一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料及其制备方法与流程

本发明涉及导热材料，具体为一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的飞速发展和电动汽车技术的不断进步，不断增大的功率密度也造成热量在有限的空间不断聚集，热量传导问题愈发受到关注，其中，以有机硅凝胶为基体，填充氧化铝、氢氧化铝、氮化铝、氮化硼等导热粉体制备的复合材料，因其柔软、耐高低温、耐老化、阻燃绝缘且成本较低的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，无法作为导热材料使用。在硅胶中填充导热粉体后，导热粉体在硅胶材料中形成导热通路，可实现较高的导热率。因此填料的填充率(即：导热粉体与有机硅材料的体积比或质量比)与导热组合物的导热率成正相关。往液态有机硅填充导热粉体时，混合物的粘度会随填充量的增大而上升，为后续的加工带来困难。改善这一问题通常可以从两个方面入手：其一是粉体优化，即通过选用特定形状和粒径的导热粉体或对填料进行改性处理，改善无机粉体与有机硅胶之间的相容性，从而降低粘度。另一方面，就是使用粘度更低的乙烯基硅油；然而，低粘度乙烯基硅油的分子量较小，往往需要发生若干次交联才能形成较大分子或网状分子结构导致导热组合物在固化后往往还含有大量的分子量较小或交联程度不足的部分，这类成分具有较好的活动能力，使热管理材料在固化后出现渗油现象。渗油不但会污染应用环境，还会导致材料本身导热性能和机械性能劣化，例如变硬、变脆、开裂等。为改善渗油问题，通常需要增大含氢硅油的使用量，减少低分子量成分的剩余，并增大交联密度，抑制低分子物质的渗出。但由于低粘度乙烯基硅油本身乙烯基含量相对较高，交联之后的空间网状结构的交联点过多，加上填料添加量较大，导致导热材料在加热固化之后硬度过高，往往高于80shore oo。过高的硬度不仅会导致材料过脆，易断裂，还会导致导热材料产品(如导热垫片)、发热体(如芯片)和散热片三者之间的界面贴度不足，从而导致界面热阻过大，影响整体导热性能和散热效果。为实现较高的导热系数，需要在硅胶中大量的填充导热粉体，为实现低热阻又需要降低导热材料的交联密度，从而降低硬度。这导致了材料力学性能劣化严重，延伸率和回弹性能变差，稍有外力下即容易发生永久变形，不利于后续的裁切装配等工序为此，我们提出一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，包括以下组分的原料：

4、乙烯基硅油；

5、含氢硅油；

6、端氢硅油；

7、导热粉体；

8、偶联剂；

9、所述侧含氢硅油和端含氢硅油中si-h的物质的量的总和与所述低粘度乙烯基硅油中的ch2＝ch-的物质的量之比r为1：0.9-1：2；

10、所述端含氢硅油中si-h的物质的量与多含氢硅油中si-h的物质的量之比r为0.8-1.3；

11、所述低粘度乙烯基硅油为粘度为50-200000mpa·s的乙烯基硅油。

12、进一步的：所述乙烯基硅油的质量为100份计算，所述导热粉体的质量为800-1400份，导热材料还包括抑制剂与铂金催化剂，以乙烯基硅油的质量为100份计，所述抑制剂的质量为0.01-0.1份，所述铂金催化剂中铂元素的质量占导热材料总质量的3～20ppm。

13、进一步的：所述乙烯基硅油为具有如a-1、a-2或a-3所示的结构的化合物中的一种或几种。

14、进一步的：所述端含氢硅油和含氢硅油总的含氢量为0.1％-1.0％，优选为0.5％-1.0。

15、进一步的：所述导热粉体为氧化铝、氢氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硅、碳化硅、金属铝粉、沥青基碳纤维中的一种或几种。

16、进一步的：所述导热粉体的形状为球形、类球形、非球形中的一种，所述导热粉体为中位粒径0.1-120um。

17、进一步的：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂其中一种或几种。

18、进一步的：所述铂金催化剂为karstedt催化剂、speier催化剂、ashby催化剂、lamoreaux催化剂或胶囊型铂金催化剂中的一种或几种。

19、进一步的：所述抑制剂为炔醇类抑制剂，富马酸酯、马来酸酯类抑制剂，丁炔二酸酯类抑制剂，卡宾类抑制剂、多乙烯基类抑制剂或亚磷酸酯类抑制剂中的一种或几种。

20、一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料的制备方法，包括如下步骤：首先使用硅烷偶联剂对导热粉体进行湿法处理；将乙烯基硅油、端含氢硅油和经硅烷偶联剂处理的导热粉体混匀，加入任选的抑制剂、任选的铂金催化剂和含氢硅油，经混匀、脱泡工艺后得到的低渗油高延伸率高回弹柔性导热材料，导热材料可用于制备导热垫片和导热凝胶。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、该低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料及其制备方法，本发明提出的导热材料使用乙烯基硅油、端含氢硅油、多含氢硅油和导热粉体复合而成的，三种硅油发生聚合反应形成柔软的橡胶体，被包覆在其中的导热粉体形成导热通路。在本发明中，使用带有不饱和基团的偶联剂对导热粉体进行改性，使得导热粉体表面带上了不饱和基团，提高粉体与硅胶之间的相容性，降低粘度的同时，导热粉体表面的不饱和基团可与端含氢硅油和多含氢硅油发生聚合反应，从而将导热粉体与硅胶连成一体，减少了大量填充导热粉体对硅胶力学性能的破坏，密集的交联结构也能锁住小分子物质，避免渗出。因此能在实现高导热的同时，保证高延伸率和高回弹性能。

技术特征：

1.一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，其特征在于：包括以下组分的原料：

2.根据权利要求1所述的一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，其特征在于：所述乙烯基硅油的质量为100份计算，所述导热粉体的质量为800-1400份，导热材料还包括抑制剂与铂金催化剂，以乙烯基硅油的质量为100份计，所述抑制剂的质量为0.01-0.1份，所述铂金催化剂中铂元素的质量占导热材料总质量的3～20ppm。

3.根据权利要求1所述的一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，其特征在于：所述乙烯基硅油为具有如a-1、a-2或a-3所示的结构的化合物中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，其特征在于：所述端含氢硅油和含氢硅油总的含氢量为0.1％-1.0％，优选为0.5％-1.0。

5.根据权利要求1所述的一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，其特征在于：所述导热粉体为氧化铝、氢氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硅、碳化硅、金属铝粉、沥青基碳纤维中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，其特征在于：所述导热粉体的形状为球形、类球形、非球形中的一种，所述导热粉体为中位粒径0.1-120um。

7.根据权利要求1所述的一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂其中一种或几种。

8.根据权利要求2所述的一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，其特征在于：所述铂金催化剂为karstedt催化剂、speier催化剂、ashby催化剂、lamoreaux催化剂或胶囊型铂金催化剂中的一种或几种。

9.根据权利要求2所述的一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料，其特征在于：所述抑制剂为炔醇类抑制剂，富马酸酯、马来酸酯类抑制剂，丁炔二酸酯类抑制剂，卡宾类抑制剂、多乙烯基类抑制剂或亚磷酸酯类抑制剂中的一种或几种。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：首先使用硅烷偶联剂对导热粉体进行湿法处理；将乙烯基硅油、端含氢硅油和经硅烷偶联剂处理的导热粉体混匀，加入任选的抑制剂、任选的铂金催化剂和含氢硅油，经混匀、脱泡工艺后得到的低渗油高延伸率高回弹柔性导热材料，导热材料可用于制备导热垫片和导热凝胶。

技术总结本发明公开了一种低渗油高延伸率高回弹的柔性导热材料及其制备方法，涉及导热材料技术领域，乙烯基硅油；含氢硅油；端氢硅油；导热粉体；偶联剂；所述侧含氢硅油和端含氢硅油中Si‑H的物质的量的总和与所述低粘度乙烯基硅油中的CH2＝CH‑的物质的量之比R为1：0.9‑1：2；所述端含氢硅油中Si‑H的物质的量与多含氢硅油中Si‑H的物质的量之比r为0.8‑1.3；所述低粘度乙烯基硅油为粘度为50‑200000mPa·S的乙烯基硅油；导热粉体表面的不饱和基团可与端含氢硅油和多含氢硅油发生聚合反应，从而将导热粉体与硅胶连成一体，减少了大量填充导热粉体对硅胶力学性能的破坏，密集的交联结构也能锁住小分子物质，避免渗出。因此能在实现高导热的同时，保证高延伸率和高回弹性能。技术研发人员：刘阿龙受保护的技术使用者：苏州亿脉通新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14