为10～2000mm2/s，所述含氢硅油在25℃时的运动粘度为10～2000mm2/s。优选地，所述催化剂为铂金催化剂。具体实施中，为了保证催化效果，催化剂为卡斯特铂金催化剂。本专利技术还保护上述导热硅脂的制备方法，包括以下步骤：S1，称取以下重量份的原料：1～6份组分A，0.1～3份组分B，0.005～0.03份组分C，0.005～0.03份催化剂；20～70份导热填料，备用；S2，将所述S1称取的导热填料高速搅拌至均匀粉体；S3，将所述S1称取的组分C和催化剂均匀分散在有机溶剂中，得到混合溶液，然后将所述混合溶液与所述S2得到的均匀粉体混合，并高速搅拌，得到均匀流动性膏体；其中，所述导热填料均匀粉体与所述有机溶剂的质量比为(10～100)：1；S4，将所述S1称取的组分A和组分B与所述S3得到的均匀流动性膏体混合，高速搅拌0.2～6h后，在真空条件下于140～150℃继续高速搅拌至均匀，得到导热硅脂。具体实施中，S2～S4可以在具有加热功能的真空捏合机中进行。优选地，所述S3中，所述导热填料均匀粉体与所述有机溶剂的质量比为(10～30)：1，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、苯、乙酸乙酯和丁酮中的至少一种。具体实施例中，导热填料均匀粉体与有机溶剂的质量比可以为10:1，20:1，30:1，40:1，50:1，80:1，100:1等，即导热填料均匀粉体与有机溶剂的质量比为可以为10～100之间的任一数：1。具体实施例中，有机溶剂为组分C即含氢硅油的优良溶剂，该有机溶剂可以为甲苯、二甲苯、苯、乙酸乙酯和丁酮中的至少一种，但不仅仅限于上述有机溶剂。优选地，所述S2～S4中高速搅拌的速率为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热硅脂，其特征在于，包括以下重量份的组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种导热硅脂，其特征在于，包括以下重量份的组分：



其中，所述导热填料由导热陶瓷粉和辅助导热填料组成，所述导热填料为导热硅脂总质量的90％以上，所述导热填料的平均粒径为0.1～50μm。


2.根据权利要求1所述的一种导热硅脂，其特征在于，所述导热陶瓷粉为所述导热填料总质量的80％以上。


3.根据权利要求2所述的一种导热硅脂，其特征在于，所述辅助导热填料为氧化铝、氧化镁、氮化铝、铝粉、银粉、铜粉、氮化硼、氮化硅、金刚石、石墨、纳米碳管、碳纤维、富勒烯中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的一种导热硅脂，其特征在于，所述导热填料的导热系数为35～429W/mK。


5.根据权利要求1所述的一种导热硅脂，其特征在于，所述有机聚硅氧烷在25℃时的运动粘度为10～2000mm2/s，所述乙烯基硅油在25℃时的运动粘度为10～2000mm2/s，所述含氢硅油在25℃时的运动粘度为10～2000mm2/s。


6.根据权利要求1～5任一项所述的一种导热硅脂，其特征在于，所述催化剂为铂金催化剂。


7.根据权利要求1～6任一项所述的一种导热硅脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，称取以下重量份的原料：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟鸿，王飞，刘志军，刘振国，黄维，刘继锋，羊辉，
申请(专利权)人：广东乐普泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44