一种有机硅高导热泥及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种有机硅高导热泥，其原料组成为：硅油、导热粉体填料、增塑剂、粉体表面处理剂、交联剂、耐高温色料、铂催化剂；按照重量份数硅油为100份、导热粉体填料为1000～1200份；以导热粉体填料计，增塑剂用量为0.5～1wt％,粉体表面处理剂的用量为1～3wt％；以硅油计，交联剂的用量为1～3wt％，耐高温色料的用量为5～10wt％，铂催化剂的用量为0.1～0.15wt‰。此外，还公开了上述有机硅高导热泥的制备方法。本发明导热泥产品具有导热率高、传热性能稳定、优越的耐高温性能、类似于橡皮泥的可塑性等优点，制备工艺简单，能够为电子发热元器件和散热或其它冷却设备之间提供更好的导热解决途径。
【专利说明】一种有机硅高导热泥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及导热传热【技术领域】，尤其涉及一种有机硅高导热泥及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着生产科学技术的迅猛发展、以及对产品性能要求的日益严格，电子产品功能 使用的稳定性面临着严峻的市场考验，如何解决设备散热问题已成为电子产品整机小型化 设计的关键。由于空气导热性差，如果不及时将设备生成的热量散出，则容易形成局部高 温，而高温会造成电子元件击穿拉弧等，进而导致损伤元器件和组件，从而影响电子产品的 可靠性和正常的工作使用周期。为此，在电子产品的设计与制作中，为了将芯片等发热元器 件产生的热量散出，通常会在散热器与发热的元器件之间使用界面导热材料，以及时将热 量散发掉，从而保证设备的稳定正常运行。
[0003] 传统的界面导热材料为导热硅脂，通常是采用粘度极低的硅油与导热粉体填料通 过机械强力搅拌混合而成，这种材料几乎永远不固化。导热硅脂具有优异的电绝缘性、导热 性、耐高低温、耐水、臭氧、耐气候老化等性能。然而，由于导热粉体填料的密度远远大于硅 油的密度，油粉很容易分离，因此现有技术也采取了通过对导热粉体填料进行处理的方法， 以改善沉降问题，但是效果并不是很明显。尤其是在温度超过80°C时的长期使用过程中，导 热硅脂中的硅油会慢慢游离出，从而导致导热硅脂层变干裂开而进入空气，使得传热稳定 性变差，严重影响了电子产品设备的使用周期。
[0004] 随着电子产品整机小型化及大功率化的快速发展，发热组件温度不断地升高，研 制开发具有高导热率、稳定的传热性能、优越的耐高温性能、不渗油、无挥发、使用周期长的 有机硅导热产品已成为业内研宄的方向和重点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种导热性能稳定、无渗油、使用时 间长、并具有良好附着力和优异导热效率的有机硅高导热泥，为电子发热元器件和散热或 其它冷却设备之间提供更好的导热解决途径。本发明的另一目的在于提供上述有机硅高导 热泥的制备方法。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
[0007] 本发明提供的一种有机硅高导热泥，其原料组成为：硅油、导热粉体填料、增塑剂、 粉体表面处理剂、交联剂、耐高温色料、铂催化剂；按照重量份数硅油为100份、导热粉体填 料为1000?1200份；以导热粉体填料计，增塑剂用量为0. 5?lwt%，粉体表面处理剂的 用量为1?3wt%;以娃油计，交联剂的用量为1?3wt%，耐高温色料的用量为5?IOwt%， 铂催化剂的用量为〇· 1?〇· 15wt%〇。
[0008] 进一步地，本发明所述娃油为苯基乙稀基娃油，粘度为300?lOOOcp。所述导热粉 体填料为氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、氮化铝粉体中的一种或其组合，其粒径为〇. 5? 10 ym，颗粒形状为球型。所述增塑剂为甲基硅油，粘度为100?500cp。所述粉体表面处 理剂为长链烷基硅烷、钛酸酯、硬脂肪酸中的一种或其组合。所述交联剂为端含氢硅油和支 链含氢硅油的混合物；具体为按照摩尔比端含氢硅油：支链含氢硅油=7 : 3的混合物， 复配后的粘度为10?50cp，其中，所述端含氢硅油的结构式为H-Si (CH3)2-CKSi (CH3)2-O] n-Si (CH3)2-H,所述支链含氢硅油的结构式为C3H9-Si-CKSi (CH3) 〇l)-〇]n-Si-C3H9。所述耐 高温色料为钴蓝、铁蓝或钛蓝色料。所述铂催化剂为卡斯特铂催化剂。
[0009] 本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
[0010] 本发明提供的上述有机硅高导热泥的制备方法，包括以下步骤：首先将硅油与导 热粉体填料在真空保护条件下搅拌混合均匀，然后分批依次加入增塑剂、粉体表面处理剂、 交联剂、耐高温色料、铂催化剂，在真空保护条件下升温至55?65°C，反应0. 5?2h，冷却 至室温即得到有机硅高导热泥成品。
[0011] 本发明具有以下有益效果：
[0012] (1)本发明配方体系中，硅油与交联剂形成空间网状交联，将导热粉体填料牢固地 包裹在其中，从而保证树脂和导热粉体填料不易分层，防止由于导热粉体填料密度太大而 导致的沉降，使得产品具有不渗油、无挥发、储存周期长等优异特点。并且，采用粉体表面处 理剂对导热粉体填料进行表面处理，消除了粉体表面如羟基或其他的活性极性基团，降低 了粉体颗粒之间的分子作用力（如氢键等），大幅度地增加了导热粉体填料的填充量，有效 保证了产品的高导热率。此外，通过配方优化设计，采用高比例用量的导热粉体填料和耐高 温色料，提升了产品的耐高温性能，使其在200°C的高温条件下可以长期保持稳定的性能， 能够避免发生类似于现有技术导热硅脂中硅油高温挥发所造成的传热性能大幅度下降的 问题。
[0013] (2)本发明有机硅高导热泥为类似于橡皮泥的可塑性胶状物，从而增加了其施工 方法（除了常规的涂刷和丝网印刷外，还可以采用模块化），施工方便灵活。同时，产品具有 一定的弹性，能够有效消除发热组件由于振动产生的内应力，从而保证良好的导热效果，可 起到高导热、绝缘、防尘、防潮、防震等作用。
[0014] (3)本发明有机娃尚导热泥广品具有导热率尚、传热性能稳定、优越的耐尚温性 能、不渗油、无挥发、以及类似于橡皮泥的可塑性等优点，制备工艺简单，能够为电子发热元 器件的组装（如散热配件与Led芯片铝基板）、以及发热元器件和散热或其它冷却设备之间 提供更好的导热解决途径，可广泛应用于大功率模块、集成芯片、电源模块、车用电子产品、 控制器、通讯设备、计算机及其附件等发热元器件的散热。
[0015] 下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
【具体实施方式】
[0016] 本发明实施例一种有机硅高导热泥，其原料组成为：硅油、导热粉体填料、增塑 剂、粉体表面处理剂、交联剂、耐高温色料、铂催化剂。其中，硅油为苯基乙烯基硅油，粘 度为300?lOOOcp ;导热粉体填料为氧化铝、氧化锌、氮化硼、碳化硅、氮化铝粉体中的 一种或其组合；增塑剂为甲基硅油，粘度为100?500cp ;粉体表面处理剂为长链烷基 硅烷、钛酸酯、硬脂肪酸中的一种或其组合；交联剂为按照摩尔比端含氢硅油：支链含 氢硅油=7 : 3的混合物，复配后的粘度为10?50cp，其中，端含氢硅油的结构式为 H-Si (CH3) 2-0- [Si (CH3) 2-0]n-Si (CH3) 2-H，支链含氢硅油的结构式为 C3H9-Si-O- [Si (CH3) ⑶-0]n-Si-C3H9;耐高温色料为钴蓝、铁蓝或钛蓝色料；钼催化剂为卡斯特铂催化剂。具体 如下：
[0017] 实施例一：
[0018] 1、本实施例一种有机硅高导热泥，其原料组成为：
[0019] 苯基乙烯基硅油（粘度300cp) IOOg 导热粉体填料-球形氧化铝（粒径5μηι) IOOOg 增塑剂-甲基娃油（粘度IOOcp) 5g 粉体表面处理剂-十八烷基三甲氧基硅烷 15g 交联剂-端含氢娃油和支链含氢娃油的混合物 3g 耐高温色料-铁蓝 IOg 铂催化剂-卡斯特铀催化剂 0.15g。
[0020] 2、本实施例上述有机硅高导热泥的制备方法，其步骤如下：
[0021] 首先在行星机中加入苯基乙烯基硅油，分五批依次加入导热粉体填料， 在-0. 095MPa的真空保护条件下搅拌混合均匀；然后依次加入增塑剂、粉体表面处理剂、交 联剂、耐高温色料、铂催化剂，在-〇. 〇95MPa的真空保护条件下升温至65°C反应0. 5h，冷却 至室温即得到有机硅高导热泥成品。
[0022] 实施例二：
[0023] 1、本实施例一种有机硅高导热泥，其原料组成为：
[0024] 苯基乙烯基硅油（粘度500cp) IOOg 导热粉体填料-球形氧化错（粒径5μηι) 700g 导热粉体填料-球形氧化铝（粒径1 μηι) 300g 增塑剂-甲基硅油（粘度lOOcp) 7g 粉体表面处理剂-硬脂肪酸 IOg 交联剂-端含氢娃油和支链含氢娃油的混合物 3g 耐高温色料-钴蓝 IOg 铂催化剂-卡斯特铂催化剂 〇.15g。
[0025] 2、本实施例上述有机硅高导热泥的制备方法，其步骤如下：
[0026] 首先在行星机中加入苯基乙烯基硅油，分五批依次加入导热粉体填料， 在-0. 095MPa的真空保护条件下搅拌混合均匀；然后依次加入增塑剂、粉体表面处理剂、交 联剂、耐高温色料、铂催化剂，在-0. 〇95MPa的真空保护条件下升温至60°C反应lh，冷却至 室温即得到有机硅高导热泥成品。
[0027] 实施例三：
[0028] 1、本实施例一种有机硅高导热泥，其原料组成为：
[0029] 苯基乙烯基硅油（粘度800cp) IOOg 导热粉体填料-球形氧化铝（粒径ΙΟμηι) 900g 导热粉体填料-球形氧化错（粒径5μηι) 300g 增塑剂-甲基硅油（粘度lOOcp) 12g 粉体表面处理剂-钛酸酯 15g 交联剂-端含氢硅油和支链含氢硅油的混合物 2.5g 耐高温色料-钛蓝 8g
[0030] 铂催化剂-卡斯特怕催化剂 〇.12g,,
[0031] 2、本实施例上述有机硅高导热泥的制备方法，其步骤如下：
[0032] 首先在行星机中加入苯基乙烯基硅油，分六批依次加入导热粉体填料， 在-0. 095MPa的真空保护条件下搅拌混合均匀；然后依次加入增塑剂、粉体表面处理剂、交 联剂、耐高温色料、铂催化剂，在-0. 〇95MPa的真空保护条件下升温至55°C反应2h，冷却至 室温即得到有机硅高导热泥成品。
[0033] 本发明各实施例制备的有机娃尚导热泥成品的物化性能指标如下表1所不。
[0034] 表1本发明各实施例制备的有机娃尚导热泥成品的物化性能指标
[0035]
【权利要求】
1. 一种有机硅高导热泥，其特征在于原料组成为：硅油、导热粉体填料、增塑剂、粉体 表面处理剂、交联剂、耐高温色料、铂催化剂；按照重量份数硅油为100份、导热粉体填料为 1000?1200份；以导热粉体填料计，增塑剂用量为0. 5?lwt%，粉体表面处理剂的用量 为1?3wt% ;以娃油计，交联剂的用量为1?3wt%，耐高温色料的用量为5?10wt%，钼 催化剂的用量为〇? 1?〇? 15wt%〇。
2. 根据权利要求1所述的有机硅高导热泥，其特征在于：所述硅油为苯基乙烯基硅油， 粘度为300?lOOOcp。
3. 根据权利要求1所述的有机硅高导热泥，其特征在于：所述导热粉体填料为氧化铝、 氧化锌、氮化硼、碳化硅、氮化铝粉体中的一种或其组合，其粒径为0.5?10 ym，颗粒形状 为球型。
4. 根据权利要求1所述的有机硅高导热泥，其特征在于：所述增塑剂为甲基硅油，粘度 为 100 ?500cp。
5. 根据权利要求1所述的有机硅高导热泥，其特征在于：所述粉体表面处理剂为长链 烷基硅烷、钛酸酯、硬脂肪酸中的一种或其组合。
6. 根据权利要求1所述的有机硅高导热泥，其特征在于：所述交联剂为端含氢硅油和 支链含氢硅油的混合物。
7. 根据权利要求6所述的有机硅高导热泥，其特征在于：所述交联剂为按照摩尔比端 含氢硅油：支链含氢硅油=7 : 3的混合物，复配后的粘度为10?50cp，其中，所述端含 氢硅油的结构式为H-Si (CH3)2-〇-[Si (CH3)2-〇]n-Si (CH3)2-H，所述支链含氢硅油的结构式为 C3H9-Si-〇-[Si (CH3) (H)-〇]n-Si-C3H9。
8. 根据权利要求1所述的有机硅高导热泥，其特征在于：所述耐高温色料为钴蓝、铁蓝 或钛蓝色料。
9. 根据权利要求1所述的有机硅高导热泥，其特征在于：所述铂催化剂为卡斯特铂催 化剂。
10. 权利要求1-9之一所述有机硅高导热泥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：首 先将硅油与导热粉体填料在真空保护条件下搅拌混合均匀，然后分批依次加入增塑剂、粉 体表面处理剂、交联剂、耐高温色料、铂催化剂，在真空保护条件下升温至55?65°C，反应 0. 5?2h，冷却至室温即得到有机硅高导热泥成品。
【文档编号】C08K3/22GK104497575SQ201410822370
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月22日 优先权日:2014年12月22日
【发明者】张震宇, 陈思斌 申请人:广州市白云化工实业有限公司