一种高性能非硅导热脂及其制备方法与流程

本发明属于导热材料领域，尤其涉及a61l24领域，更具体的涉及一种高性能非硅导热脂及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技的进步，电子信息技术时代的到来，电子科技产品越来越趋向于微型化，电子产品工作中产生的热量会对机身造成损害，使器件老化，寿命缩短，功能失常，因此热量快速传导散发，是电子产品目前亟需解决的重要技术问题。常用的导热材料包括导热硅脂，导热硅脂常以有机硅油为主体制备原料，再加入金属氧化物等填料，经过一定的步骤加工制得，导热硅脂热阻低，导热系数较高，具有一定的绝缘、密封的作用，还可以在发热部位和散热部位利用硅脂上的缝隙传递热量，是一种非常优异的导热材料，但是硅油的引入可能在高温条件下会出现硅油溢出的情况，例如应用子在电子产品上时，硅油如溢出则会造成电子产品短路，死机，严重的还可能出现火灾。非硅导热脂由于非硅油的使用，可以有效地避免上述问题的存在。在非硅油体系中，通过加入处理剂、抗氧剂等功能助剂，可以改善非硅材料耐高温差的问题。

2、现有技术cn108676212a公开了适合光学组件使用的非硅导热垫片，制备原料包括基体树脂，复合导热填料，无卤阻燃剂，功能助剂，其导热系数高，可达1w/m·k以上，耐热效果好；现有技术cn110105638a公开了一种低密度高导热非硅材料，原料包括导热填料，载体等，其具有优异的导热性能和绝缘性能，但是上述现有技术采用高分子有机树脂和导热填料复配的技术方案，不利于非硅导热材料降低热阻，提高耐热性能。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种高性能非硅导热脂，其制备原料按照质量份数计，包括：5-6份非硅油，90-95份导热复配填料，0.1-1份处理剂，0.1-0.5份抗氧剂。

2、优选的，所述的非硅油包括航空润滑油，航空齿轮油，发动机润滑油，航空液压油，动力传动通用润滑油中的一种。

3、进一步优选的，所述的非硅油包括航空润滑油。

4、优选的，所述的航空润滑油在40℃下的运动粘度为10-24cst，使用范围为-40～180℃；作为一种可实施的案例，所述的航空润滑油在40℃下的运动粘度为13cst，使用范围为-40～180℃，型号为壳牌w15w-50航空润滑油。

5、优选的，所述的航空润滑油在100℃下的运动粘度为4-17cst，使用范围为-40～204℃；作为一种可实施的案例，所述的航空润滑油在100℃下的运动粘度为5.05cst，使用范围为-40～204℃，型号为中石化石科院4050高温合成航空润滑油。

6、优选的，所述的导热复配填料包括：氧化铝，氧化锌，氮化硼，氮化铝，铝粉，银粉，石墨烯，氮化铝，碳化硅，石英粉中的至少两种。

7、进一步优选的，所述的导热复配填料包括铝粉，氧化铝和氧化锌。

8、优选的，所述的铝粉的粒径为1～10μm；作为一种可实施的案例，所述的铝份粒径包括1μm，2μm，3μm，5μm，10μm中的至少一种。

9、进一步优选的，所述的铝粉粒径为2μm和10μm。

10、优选的，所述的氧化铝的粒径为1-2μm。

11、进一步优选的，所述的氧化铝的粒径为1μm。

12、优选的，所述的氧化锌的粒径小于1μm。

13、进一步优选的，所述的氧化锌的粒径为0.1μm。

14、优选的，所述的10μm铝粉，2μm铝粉，1μm氧化铝和0.1μm氧化锌的质量比为(40-50)：(15-25)：(15-25)：(10-15)。

15、进一步优选的，所述的10μm铝粉，2μm铝粉，1μm氧化铝和0.1μm氧化锌的质量比为(40-45)：(15-20)：(20-25)：(10-12)。

16、所述的导热复配填料的制备方法为将10μm铝粉，2μm铝粉，1μm氧化铝和0.1μm氧化锌混合均一即得。

17、优选的，所述的处理剂包括硅烷偶联剂和钛酸脂偶联剂，铝酸脂偶联剂中的一种或多种。

18、进一步优选的，所述的处理剂包括硅烷偶联剂；作为一种可实施的案例，所述的硅烷偶联剂包括kbm-3，kh-550，kh-560，kh-570，kh-580，kh-590，a-151中的一种。

19、更进一步优选的，所述的硅烷偶联剂为kbm-3。

20、本发明中不对抗氧剂的组分做进一步限定，凡是可以起到抗氧化作用的助剂均可，包括但不限于：抗氧剂1010，抗氧剂1076，抗氧剂168，抗氧剂264，抗氧剂7501，防老化剂b125中的一种或多种。

21、本实施例第二方面提出了一种高性能非硅导热脂的制备方法，至少包括以下步骤：

22、s1、在行星搅拌机中加入非硅油、抗氧剂，60-80℃条件下搅拌均匀；

23、s2、依次加入导热复配填料，处理剂，60-80℃条件下搅拌处理1-2h；

24、s3、升温到90-120℃，抽真空处理0.5-1h；

25、s4、降至室温出料。

26、有益效果

27、(一)本发明为了解决现有的硅油体系导热材料存在高温下硅油易溢出导致产品受损的技术缺陷，本发明中选用的非硅油作为制备原料，可以有效地提到导热硅脂的耐高温性能，同时本发明人发现，选择动力粘度适中，使用范围较大的非硅油，尤其是40℃下的运动粘度为13cst，使用范围为-40～180℃，型号为壳牌w15w-5航空润滑油，和在100℃下的运动粘度为5.05cst，使用范围为-40～204℃，型号为中石化石科院4050高温合成航空润滑油，不仅可以保证非硅导热硅脂具有较低的热阻，并且可耐125℃的高温。

28、(二)虽然非硅油的使用可以在一定程度上提高导热脂的耐高温性能，但是本发明人在实际配方调试中发现，需要严格控制非硅油的使用量，在本制备体系中优选为5-6份非硅油。当非硅油用量较多时，会对体系中导热复配填料分散均匀性造成一定的影响，会降低非硅导热脂的粘度，导热脂在电子产品上的附着强度下降，影响正常使用。

29、(三)作为提高导热脂导热系数的核心组分，导热复配填料的选择至关重要，首先为了提高导热脂的导热性能和材料密度，本发明人优选了2μm和10μm的铝粉，然后为了提高导热复配填料的防腐性能和耐高温性能，本发明人又添加使用了1μm氧化铝，可以有效的填充在不同粒径铝粉堆叠形成的空间缝隙中，但是本发明人发现导热复配填料之间仍存在一定的间隙，由于空气的热阻较大，因此不利于非硅导热脂的低热阻性能，本发明人发现使用粒径小于1μm的氧化锌，尤其是0.2μm氧化锌，可以进一步填充在导热复配填料的间隙中，进一步降低非硅导热脂的热阻，同时提到其材料的致密度，提高导热脂的耐高温性能和稳定性。

30、(四)本发明人还发现，当控制10μm铝粉，2μm铝粉，1μm氧化铝和0.1μm氧化锌的质量比为(40-50)：(15-25)：(15-25)：(10-15)时，可以有效地提高非硅导热脂的密度，从而使降低材料的热则；若是10μm铝粉，2μm铝粉，1μm氧化铝的质量份数不在最佳实施范围内时，由于其粒径相对较大，所形成的空间间隙较多，不利于0.1μm氧化锌在非硅导热脂的紧密填充，从而影响产品的导热性能。

31、(五)本发明在制备非硅导热脂的之后进行了升温，抽真空的操作，可以有效地降低导热脂中的水和空气等杂质，进而提高非硅导热脂的耐老化性能，产品可以通过125℃耐高温、双85标准测试、高低温循环-40～125℃测试，实际使用效果优异。