一种导热凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导热凝胶及其制备方法。导热凝胶包括以下原料组份：侧链乙烯基硅油1～20质量份；双端含氢硅油1～20质量份；双端乙烯基硅油1～20质量份；催化剂0.01～1.0质量份；抑制剂0.001～0.5质量份；导热填料60～90质量份。本发明专利技术从导热凝胶分子链结构的设计出发，在有机硅弹性体中引入大量分子链物理缠结网络、化学交联网络和导热填料网络，利用物理缠结点通过外力随分子链滑动的特点实现有机硅热界面材料的超高韧性(200～8000J/m2)；利用导热填料与分子链缠结间的相互作用形成的导热通路同时实现有机硅热界面材料的高导热率(0.5～8.0W/mK)和低接触热阻(2.00～0.05℃

【技术实现步骤摘要】
一种导热凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及导热凝胶
，尤其涉及一种导热凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子产品元器件的微型化和集成化发展趋势，工业界为了确保电子元器件的稳定性、可靠性和耐用性首先需要解决散热问题。出于制造工艺的原因，热源和散热器之间粗糙的表面接触后会产生大量的气孔，空气热导率过低严重阻碍热量的传输。为了解决这一问题，人们提出了一种填充热界面材料(Thermal interfere materials，TIMs)以取代原本的空气间隙，通过向有机硅材料中填充无机导热填料是提高其热导性能，和热传输效率。除此之外，由于材料的热膨胀系数不匹配，电子元器件在使用过程中常常出现热界面材料流失、脱落、翘曲等现象，这就要求热界面材料需要良好的韧性来应对这种情况的发生。
[0003]有机硅填充热界面材料普遍面临以下两个难题：1)无法同时实现热界面材料的高导热率和低接触热阻；2)无法同时实现优异的导热性能和超高韧性。现有技术中，在弹性体中引入分子链缠结网络结构和填料网络等是目前弹性体增韧最重要的两种方法。
[0004]曾凡坤等通过添加碳化硅颗粒制备具有高导热系数的热界面材料(曾凡坤.碳化硅颗粒增强石墨/铝复合材料的热物理性能[J/OL].复合材料学报:1
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7[2021
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16].)。程宪涛等以甲基乙烯基硅油、含氢硅油为基胶、氧化铝为导热填料、羟基乙烯基硅油为低模量助剂、有机硅铁络合物为耐高温助剂制备了耐高温低模量导热有机硅材料(程宪涛.耐高温低模量导热有机硅材料的制备[J].合成材料老化与应用,2021,50(05):16
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18.)。但是，二者均未关注到接触热阻，其对热界面材料的导热性能起到至关重要的作用，限制热界面材料的实际应用。
[0005]同时，目前国内外很少出现导热凝胶关于其韧性的相关报道。周勇等利用拉伸强度来表达韧性(周勇.海泡石基韧性导热固结材料的制备及其性能研究[J].中国非金属矿工业导刊,2021(03):6
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9.)，忽略了其断裂伸长率对材料韧性的影响，且一味追求力学性能忽略了其导热性能。
[0006]为此本专利技术首次将断裂能概念引入导热凝胶解决了拉伸强度与断裂伸长率之间的不匹配问题且追求高韧性的同时获得了优异的导热性能，对于行业发展具有十分重大的现实意义。

技术实现思路

[0007]针对上述技术问题，本专利技术提供一种导热凝胶及其制备方法。本专利技术从导热凝胶的分子链结构出发，通过在有机硅弹性体中引入大量的分子链缠结网络和填料网络，从而实现有机硅导热凝胶的高导热率、低接触热阻和超高韧性，利用填料与分子链网络结构之间的相互作用力形成的导热通路同时实现有机硅热界面材料的高导热率和低接触热阻。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0009]本专利技术第一方面提供一种导热凝胶，包括以下原料组份：
[0010](1)侧链乙烯基硅油1～20质量份；
[0011](2)双端含氢硅油1～20质量份；
[0012](3)双端乙烯基硅油1～20质量份；
[0013](4)催化剂0.01～1.0质量份；
[0014](5)抑制剂0.001～0.5质量份；
[0015](6)导热填料60～90质量份。
[0016]在某些具体的实施例中，侧链乙烯基硅油的质量份数为1份、5份、10份、15份、20份或它们之间任意数值的质量份数。
[0017]在某些具体的实施例中，双端含氢硅油的质量份数为1份、5份、10份、15份、20份或它们之间任意数值的质量份数。
[0018]在某些具体的实施例中，双端乙烯基硅油的质量份数为1份、5份、10份、15份、20份或它们之间任意数值的质量份数。
[0019]在某些具体的实施例中，催化剂的质量份数为或它们之间任意数值的质量份数。
[0020]在某些具体的实施例中，抑制剂的质量份数为0.001份、或它们之间任意数值的质量份数。
[0021]在某些具体的实施例中，导热填料的质量份数为60份、70份、80份、90份或它们之间任意数值的质量份数。
[0022]作为优选地实施方式，所述双端含氢硅油的质均分子量为18000～20000；
[0023]优选地，所述双端乙烯基硅油的质均分子量为8000～10000；
[0024]优选地，所述侧链乙烯基硅油的质均分子量为4000～5000；
[0025]优选地，所述导热填料选自氧化铝、铝、氧化锌、氢氧化铝和氢氧化镁中的任意一种或几种；
[0026]优选地，所述催化剂为氯铂酸
‑
异丙醇络合物；
[0027]优选地，所述抑制剂为2
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苯基
‑3‑
丁基
‑2‑
己醇。
[0028]优选地，所述双端含氢硅油的氢基含量为0.1～0.12mmol/g。
[0029]作为优选地实施方式，所述双端含氢硅油的氢基含量为0.1～0.12mmol/g；
[0030]优选地，所述双端乙烯基硅油的乙烯基含量为0.20～0.24mmol/g；
[0031]优选地，所述侧链乙烯基硅油的乙烯基含量为0.32～0.34mmol/g；
[0032]优选地，所述导热填料的粒径为0.1～100μm，例如为0.1μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm或它们之间任意数值的粒径。
[0033]在本专利技术的技术方案中，所述双端含氢硅油的氢基含量指端氢基的官能团含量；所述双端乙烯基硅油的乙烯基含量指端乙烯基的官能团含量；所述侧链乙烯基硅油的乙烯基含量指侧链乙烯基的官能团含量。
[0034]在本专利技术的技术方案中，所述导热凝胶的导热系数为0.5～8.0W/mK，接触热阻为2.00～0.05℃
·
cm2/W，断裂能为200～8000J/m2。
[0035]本专利技术第二方面提供上述导热凝胶的制备方法，包括如下步骤：
[0036](1)合成硅油预聚体：将双端乙烯基硅油和双端含氢硅油在催化剂的作用下，反应得到硅油预聚体；
[0037](2)将步骤(1)得到的硅油预聚体与双端乙烯基硅油、双端含氢硅油、侧链乙烯基
硅油、导热填料和抑制剂按比例搅拌共混；
[0038](3)加入催化剂，继续搅拌，即得到所述导热凝胶；
[0039]或，
[0040]S1按比例将双端乙烯基硅油、双端含氢硅油、侧链乙烯基硅油、导热填料和抑制剂搅拌共混；
[0041]S2加入催化剂，继续搅拌，即得到所述导热凝胶。
[0042]作为优选地实施方式，步骤(1)中，所述双端乙烯基硅油中的乙烯基与双端含氢硅油中的端氢基的摩尔比为2：3～3：2；所述催化剂的质量为双端乙烯基硅油和双端含氢硅油总质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热凝胶，其特征在于，包括以下原料组份：(1)侧链乙烯基硅油1～20质量份；(2)双端含氢硅油1～20质量份；(3)双端乙烯基硅油1～20质量份；(4)催化剂0.01～1.0质量份；(5)抑制剂0.001～0.5质量份；(6)导热填料60～90质量份。2.根据权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，所述双端含氢硅油的质均分子量为18000～20000；优选地，所述双端乙烯基硅油的质均分子量为8000～10000；优选地，所述侧链乙烯基硅油的质均分子量为4000～5000；优选地，所述导热填料选自氧化铝、铝、氧化锌、氢氧化铝和氢氧化镁中的任意一种或几种；优选地，所述催化剂为氯铂酸
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异丙醇络合物；优选地，所述抑制剂为2
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苯基
‑3‑
丁基
‑2‑
己醇。3.根据权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，所述双端含氢硅油的氢基含量为0.1～0.12mmol/g；优选地，所述双端乙烯基硅油的乙烯基含量为0.20～0.24mmol/g；优选地，所述侧链乙烯基硅油的乙烯基含量为0.32～0.34mmol/g；优选地，所述导热填料的粒径为0.1～100μm。4.根据权利要求1所述的导热凝胶，其特征在于，所述导热凝胶的导热系数为0.5～8.0W/mK，接触热阻为2.00～0.05℃
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cm2/W，断裂能为200～8000J/m2。5.权利要求1
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4任一所述的导热凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)合成硅油预聚体：将双端乙烯基硅油和双端含氢硅油在催化剂的作用下，反应得到硅油预聚体；(2)将步骤(1)得到的硅油预聚体与双端乙烯基硅油、双端含氢硅油、侧链乙烯基硅油、导热填料和抑制剂按比例搅拌共混；(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小亮，蔡林峰，任琳琳，伍勇东，范剑锋，孙蓉，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：