有机硅导热绝缘组合物及导热绝缘材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机硅材料技术领域，涉及一种有机硅导热绝缘组合物及导热绝缘材 料。 技术背景
[0002] 在设备小型化及超薄化的设计中，发热部位与散热部位之间的热传递、密封、绝缘 是需要考虑的关键因素之一，目前，导热绝缘填充材料是解决该问题的主要手段。导热绝缘 填充材料要求具有良好的导热、绝缘性能，以及低厚度条件下具有较强的抗拉力，能够抗刺 穿、抗撕裂，包括导热硅胶片。
[0003] 导热硅胶片是以玻璃纤维等作为基材、以硅胶为主体材料的有机硅高分子聚合物 弹性体，并通过在硅胶中加入导热、阻燃等填料而具有导热、阻燃性能，现有技术中通常以 低粘度硅胶为主体材料制备硅胶片，在满足生产工艺要求的前提下，可提高填料用量及最 终片材的导热性能，但制备的片材抗撕裂性能较差，应用后可靠性差，或者以高分子硅生胶 为主体材料，获得抗撕裂性能好的片材，但产品的填料填充率低，无法进一步提高导热性 能。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术的不足，本发明提供一种有机硅导热绝缘组合物及导热绝缘材 料，由该组合物制备的绝缘材料同时具有高导热系数、良好的绝缘性能及抗刺穿、抗撕裂性 能。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现：
[0006] 一种有机硅导热绝缘组合物，包括以下组分：
[0007] 基础聚合物：为含两个或两个以上与硅键合的链烯基的线型有机聚硅氧烷，在 25°C 的黏度为 50 ~50000mpa · s ;
[0008] 导热填料；
[0009] 交联剂：为含三个或三个以上与硅连接的氢基的有机聚硅氧烷，在25°C的黏度为 10-50000mpa · s ;
[0010] 铂催化剂以及硫化剂，所述硫化剂为有机过氧化物；
[0011] 所述基础聚合物中与硅键合的链烯基的摩尔量与交联剂中与硅连接的氢基的摩 尔量之比大于1。
[0012] 优选地，所述有机硅导热绝缘组合物中，基础聚合物中与硅键合的链烯基的摩尔 量与交联剂中与硅连接的氢基的摩尔量之比大于1小于等于3. 5。
[0013] 优选地，所述有机过氧化物具体选自2, 5-二甲基-2, 5-双（叔丁基过氧基）己烷、 过氧化双_(2, 4-二氯苯甲酰）、过氧化双（4-甲基苯甲酰）、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲 酸叔丁酯、1，1-双（叔丁基过氧基）-3, 3, 5-三甲基环己烷、1，1-双（叔丁基过氧基）环己 烷中的一种或者几种。
[0014] 有机硅导热绝缘组合物中，基础聚合物为含两个或两个以上与硅键合的链烯基的 线型有机聚硅氧烷，与硅键合的链烯基的位置可以为分子两端或分子链上，或分子两端与 分子链上同时含有与硅原子连接的链烯基。优选地，所述基础聚合物选自α，ω-二乙烯 基聚^甲基硅氧烷、甲基苯基乙條基娃氧基封端的聚^甲基硅氧烷、^甲基乙條基娃氧基 封端的聚甲基苯基硅氧烷、^甲基乙條基娃氧基封端的甲基苯基硅氧烷与^甲基硅氧烷的 共聚物、甲基甲氧基乙烯基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷的缩聚物、二甲基乙烯基硅氧基 封端的聚甲基（3,3,3_三氟丙基）硅氧烷，以及由下式表示的有机聚硅氧烷：(CH 3)2(CH2 = CH) SiO [ (CH3) 2SiO]n[ (CH3) PhSiO] m[ (CH3) (CH2= CH) SiO] pSi (CH = CH2) (CH3)2 中的一种或几 种。
[0015] 优选地，导热填料为氧化镁、氧化铝、氧化铁、氧化妈、氧化钛、二氧化娃、氮化铝、 氮化硼和氮化硅中的一种或几种。
[0016] 交联剂为含三个或三个以上与硅连接的氢基的有机聚硅氧烷，且与硅连接的氢 基的位置可以是在侧链上或同时位于分子末端和侧链上。优选地，交联剂的含氢量为 0.01-3% (质量）。
[0017] 优选地，交联剂在25°C的黏度为IO-1000 mpa · s。
[0018] 优选地，交联剂选自三甲基硅氧基封端的聚甲基氢硅氧烷、三甲基硅氧基封端的 甲基氢硅氧烷与二甲基硅氧烷的共聚物、二甲基氢硅氧基封端的甲基氢硅氧烷与甲基苯基 硅氧烷的共聚物、^甲基氣娃氧基封端的甲基氣硅氧烷与^甲基硅氧烷的共聚物、二甲基 娃氧基封端的甲基氣硅氧烷与甲基苯基硅氧烷的共聚物、二甲基娃氧基封端的甲基氣娃氧 烷与甲基（3, 3, 3-三氟丙基）硅氧烷的共聚物、环状甲基氢聚硅氧烷或四（二甲基氢硅烷 氧基）硅烷中的一种或几种。
[0019] 优选地，所述有机硅导热绝缘组合物包含扩链剂，为两端含有与硅连接的氢基的 线型有机聚硅氧烷，即其分子两端与硅键合的端位基团均包含氢基，其余位置不含与硅原 子连接的氢基。
[0020] 优选地，所述扩链剂的含氢量为0. 01% -0. 5% (质量），此时有机硅导热绝缘组合 物的基础聚合物中与硅键合的链烯基的摩尔量与交联剂及扩链剂中与硅连接的氢基的摩 尔量之和的比值大于1。
[0021] 优选地，所述扩链剂在25°C的黏度为100-50000mpa · s。
[0022] 优选地，所述扩链剂选自α，ω-二氢基聚二甲基硅氧烷、甲基苯基氢硅氧基封端 的聚二甲基硅氧烷、二甲基氢硅氧基封端的聚甲基苯基硅氧烷和二甲基氢硅氧基封端的聚 甲基（3,3,3_三氟丙基）硅氧烷中的一种或几种。
[0023] 优选地，有机硅导热绝缘组合物中含有硅树脂，选自甲基苯基硅树脂、甲基硅树 月旨、乙烯基硅树脂或含氢硅树脂中的一种或几种。
[0024] 优选地，所述有机硅导热绝缘组合物包括以下按质量份数计的组分：
[0025] 基础聚合物 70-500份 导热填料 100-980份 交联剂 10-100份 铂催化剂 0.01-10份 硫化剂 0.01-30份。
[0026] 更优选地，所述有机硅导热绝缘组合物包括以下按质量份数计的组分：
[0027] 基础聚合物 70-300份 导热填料 700-950份
[0028] 交联剂 10-50份 扩链剂 0.5-50份 铂催化剂 0.1-5份 硫化剂 0.1-25份。
[0029] 本发明进一步提供导热绝缘材料，由包括上述有机硅导热绝缘组合物的原料制备 得到。
[0030] 上述导热绝缘材料的制备方法，包括以下操作步骤：
[0031] A、将有机硅导热绝缘组合物所包含的组分按照配比混合均匀，得到混合物；
[0032] B、在40~90 °C对混合物进行固化，得到一次固化材料；
[0033] C、升温至110~250°C对一次固化材料进行硫化，得到导热绝缘材料。
[0034] 优选地，所述固化的时间为混合物发生固化至交联密度达到最大值所需时间。
[0035] 优选地，所述硫化的温度比所述固化的温度高50_180°C。
[0036] 优选地，所述步骤B中，先将混合物制成型后再进行固化。所述将混合物制成型的 方法包括压延、模压、流延、注射成型、挤出成型等。
[0037] 进一步优选地，所述步骤B中，将混合物制成型，得到片材，并与基材复合，再进行 固化。此时得到的导热绝缘材料为包括导热绝缘层和基材层的导热绝缘片，即基材形成导 热绝缘片中的基材层，由有机硅导热绝缘组合物制得导热绝缘层。
[0038] 本发明的有益效果是：本发明的有机硅导热绝缘组合物可通过二次固化的方法制 备得到同时具有高导热系数、良好的绝缘性能及抗刺穿、抗撕裂性能的片材，产品性能可灵 活调节，适应性广，且制备方法简单，应用前景良好。
【具体实施方式】
[0039] 本发明提供一种有机硅导热绝缘组合物，包括以下组分：
[0040] 基础聚合物：为含两个或两个以上与硅键合的链烯基的线型有机聚硅氧烷，在 25°C 的黏度为 50 ~50000mpa · s ;
[0041] 导热填料；
[0042] 交联剂：为含三个或三个以上与硅连接的氢基的有机聚硅氧烷，在25°C的黏度为 10-50000mpa · s ;
[0043] 铂催化剂以及硫化剂，所述硫化剂为有机过氧化物；
[0044] 所述基础聚合物中与硅键合的链烯基的摩尔量与交联剂中与硅连接的氢基的摩 尔量之比大于1。
[0045] 优选地，所述基础聚合物中与硅键合的链烯基的摩尔量与交联剂中与硅连接的氢 基的摩尔量之比大于1小于等于3. 5。
[0046] 所述有机过氧化物具体选自2, 5-二甲基-2, 5-双（叔丁基过氧基）己烷、过氧化 双-(2, 4-二氯苯甲酰）、过氧化双（4-甲基苯甲酰）、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁 酯、1，1-双（叔丁基过氧基）-3, 3, 5-三甲基环己烷、1，1-双（叔丁基过氧基）环己烷中的 一种或者几种。
[0047] 有机硅导热绝缘组合物中，基础聚合物为含两个或两个以上与硅键合的链烯基 的线型有机聚硅氧烷，与硅键合的链烯基的位置可以为分子两端或分子链上，或分子两端 与分子链上同时含有与硅原子连接的链烯基，优选分子两端含有与硅键合的链烯基的线型 有机聚硅氧烷。其中，链烯基包括乙烯基、烯丙基、丁烯基或戊烯基，优选为乙烯基或烯丙 基。基础聚合物中与硅键合的基团除了链烯基外，还可包括烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷 氧基或卤代烷基，烷基可列举甲基、乙基、丙基或丁基等，环烷基可列举环己基、环戊基等， 芳基可列举苯基、甲苯基、二甲苯基等，芳烷基可列举苄基、苯乙基等，卤代烷基可列举3, 3， 3_三氟丙基，烷氧基可列举甲氧基、乙氧基、丙氧基等。优选为甲基和苯基。基础聚合物可 为两种或多种以上所述线型有机硅聚硅氧烷的混合物。
[0048] 基础聚合物在25°C的黏度优选为50~5000mpa · s，基础聚合物中保证聚合物的 反应活性和与导热填料混合时的可操作性。
[0049] 基础聚合物可列举α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基苯基乙烯基硅氧基封 端的聚^甲基硅氧烷、^甲基乙條基娃氧基封端的聚甲基苯基硅氧烷、^甲基乙條基娃氧 基封端的甲基苯基硅氧烷与^甲基硅氧烷的共聚物、甲基甲氧基乙條基娃氧基封端的聚^-甲基硅氧烷的缩聚物、二甲基乙烯基硅氧基封端的聚甲基（3, 3, 3-三氟丙基）硅氧烷，以及 由下式表示的有机聚硅氧烷：（CH3)2 (CH2= CH) SiO [(CH3) 2SiO]n[ (CH3) PhSiO] m[ (CH3) (CH2 = CH)SiO]pSi (CH = CH2) (CH3)20
[0050] 导热填料可列举氧化铝、氧化锌、氧化钛、氧化铍等金属氧化物；氢氧化铝、氢氧化 镁等金属氢氧化物；氮化铝、氮化硅、氮化硼等氮化物；碳化硅、碳化硼等碳化物；以及上述 物质的混合物，优选为氧化镁、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化钛、二氧化硅、氮化铝、氮化硼 和氮化硅中的一种或几种。
[0051] 优选地，导热填料为平均粒径为20-100 μ