本发明涉及硅橡胶材料技术领域，具体涉及一种导热硅橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术：
硅橡胶是一种特种合成橡胶，以硅氧键为主链，而一般的橡胶是以碳-碳键为主链的结构。由于其结构的特殊性决定了它具有耐高温、耐低温、耐高电压、耐臭氧老化、耐辐射性、耐侯、生理惰性、高透气性、以及对润滑油等介质表现出优异的化学惰性。此外，使用温度范围(-50～300℃)宽广，弹性好、耐漏电起痕与电蚀损性能好，尤其是在其表面积污后仍具有良好的憎水性等特点。但是未填充的硅橡胶导热性能很差，导热率一般只有0.165W/(m·K)，通过填充导热填料可提高其导热性能。
硅橡胶是非结晶性材料，未补强的硅橡胶其物理机械性能较差，不能满足实际应用的要求，必须使用补强剂对其进行补强。中国专利CN 102757648 A公开了“一种导热硅橡胶复合材料及其制备方法”，其使用最常用的气相白炭黑或沉淀白炭黑作为补强材料，但是气相白炭黑制备工艺复杂，价格昂贵，故选取一种价格适中的补强材料尤为必要。
技术实现要素：
本发明提供了一种导热硅橡胶复材合料及其制备方法，所述导热硅橡胶复合材料具有优异的导热性，同时具有很好的耐热性、化学稳定性、阻燃性及力学性能，且制备方法简单易行，易于实行工业化生产。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种导热硅橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶30-40份、纳米凹凸捧土8-12份、导热填料40-60份、聚四氟乙烯微粉2-4份、含氢硅油1-3份、硅烷偶联剂0.4-0.6份、钛酸酯偶联剂1-1.5份、硫化剂0.5-1.5份、稳定剂2-3份。
优选地，所述导热填料氮化铝、碳化硅、氮化硅的混合物。
优选地，所述含氢硅油的含氢量为0.4-1.2％。
优选地，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，所述钛酸酯偶联剂为四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。
优选地，所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷或过氧化二异丙苯。
优选地，所述稳定剂为有机锡热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂的混合物。
导热硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：按比例称取各原料；
(2)改性处理：将纳米凹凸捧土配制为悬浮液，加入硅烷偶联剂，调节pH至硅烷偶联剂完全溶解，于50-60℃下搅拌2-3h后进行喷雾干燥，得包覆有一层硅烷偶联剂的改性纳米凹凸捧土；将导热填料、稳定剂混合均匀，得混合粉体，将钛酸酯偶联剂加入到乙醇溶液中，调节pH至钛酸酯偶联剂完全溶解，加入混合粉体，于50-60℃下搅拌1-2h后进行喷雾干燥，得表面包覆有一层钛酸酯偶联剂的改性混合粉体；
(3)混炼：将甲基乙烯基硅橡胶加到辊筒上，包辊后，先加入改性纳米凹凸捧土，混炼至均匀；再加入改性混合粉体、含氢硅油、聚四氟乙烯微粉，混炼至均匀；然后加入硫化剂，混炼至均匀，薄通下片，即得硅橡胶混炼胶；将混炼好的硅橡胶放入模具中，冷压充模后进行一段硫化，一段硫化成型后的样品在鼓风干燥箱中进行二段硫化，既得导热硅橡胶复合材料。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用纳米凹凸捧土作为补强材料，并使用硅烷偶联剂对其做改性处理，改善凹凸捧土在硅橡胶中的分散性，且硅烷偶联剂中的乙烯基团会和硅橡胶上的乙烯基团在硫化过程中发生交联，形成稳定的化学键。纳米凹凸捧土的添加有效提高了复合材料的力学性能及热性能，同时可有效降低成本。
2.在导电填料氮化铝、碳化硅、氮化硅的共同作用下，硅橡胶导电性能优异，同时可提高硅橡胶的机械强度、抗老化性，聚四氟乙烯微粉可有效增强硅橡胶的耐热性、耐候性、化学稳定性及阻燃性。
3.在制备过程中对导电填料进行改性处理，可以加强导热填料与硅橡胶的结合从而使导热性能更加优异。
4.本发明制备方法简单易行，易于实行工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。
实施例1：
一种导热硅橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶35份、纳米凹凸捧土10份、导热填料50份、聚四氟乙烯微粉3份、含氢硅油2份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5份、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯1.2份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1份、稳定剂2.5份。所述导热填料氮化铝、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氢硅油的含氢量为1.2％；所述稳定剂为有机锡热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂的混合物。
导热硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：按比例称取各原料；
(2)改性处理：将纳米凹凸捧土配制为悬浮液，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，调节pH至γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷完全溶解，于60℃下搅拌2h后进行喷雾干燥，得包覆有一层γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性纳米凹凸捧土；将导热填料、稳定剂混合均匀，得混合粉体，将四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯加入到乙醇溶液中，调节pH至四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯完全溶解，加入混合粉体，于60℃下搅拌1h后进行喷雾干燥，得表面包覆有一层四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯的改性混合粉体；
(3)混炼：将甲基乙烯基硅橡胶加到辊筒上，包辊后，先加入改性纳米凹凸捧土，混炼至均匀；再加入改性混合粉体、含氢硅油、聚四氟乙烯微粉，混炼至均匀；然后加入2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷，混炼至均匀，薄通下片，即得硅橡胶混炼胶；将混炼好的硅橡胶放入模具中，冷压充模后进行一段硫化，一段硫化成型后的样品在鼓风干燥箱中进行二段硫化，既得导热硅橡胶复合材料。
实施例2：
一种导热硅橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶30份、纳米凹凸捧土12份、导热填料40份、聚四氟乙烯微粉4份、含氢硅油1份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.6份、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯1份、氧化二异丙苯1.5份、稳定剂2份。所述导热填料氮化铝、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氢硅油的含氢量为0.4％；所述稳定剂为有机锡热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂的混合物。
导热硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：按比例称取各原料；
(2)改性处理：将纳米凹凸捧土配制为悬浮液，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，调节pH至γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷完全溶解，于50℃下搅拌3h后进行喷雾干燥，得包覆有一层γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性纳米凹凸捧土；
将导热填料、稳定剂混合均匀，得混合粉体，将四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯加入到乙醇溶液中，调节pH至四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯完全溶解，加入混合粉体，于50℃下搅拌2h后进行喷雾干燥，得表面包覆有一层四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯的改性混合粉体；
(3)混炼：将甲基乙烯基硅橡胶加到辊筒上，包辊后，先加入改性纳米凹凸捧土，混炼至均匀；再加入改性混合粉体、含氢硅油、聚四氟乙烯微粉，混炼至均匀；然后加入氧化二异丙苯，混炼至均匀，薄通下片，即得硅橡胶混炼胶；将混炼好的硅橡胶放入模具中，冷压充模后进行一段硫化，一段硫化成型后的样品在鼓风干燥箱中进行二段硫化，既得导热硅橡胶复合材料。
实施例3：
一种导热硅橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶40份、纳米凹凸捧土8份、导热填料60份、聚四氟乙烯微粉2份、含氢硅油3份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.4份、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯1.5份、过氧化二异丙苯0.5份、稳定剂3份。所述导热填料氮化铝、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氢硅油的含氢量为0.8％；所述稳定剂为有机锡热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂的混合物。
导热硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量：按比例称取各原料；
(2)改性处理：将纳米凹凸捧土配制为悬浮液，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，调节pH至γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷完全溶解，于55℃下搅拌2.5h后进行喷雾干燥，得包覆有一层γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性纳米凹凸捧土；将导热填料、稳定剂混合均匀，得混合粉体，将四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯加入到乙醇溶液中，调节pH至四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯完全溶解，加入混合粉体，于55℃下搅拌1.5h后进行喷雾干燥，得表面包覆有一层四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯的改性混合粉体；
(3)混炼：将甲基乙烯基硅橡胶加到辊筒上，包辊后，先加入改性纳米凹凸捧土，混炼至均匀；再加入改性混合粉体、含氢硅油、聚四氟乙烯微粉，混炼至均匀；然后加入过氧化二异丙苯，混炼至均匀，薄通下片，即得硅橡胶混炼胶；将混炼好的硅橡胶放入模具中，冷压充模后进行一段硫化，一段硫化成型后的样品在鼓风干燥箱中进行二段硫化，既得导热硅橡胶复合材料。
实施例4：
一种导热硅橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶38份、纳米凹凸捧土11份、导热填料55份、聚四氟乙烯微粉4份、含氢硅油2份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.6份、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯1.2份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1.2份、稳定剂2份。所述导热填料氮化铝、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氢硅油的含氢量为0.6％；所述稳定剂为有机锡热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂的混合物。
导热硅橡胶复合材料的制备方法同实施例2。
实施例5：
一种导热硅橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：甲基乙烯基硅橡胶32份、纳米凹凸捧土9份、导热填料45份、聚四氟乙烯微粉3份、含氢硅油3份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.4份、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯1.4份、过氧化二异丙苯0.8份、稳定剂2份。所述导热填料氮化铝、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氢硅油的含氢量为1％；所述稳定剂为有机锡热稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂的混合物。
导热硅橡胶复合材料的制备方法同实施例2.
性能测试：对由实施例1-5所制得的导热硅橡胶复材合料进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1导热硅橡胶复材合料的性能测试结果
由表1结果可以看出，本发明中的导热硅橡胶复材合料具有优异的导热性，同时具有很好的耐热性及抗拉强度。