【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料，具体涉及一种高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体及其制备方法。
技术介绍
1、线性或低支化程度的有机硅聚合物材料在室温下呈液态的油状。由于si-o-si键具有高的键能且在空间呈螺旋状排列，因此si-o-si键具有良好耐候性、耐高低温性能及良好的透气性，广泛用作导热硅膏、导热硅脂、导热硅橡胶、导热硅凝胶等多种热界面材料的基体材料。与氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼、铝粉、银粉等常用的金属氧化物或金属粉末导热填料相比，有机硅材料属于热量的不良导体，它的导热系数仅有0.179w/(m.k)。
2、导热硅膏、导热硅脂、导热硅橡胶、导热硅凝胶等硅基热界面材料通常采用氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼、铝粉、银粉等高导热系数的金属氧化物或金属粉末作为导热填料，采用不交联的线性或低支化程度的聚硅氧烷、完全交联固化或局部交联固化的聚硅氧烷网络结构作为硅基热界面材料的基体材料，经混合、分散或交联固化而得。
3、虽然在热界面材料体系中有机硅材料的用量通常不超过10wt％甚至更低，但聚硅氧烷的导热系数成为制约热界面材料导热性能的关键因素。根据复合材料导热系数的理论计算公式可以推知，复合材料的导热系数呈现“木桶效应”，即复合材料体系导热系数在很大程度上取决于体系中导热系数最小的组分。从复合材料体系中导热系数最小的组分入手，若能采用物理或化学手段提高该组分的导热系数，则复合材料的导热系数将呈现较大幅度的变化。如今，研究开发低成本、高导热系数的填料已难以取得重大突破，因此，如何提高聚硅氧烷材料的导热系数，即研究开发所谓
4、潘红梅等(涂料工业，2024，54(6)：82-88)归纳了本征导热型绝缘液晶环氧树脂的研究进展，指出通过设计和改变环氧树脂的分子和链节的结构可以获得特殊的物理结构(如取向结构、液晶结构和晶体结构等)，从而可提高树脂内部结构的有序性，提高环氧树脂的导热系数。例如，利用液晶环氧树脂单体(lce)中所含有的液晶基元可调控交联网络结构的有序性，进而可提高树脂自身的导热系数，即得到所谓的本征导热型绝缘液晶环氧树脂(lcer)。文献(composites part b：engineering，2020，185：107784)公开了一种以4,4’-二羟基联苯、三甘醇和环氧氯丙烷为原料合成含联苯液晶基元lce的方法，采用4,4’-二氨基二苯甲烷(ddm)为固化剂、氮化硼(bn)为填料，采用浇铸法制备了在135～165℃之间具有液晶性的本征导热型绝缘液晶环氧树脂，其本征导热系数达到0.51w/(m.k)；相对于普通环氧树脂的导热系数0.20w/(m.k)，上述本征导热型绝缘液晶环氧树脂的导热系数得到明显提升。
5、有机硅材料是除环氧树脂外用于热界面材料基体的另一种重要的合成材料。与环氧树脂类本征导热型聚合物材料的研究开发相比，文献中对于本征导热的有机硅聚合物的研究开发鲜见报道，导致硅基热界面材料的研究开发主要聚焦于：(1)如何研发高导热系数、高稳定性的导热填料；(2)如何降低填料的粒径；(3)如何实现不同粒径填料、不同种类填料的搭配使用；(4)如何改善填料表界面性质，提高填料在硅基聚合物基体中均匀分散程度并提高填料负荷。
6、尽管这些方面均不同程度影响了硅基热界面材料的导热系数，但如何提高有机硅聚合物自身的导热系数，研究开发具有高导热系数的所谓的本征导热硅基聚合物材料，鲜见文献报道。
技术实现思路
1、本专利技术针对有机硅聚合物材料的导热系数不足的问题，提供一种高导热系数的聚硅氧烷材料，通过铈的有机金属化合物对惰性的聚硅氧烷流体进行改性处理，形成si-o-ce键提高聚硅氧烷流体自身导热系数。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，包括步骤：将铈有机金属化合物和聚硅氧烷在密闭惰性气体环境下反应，产物经过滤、减压蒸馏脱除低沸物得到铈改性的聚硅氧烷材料。
4、所述铈改性聚硅氧烷流体分子中含有si-o-ce键，数均分子量为500～20000g/mol，多分散指数为1.05～3.00，25℃下粘度为10～10000mpa.s，导热系数为0.180～0.250w/(m.k)。
5、所述铈有机金属化合物包括醋酸铈(cas rn：206996-60-3)、碳酸铈(cas rn：54451-25-1)、辛酸铈(cas rn：7435-02-1)、异辛酸铈(cas rn：56797-01-4)、草酸铈(casrn：15750-47-7)、环烷酸铈盐(cas rn：68514-63-6)、硫酸亚铈(cas rn：10450-59-6)、硬酯酸铈(cas rn：10119-53-6)、柠檬酸铈(cas rn：512-24-3)中的至少一种。
6、优选地，所述铈有机金属化合物为硬酯酸铈、辛酸铈、异辛酸铈、草酸铈、环烷酸铈盐中的至少一种；
7、进一步优选地，所述铈有机金属化合物为硬酯酸铈。
8、所述铈有机金属化合物的质量与所述铈有机金属化合物和聚硅氧烷总质量比为0.0005～0.10:1。优选地，所述铈有机金属化合物的质量与所述铈有机金属化合物和聚硅氧烷总质量比为0.005～0.075:1；进一步优选地，所述铈有机金属化合物的质量与所述铈有机金属化合物和聚硅氧烷总质量比为0.01～0.05:1；
9、所述聚硅氧烷流体的结构式如式i所示：
10、
11、其中，ra，rb，rc，rd，re，rf独立选自甲基、乙基、苯基或丁基；r1，r2，r3，r4，r5，r6独立选自甲基、乙基、苯基、三氟丙基；m为0～200，n为0～200，p为0～200，且m，n，p不同时为0。
12、所述聚硅氧烷流体的数均分子量为500～20000g/mol，在25℃下的粘度为10～10000mpa.s。
13、所述惰性气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种；优选地，所述的惰性气体选自氮气，其露点≤-65℃；
14、所述反应的压力为0.05～10mpa。优选0.1～1.0mpa；在一些实施方式中，反应压力为0.4～1.0mpa；
15、所述反应温度为150～550℃，反应时间为1～24h。优选地，所述反应温度为250～450℃，反应时间为5～15h；进一步优选地，所述反应温度为270～400℃，反应时间为8～14h；在一些实施方式中，反应温度为250～350℃。
16、当温度低于150℃时，铈有机金属化合物与聚硅氧烷流体之间因不能生成si-o-ce键而不能提高聚硅氧烷流体的导热系数；当温度高于550℃时，一方面聚硅氧烷流体高温下会发生降解，导致硅油粘度降低，变成小分子物质，另一方面，铈有机金属化合物在高温下也会氧化变质，不能获得铈改性的聚硅氧烷流体。
17、所述减压蒸馏时压强为-0.099～-0.065mpa，蒸馏温度为70～250℃；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述铈有机金属化合物包括醋酸铈、碳酸铈、辛酸铈、异辛酸铈、草酸铈、环烷酸铈盐、硫酸亚铈、硬酯酸铈、柠檬酸铈中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述铈改性的聚硅氧烷流体的数均分子量500～20000g/mol，多分散指数为1.05～3.00，在25℃下粘度为10～10000mPa.s，导热系数为0.180～0.250W/(m.K)。
4.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述铈有机金属化合物的质量与所述铈有机金属化合物和聚硅氧烷总质量比为0.0005～0.10:1。
5.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述聚硅氧烷流体的结构式如式I所示：
6.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述聚硅氧烷流体的数
7.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述惰性气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种；所述反应的压力为0.05～10MPa。
8.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述反应温度为150～550℃，反应时间为1～24h。
9.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述减压蒸馏时压强为-0.099～-0.065MPa，蒸馏温度为70～250℃。
10.根据权利要求1～9任一项所述的制备方法制得的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体，其特征在于，所述铈改性的聚硅氧烷流体的数均分子量500～20000g/mol，多分散指数为1.05～3.00，25℃下粘度为10～10000mPa.s，导热系数为0.180～0.250W/(m.K)。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述铈有机金属化合物包括醋酸铈、碳酸铈、辛酸铈、异辛酸铈、草酸铈、环烷酸铈盐、硫酸亚铈、硬酯酸铈、柠檬酸铈中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述铈改性的聚硅氧烷流体的数均分子量500～20000g/mol，多分散指数为1.05～3.00，在25℃下粘度为10～10000mpa.s，导热系数为0.180～0.250w/(m.k)。
4.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述铈有机金属化合物的质量与所述铈有机金属化合物和聚硅氧烷总质量比为0.0005～0.10:1。
5.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改性聚硅氧烷流体的制备方法，其特征在于，所述聚硅氧烷流体的结构式如式i所示：
6.根据权利要求1所述的高导热系数的铈改...
【专利技术属性】
技术研发人员：伍川，谌旭鹏，邬宇凯，吴璇，毛磊，施龙杰，董红，瞿志荣，宋艳江，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：
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