一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶及其制备方法，属于电子导热技术领域，按重量份计，导热硅凝胶包含以下组分：二甲基硅油80‑120份、导热填料650‑1000份、氧化石墨烯改性聚乙二醇300‑500份、硅烷偶联剂2‑3.5份。制备方法包括：将二甲基硅油、导热填料、氧化石墨烯改性聚乙二醇、硅烷偶联剂混合均匀，并加热至130‑140℃后捏合40‑50min，得导热硅凝胶。本发明专利技术制备的导热硅凝胶具有高导热低热阻高散热的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶及其制备方法
本专利技术涉及电子导热
，特别涉及一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶及其制备方法。
技术介绍
随着技术的发展，电子元器件、电器功率电路模块、大规模集成电路等领域进一步实现了高性能、高可靠性和小型化，使得各个元器件在工作时产生的热量也急剧增加，而电子元器件内部产生的热量不容易散发在环境中，从而使电子元器件温度升高，影响其稳定性。为了提高电子元器件的散热效率，在发热的电子元器件上安装散热体。可是，因散热体大多为金属而使得电子元器件与散热部不能很好的密合。因此，目前采取了在散热体与电子元器件填充导热界面材料来降低电子元器件与散热件之间的间隙。目前，广泛应用于电子电器产品的导热界面材料包括硅脂、硅膏、导热硅胶片等。然而，硅脂、硅膏类导热界面材料通常为不固化的材料，在高温下长期使用时会变干，导致该导热界面材料不能与电子元器件和散热件紧密接触，从而降低该导热界面材料的散热效率；同时，导热界面材料的表面通常也都会有不同程度的微小缝隙，导致导热界面材料的散热效果差。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一是提供一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶，其具有高导热低热阻高散热的效果。本专利技术的目的二是提供一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶的制备方法，其具有生产操作简单的效果。本专利技术的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶，按重量份计，导热凝胶包含以下组分：二甲基硅油80-120份、导热填料650-1000份、氧化石墨烯改性的聚乙二醇300-500份、硅烷偶联剂2-3.5份。通过采用上述技术方案，所得到的导热硅凝胶能够形成均一的分散体系，具有较高的导热率和良好的流动性，大大提高导热硅凝胶的散热效率。同时，氧化石墨烯改性的聚乙二醇具有相变潜热量大，相变温度广，将氧化石墨烯改性的聚乙二醇加入导热硅凝胶中，导热硅凝胶温度升高时，氧化石墨烯改性的聚乙二醇由固相变为液相，在相变过程中能够吸收热量，能够快速降低导热硅凝胶的温度，进一步提高导热硅凝胶的散热效率。另外，氧化石墨烯的高比表面积有利于提高对聚乙二醇的吸附效果，有效防止了聚乙二醇的泄漏，达到固固相变，降低液体泄漏情况。硅烷偶联剂的加入改善了二甲基硅油与导热填料之间的连接强度，增强材料的界面性能，降低导热硅凝胶的产生裂缝的情况，且油离度降低，使得导热硅凝胶组可有效地将传递至该导热硅凝胶的热量传递至散热件，从而提高了该导热硅凝胶散热效率，从而提高导热硅凝胶的散热效果。同时，各个原料之间相互配合，还能够增加导热硅凝胶的韧性，不易破碎，提高提高导热性能并增加使用寿命。本专利技术中选定特定的原料及配比，且各原料之间协同配合，能够大大提高导热硅凝胶的导热硅凝胶的导热性和散热性，并且能够增加导热硅凝胶的流动性，并降低液体渗漏的情况。进一步地，所述聚乙二醇的改性方法包括以下步骤，(1)将30-50份氧化石墨烯和20-40份氮化硼，加入300-500份DMF中，超声振动得到混合液A；(2)向混合液A中加入200-400份聚乙二醇超声振动得到混合液B；(3)将上述混合液B过滤，并对滤液冷冻干燥得到改性聚乙二醇。通过采用上述技术方案，氮化硼与氧化石墨烯配合对聚乙二醇进行改性，由于氮化硼的存在，大大提高聚乙二醇的导热性，从而提高导热硅凝胶的导热性能。同时，将氮化硼和氧化石墨烯接枝到聚乙二醇上，能够增加氮化硼和氧化石墨烯与有机物基体的相容性，提高氮化硼与氧化石墨烯的分散性，从而有助于提高导热硅凝胶的导热性和散热性。进一步地，所述步骤(1)中超声振动时间为30-50min，步骤(2)中超声振动时间为10-20min。进一步地，所述聚乙二醇采用PEG1000、PEG2000、PEG4000中的一种或几种。进一步地，所述导热填料包括氧化锌、球形氮化铝和球形氧化铝，且氧化锌、球形氮化铝和球形氧化铝的重量比为1:(0.8-1.2):(1.4-1.6)。进一步地，所述氧化锌的粒径为0.2-1微米，球形氮化铝的粒径为2-5微米，球形氧化铝的粒径为2-5微米。通过采用上述技术方案，选用不同类型，不同尺寸的导热填料，使得大颗粒构成主要的导热通路，小颗粒填充到大颗粒的空隙中以形成更为丰富的导热网络，同时，小颗粒填充大颗粒间的空隙，能够增加接触面积，提供更多的热通量，从而进一步提高导热硅凝胶的导热性能。另外，多种不同尺寸的导热填料，存在着自杂交的协同增强效应，大大提高导热硅胶的导热性能。进一步地，所述导热凝胶还包括6-8份改性的氢氧化镁，改性氢氧化镁的改性方法包括以下步骤：a、将偶联剂加入到无水乙醇中，于50-60℃下混合均匀得到改性剂，偶联剂与无水乙醇的重量比为1：(1.5-2)；b、将氢氧化镁加入到改性剂中，超声振动后抽滤，干燥后得到改性氢氧化镁，氢氧化镁与偶联剂重量比为40-50。通过采用上述技术方案，氢氧化镁分解失水后产生的氧化镁可起到阻燃和消烟的作用，同时，这种高活性的氧化镁能够吸收自由基、碳等很多物质，促成聚合物成炭。另外，氢氧化镁能够中和燃烧过程中产生的酸性、腐蚀性气体，降低燃烧中有毒气体对人体和环境造成的伤害。通过偶联剂改性后的氢氧化镁，偶联剂以化学和物理方式吸附和包覆在氢氧化镁表面，使得氢氧化镁由改性前的亲水疏油性变成改性后的亲油疏水性，极性和表面能大幅度下降，提高了氢氧化镁与有机物基体的相容性。同时，偶联剂包裹在氢氧化镁表面，增加了氢氧化镁之间的排斥力，使得氢氧化镁更易分散，提高了氢氧化镁的分散性，从而有效提高导热硅凝胶的阻燃性能。因此，改性氢氧化镁的加入能够增加导热硅凝胶的阻燃性，提高导热硅凝胶使用安全性。进一步地，所述偶联剂包括硼酸酯偶联剂和硅烷偶联剂，硼酸酯偶联剂与硅烷偶联剂的重量比为1.0-1.2。通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂含有较多的烷氧基基团，并含有反应性基团，烷氧基基团通过水解变为硅羟基，与氢氧化镁表面的羟基发生化学反应，而反应性基团通过反应与硼酸酯偶联剂进行键合，则使得硅烷偶联剂与硼酸酯偶联剂配合，在氢氧化镁表面形成包覆层，提高氢氧化镁的分散性，从而有助于增加导热硅凝胶的阻燃性能。另外，硅烷偶联剂与硼酸酯偶联剂配合，能够进一步增加与有机物基体的连接强度，降低导热硅凝胶的内部产生裂缝的情况，从而有助于提高导热性能。本专利技术的目的二：提供一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶的制备方法，包括以下步骤：将二甲基硅油、导热填料、氧化石墨烯改性聚乙二醇、硅烷偶联剂混合均匀，并加热至130-140℃后捏合40-50min，得导热硅凝胶。通过采用上述技术方案，采用该配方及该方法制得的导热硅凝胶的粘度较低，适合自动化点胶，便于使用。进一步地，所述步骤S2中还包括6-8份的改性氢氧化镁。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术配方中选取特定的原料及配比搭配使用，利用各原料之间的相互协调效果，并采用特定的制备方法进行制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶，其特征在于，按重量份计，导热硅凝胶包含以下组分：二甲基硅油80-120份、导热填料650-1000份、氧化石墨烯改性聚乙二醇300-500份、硅烷偶联剂2-3.5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶，其特征在于，按重量份计，导热硅凝胶包含以下组分：二甲基硅油80-120份、导热填料650-1000份、氧化石墨烯改性聚乙二醇300-500份、硅烷偶联剂2-3.5份。


2.根据权利要求1所述的一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶，其特征在于：所述聚乙二醇的改性方法包括以下步骤，
（1）将30-50份氧化石墨烯和20-40份氮化硼，加入300-500份DMF中，超声振动得到混合液A；
（2）向混合液A中加入200-400份聚乙二醇超声振动得到混合液B；
（3）将上述混合液B过滤，并对滤液冷冻干燥得到改性聚乙二醇。


3.根据权利要求2述的一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶，其特征在于：所述步骤（1）中超声振动时间为30-50min，步骤（2）中超声振动时间为10-20min。


4.根据权利要求2述的一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶，其特征在于：所述聚乙二醇采用PEG1000、PEG2000、PEG4000中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的一种高导热低热阻高散热导热硅凝胶，其特征在于：所述导热填料包括氧化锌、球形氮化铝和球形氧化铝，且氧化锌、球形氮化铝和球形氧化铝的重量比为1:(0.8-1.2):(1.4-1.6)。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张伟林，左斌文，贺风兰，
申请(专利权)人：深圳市宝力新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44