一种导热填料表面处理剂、制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及热界面材料技术领域，提供有一种导热填料表面处理剂、制备方法及其用途，所述导热填料表面处理剂具有式(1)所示的结构，A的结构为

【技术实现步骤摘要】
一种导热填料表面处理剂、制备方法及其用途


[0001]本专利技术涉及热界面材料
，涉及一种可用于制备导热垫片和导热凝胶的导热有机硅复合材料
，具体公开一种导热填料表面处理剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]热界面材料在电子元件散热领域应用广泛，它可填充于电子元件与散热器之间以驱逐其中的空气，使电子元件产生的热量能更快速地通过热界面材料传递到散热器，达到降低工作温度、延长使用寿命的重要作用。
[0003]随着芯片的集成度不断提高和功率密度不断增大，芯片工作时产生的热量越来越多，热点温度不断攀升。180nm制程的芯片功率密度约70W/cm2，热点温度为125℃，而3nm制程的芯片功率密度和热点温度则分别上升至300W/cm2和250℃。以芯片为代表的电子元器件的寿命，被认为符合Arrhenius反应速率经验公式，即温度每升高10℃，元器件寿命降低一半，即“十度法则”。因此热管理是电子产品设计过程中需要考虑的重要内容。
[0004]近年来，电动化是汽车领域发展的主流方向。但相对传统燃油车，电动车在续航、补能速度(即充电速度)方面还存在一定短板。要提高续航里程，减少动力电池重量并提高能量密度是相关企业技术改进和创新的重要方向。要提高补能速度，充电电流或电压势必要提高，但是会带来新的发热问题。动力电池热管理策略和技术如果与上述趋势不配套，将带来极大安全隐患，危及驾乘者生命。
[0005]选择恰当的热界面材料，是电子产品、大功率LED照明、动力电池等领域热管理策略的最重要的工作之一。其中，导热有机硅复合材料是热界面材料研究的热点之一，是指液态有机硅材料复合氧化铝、氮化铝、氮化硼等导热填料制备的导热组合物，因其在耐温、绝缘、成本等方面的突出优点而一直备受青睐，并得以广泛使用。有机硅材料本身导热性能较差，仅为0.2W/(m
·
k)左右，不能单独作为导热材料使用，而复合导热填料后，导热填料在以液态有机硅材料为连续相的体系内部形成导热通路，可实现较高的导热率。因此填料的填充率越高，形成的导热通路越多，导热组合物的导热率越高。
[0006]但是，往液态有机硅中填充导热填料时，混合物的粘度会随填充量的增大而上升，导致流动性降低，从而使后续加工操作困难，并会影响目标产品机械强度。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本专利技术旨在提供一种导热材料表面处理剂、制备方法及其用途，使用该表面处理剂处理的导热填料应用在导热组合物中可明显降低组合物的粘度，获得的组合物可操作性好、导热性和机械强度性能优异。
[0008]本专利技术的目的之一在于提供一种导热填料表面处理剂，所述表面处理剂具有如式(1)所示的结构：
[0009][0010]其中，A为
‑
R7C＝CH2，R7为H或任选取代的有机基团；
[0011]B为任选取代的C8～C
18
的烷烃基；
[0012]X和Y独立地为A或B；
[0013]R1、R2、R3、R4、R5和R6均独立地为任选取代的甲基或乙基；
[0014]m和n为自然数，且m+n≥10。
[0015]X、Y一个为A，一个为B，则(m+1):(n+1)为1/10～1/5；X，Y均为A，则(m+2):n为1/10～1/5；X，Y均为B，则m:(n+2)为1/10～1/5。
[0016]X为A，R1、R2和R3相同；X为B，R1、R2和R4相同；Y为A，R5、R6和R3相同；Y为B时，R5、R6和R4相同。
[0017]R7为H或任选取代的C1～C8的烷基、任选取代的C1～C8的烷氧基、任选取代的C1～C8的酰氧基或任选取代的C6～C8的芳基中的任意一种或几种，优选为H或非取代的C1～C8的烷基、非取代的C1～C8的酰氧基或非取代的C6～C8的芳基中的任意一种或几种，进一步优选为H或非取代的C1～C8的酰氧基中的任意一种或几种。
[0018]优选地，所述A为
‑
CH＝CH2或
‑
CH2CH2CH2COO(CH3)C＝CH2中的一种或两种。
[0019]所述B为C8～C
18
的直链烷烃基，优选为直链的
‑
C8H
17
、
‑
C
10
H
21
、
‑
C
12
H
25
、
‑
C
14
H
25
、
‑
C
16
H
25
或
‑
C
18
H
25
中的一种或几种；
[0020]优选地，所述R1、R2、R3、R4、R5和R6为非取代的甲基或乙基。
[0021]所述表面处理剂为具有如下所示的化合物中的至少一种：
[0022][0023][0024]本专利技术的目的之二在于提供一种导热填料表面处理剂的制备方法，所述制备方法为：
[0025]在阴离子交换树脂和水存在的条件下，使如式(2)所示的乙烯基硅烷与如式(3)所示的烷烃基硅烷发生水解反应，得到导热填料表面处理剂；
[0026][0027]所述乙烯基硅烷包括乙烯基三甲氧基硅烷(A
‑
1)、乙烯基三乙氧基硅烷(A
‑
2)、甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(A
‑
3)或甲基丙烯酰氧基三乙氧基硅烷(A
‑
4)中的一种或几种，具体结构如式(4)所示：
[0028][0029]优选地，所述烷烃基硅烷包括八烷基三甲氧基硅烷(B
‑
1)、八烷基三乙氧基硅烷(B
‑
7)、十烷基三甲氧基硅烷(B
‑
2)、十烷基三乙氧基硅烷(B
‑
8)、十二烷基三甲氧基硅烷(B
‑
3)、十二烷基三乙氧基硅烷(B
‑
9)、十四烷基三甲氧基硅烷(B
‑
4)、十四烷基三乙氧基硅烷(B
‑
10)、十六烷基三甲氧基硅烷(B
‑
5)、十六烷基三乙氧基硅烷(B
‑
11)、十八烷基三甲氧基硅烷(B
‑
6)或十八烷基三乙氧基硅烷(B
‑
12)中的一种或几种，具体结构如式(5)所示：
[0030][0031]所述乙烯基硅烷与烷烃基硅烷的摩尔比为1:10～1:5。
[0032]优选地，所述乙烯基硅烷和烷烃基硅烷的摩尔总和与水的摩尔比为1:1～2:1。
[0033]优选地，所述阴离子交换树脂为强碱型阴离子交换树脂。
[0034]优选地，所述阴离子交换树脂的重量是所述乙烯基硅烷与烷烃基硅烷混合物重量总和的1％～5％。
[0035]当R3和R4都为甲基时，乙烯基硅烷和烷烃基硅烷水解会生成甲醇，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热填料表面处理剂，其特征在于：所述表面处理剂具有如式(1)所示的结构：其中，A为
‑
R7C＝CH2，R7为H或任选取代的有机基团；B为任选取代的C8～C
18
的烷烃基；X和Y独立地为A或B；R1、R2、R3、R4、R5和R6均独立地为任选取代的甲基或乙基；m和n为自然数，且m+n≥10；X、Y一个为A，一个为B，则(m+1):(n+1)为1/10～1/5；X，Y均为A，则(m+2):n为1/10～1/5；X，Y均为B，则m:(n+2)为1/10～1/5；X为A，R1、R2和R3相同；X为B，R1、R2和R4相同；Y为A，R5、R6和R3相同；Y为B时，R5、R6和R4相同。2.根据权利要求1所述的导热填料表面处理剂，其特征在于：R7为H或任选取代的C1～C8的烷基、任选取代的C1～C8的烷氧基、任选取代的C1～C8的酰氧基或任选取代的C6～C8的芳基中的任意一种或几种，优选为H或非取代的C1～C8的烷基、非取代的C1～C8的酰氧基或非取代的C6～C8的芳基中的任意一种或几种，进一步优选为H或非取代的C1～C8的酰氧基中的任意一种或几种；优选地，所述A为
‑
CH＝CH2或
‑
CH2CH2CH2COO(CH3)C＝CH2中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的导热填料表面处理剂，其特征在于：所述B为C8～C
18
的直链烷烃基，优选为直链的
‑
C8H
17
、
‑
C
10
H
21
、
‑
C
12
H
25
、
‑
C
14
H
25
、
‑
C
16
H
25
或
‑
C
18
H
25
中的一种或几种；优选地，所述R1、R2、R3、R4、R5和R6均独立地为非取代的甲基或乙基。4.根据权利要求1所述的导热填料表面处理剂，其特征在于：所述表面处理剂为具有如下所示的化合物中的至少一种；
5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的导热填料表面处理剂的制备方法，其特征在于：在阴离子交换树脂和水存在的条件下，使如式(2)所示的乙烯基硅烷与如式(3)所示的烷烃基硅烷发生水解反应，得到导热填料表面处理剂；其中，A为
‑
R7C＝CH2，R7为H或任选取代的有机基团；B为任选取代的C8～C
18
的烷烃基；R3和R4均独立地为任选取代的甲基或乙基。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄世明，阿地拉，徐凯，吴俊，高鹏，曹晓明，
申请(专利权)人：天津澳普林特科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：