一种低温硫化导热硅橡胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于硅橡胶技术领域，具体涉及一种低温硫化导热硅橡胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，人们对电子产品的需求和要求越来越高，电子产品朝着集 成性、小型化、高性能、节能、环保、安全性的方向发展。电子产品的高度集成，单位体积产生 的热量不断增加，散热必然成为一个限制其发展的因素。因此开发具有适当粘度、适应性 强、价格低廉的高导热散热材料成为电子电器领域和材料领域共同关注的问题。
[0003] 将各种无机导热粉体填充到高分子聚合物中可以制得高导热复合材料。目前使用 的灌封和封装材料主要为合成聚合物材料，其中环氧树脂、聚氨酯和橡胶的应用最为广泛。 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一碳键为主链的结构， 由于其结构的特殊性决定了它具有耐低温、耐高温、耐高电压、耐辐射性、耐臭氧老化、生理 惰性、耐侯、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，其还具有使用温 度范围（_50°C~300°C)宽广的特点。导热硅橡胶可以在很宽的范围内长期保持弹性，硫 化时不吸热，不放热，并具有良好的绝缘性能，耐酸碱腐蚀，是电子产品封装和散热首选的 材料。另外导热硅橡胶在完成发热部位与散热部位间热传递的同时还能起到减震的作用， 能够满足设备小型化及超薄化的设计要求，极具工艺性和使用性。
[0004] 现有的导热硅橡胶当导热填料含量较低时，导热系数低，达不到理想散热的要求； 当导热填料的含量较高时，尽管有较高的导热系数，但是导热硅橡胶的综合力学性能显著 下降，加工性能变差，弹性降低，不能满足填充缝隙，减震的要求。因此，研制一种在导热填 料填充量低的情况下具有高导热系数的低温硫化导热硅橡胶具有重要的意义。
[0005] 无机填料与有机聚合物的相容性差，因此需要对无机导热填料表面处理，使之更 好地分散在硅橡胶内。无机填料的改性已有诸多报道，但现有技术填料改性效果欠佳，部分 报道的改性方法需要使用大量的溶剂。例如专利CN 101659790B公开了一种碳包铝复合纳 米填料导热硅橡胶复合材料的制备方法，需要使用乙醇稀释硅烷偶联剂，该发明需要使用 大量的乙醇，而且需要10小时的后续干燥过程。专利CN101284925B公开了硅橡胶/三元 乙丙并用导热硅橡胶的制备方法，直接将硅烷偶联剂加入到混合橡胶中，所制备的导热硅 橡胶的导热系数为0. 15~0. SWAm · K)，导热系数较低。
【发明内容】
[0006] 为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种低温 硫化导热硅橡胶。
[0007] 本发明的另一目的在于提供上述低温硫化导热硅橡胶的制备方法。
[0008] 本发明目的通过以下技术方案实现：
[0009] 一种低温硫化导热硅橡胶，包含以下重量份的组分：
[0010] 乙烯基桂生胶 IOO份 稀释剂 20~40份 改性导热填料 123~208份
[0011] 白炭黑 30~40份 含氢桂油 1~3份 铂催化剂 0.1~0.3份 抑制剂 0.01~0.2份。
[0012] 所述的乙烯基硅生胶为甲基乙烯基硅生胶和甲基苯基乙烯基硅生胶中的一种或 两种；所述乙烯基硅生胶中的乙烯基团位于分子主链的两端或侧链；
[0013] 所述乙烯基硅生胶中乙烯基的摩尔含量为0.05 %~0. 5%，在25°C时粘度为 250cps ~30000cps。
[0014] 所述的稀释剂为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油和乙烯基硅油中的至少一种；所述 乙烯基硅油优选端乙烯基硅油。
[0015] 所述的改性导热填料是指硅烷偶联剂改性的氧化锌、氮化硼、氮化铝、氧化铝和碳 化硅中的至少一种；所述改性导热填料的粒径优选为1~100 μm。
[0016] 所述的改性导热填料是指通过如下方法制备得到的改性导热填料：将120~200 份导热填料氧化锌、氮化硼、氮化铝、氧化铝或碳化硅和3~8份硅烷偶联剂加入到高压反 应釜中，抽真空至真空度为0. 〇5MPa~0.1 MPa ;加热至200~250°C搅拌反应1~3小时， 得到改性导热填料。
[0017] 所述的硅烷偶联剂优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550)、3-(2,3-环氧丙氧） 丙基三甲氧基硅烷（KH-560)、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷（KH-572)和γ-巯 丙基三甲氧基硅烷（ΚΗ-590)中的至少一种；所述的搅拌反应的搅拌转速范围为60~ 100r/min〇
[0018] 所述的白炭黑优选为气相法二氧化硅。
[0019] 所述的含氢硅油优选含氢质量分数为0. 2%~1. 5%，在25°C粘度为50~500cps 的甲基含氢硅油。
[0020] 所述的铂催化剂优选氯铂酸的醇溶液、氯铂酸的乙烯基硅氧螯合物、以碳为载体 的铂催化剂或以三氧化二铝为载体的铂催化剂。
[0021] 所述的抑制剂优选2-甲基-3-丁炔基-2醇、乙炔基环己醇、甲基丁炔醇、3-甲 基-1-己炔基-3-醇、3, 5-二甲基-1-己炔基-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、甲基三（甲基 丁炔氧基）硅烷和苯基三（甲基丁炔氧基）硅烷中的至少一种。
[0022] 上述低温硫化导热硅橡胶的制备方法，包含以下步骤：
[0023] (1)将乙烯基硅生胶、改性导热填料、白炭黑和稀释剂共混得到组分A ;
[0024] (2)将组分A加到双辊开炼机的滚筒上，包辊后加入含氢硅油、铂催化剂和抑制剂 后混炼，将混炼好的胶料经薄通后，得到低温硫化导热硅橡胶。
[0025] 优选地，步骤（1)中所述的共混为将乙烯基硅生胶、改性导热填料、白炭黑和稀释 剂加入到真空捏合机中于温度100~150°C，真空度0. 06~0.1 MPa，脱水共混30~70分 钟。
[0026] 优选地，步骤（2)中所述的混炼是指混炼10~30分钟；所述的薄通是指薄通5-8 次。
[0027] 本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
[0028] (1)本发明使用硅烷偶联剂在200~250°C对导热填料进行改性，使凝聚态偶联剂 变为气态偶联剂分子，在搅拌作用下，气态偶联剂分子与导热填料充分接触，产生了良好的 改性效果；所制备的导热硅橡胶在硫化前粘度为35000~87000cps，具有良好的加工性能， 硫化后硅橡胶的导热系数为1. 68~2. 78 (W/m · k);
[0029] (2)本发明改性导热填料用量为123~208份/100份乙烯基硅生胶，硫化后导热 硅橡胶的弹性膜量为6. 0~8. 5Mpa，表明硫化后导热硅橡胶具有良好的弹性；
[0030] (3)本发明制备的低温硫化导热硅橡胶在80~100°C下加热120-150分钟即可完 全硫化。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0032] 实施例1
[0033] (1)改性导热填料的制备：将150质量份粒径为5 μ m的氮化铝和5质量份硅烷偶 联剂KH-550加入到不锈钢反应釜中，抽真空，真空度为0.1 MPa。关闭高压反应釜上的所有 进出口，对混合物料进行加热并低速搅拌，速度为l〇〇r/min，加热温度为220°C，时间为3小 时，得到改性导热填料；
[0034] (2)以质量份数计，将100份乙烯基摩尔含量为0· 3%，25°C时粘度为lOOOOcps的 甲基乙烯基硅生胶、步骤（1)得到的改性导热填料155份、30份白炭黑（气相法二氧化硅）、 30份乙烯基摩尔含量为5%，在25°C时粘度为500cps的端乙烯基硅油加入到真空捏合机中 于温度120°C，真空度0. 06MPa，脱水共混60分钟后得到组分A ;
[0035] (3)以质量份数计，将组分A加到双辊开炼机的滚筒上，包辊后加入2份含氢量为 lwt%，粘度为340cps的甲基含氢硅油、0· 1份铂催化剂（氯铂酸的0· 5%的乙醇溶液）和 0. 05份甲基丁炔醇后混炼30分钟，将混炼好的胶料经8次薄通后，得到低温硫化导热硅橡 胶。
[0036] 实施例2
[0037] (1)改性导热填料的制备：将120质量份粒径为5 μ m的氧化铝和3质量份硅烷偶 联剂KH-550加入到不锈钢反应釜中，抽真空，真空度为0.1 MPa。关闭高压反应釜上的所有 进出口，对混合物料进行加热并低速搅拌，速度为l〇〇r/min，加热温度为220°C，时间为3小 时，得到改性导热填料；
[0038] (2)以质量份数计，将100份乙烯基摩尔含量为0· 3%，25°C时粘度为lOOOOcps的 甲基乙烯基硅生胶、步骤（1)得到的改性导热填料123份、30份白炭黑（气相法二氧化硅）、 30份乙烯基摩尔含量为5%，在25°C时粘度为500cps的端乙烯基硅油加入到真空捏合机中 于温度120°C，真空度0. 06MPa，脱水共混60分钟后得到组分A ;
[0039] (3)以质量份数计，将组分A加到双辊开炼机的滚筒上，包辊后加入2份含氢量为 lwt%，粘度为340cps的甲基含氢硅油、0· 1份铂催化剂（氯铂酸的0· 5%的乙醇溶液）和 0. 05份甲基丁炔醇后混炼30分钟，将混炼好的胶料经8次薄通后，得到低温硫化导热硅橡 胶。
[0040] 实施例3
[0041] (1)改性导热填料的制备：将200质量份粒径为5 μ m的氮化铝和8质量份硅烷偶 联剂KH-550加入到不锈钢反应釜中，抽真空，真空度为0.1 MPa。关闭高压反应釜上的所有 进出口，对混合物料进行加热并低速搅拌，速度为l〇〇r/min，加热温度为220°C，时间为3小 时，得到改性导热填料；
[0042] (2)以质量份数计，将100份乙烯基摩尔含量为0· 3%，25°C时粘度为lOOOOcps的 甲基乙烯基硅生胶、步骤（1)得到的改性导热填料208份、30份白炭黑（气相法二氧化硅）、 30份乙烯基摩尔含量为5%，在25°C时粘度为500cps的端乙烯基硅油加入到真空捏合机中 于温度120°C，真空度0. 06MPa，脱水共混60分钟后得到组分A ;
[0043] (3)以质量份数计，将组分A加到双辊开炼机的滚筒上，包辊后加入2份含氢量为 lwt%，粘度为340cps的甲基含氢硅油、0· 1份铂催化剂（氯铂酸的0· 5%的乙醇溶液）和 0. 05份甲基丁炔醇后混炼30分钟，将混炼好的胶料经8次薄通后，得到低温硫化导热硅橡 胶。
[0044] 实施例4
[0045] (1)改性导热填料的制备：将150质量份粒径为5 μ m的氮化铝和5质量份硅烷偶 联剂KH-550加入到不锈钢反应釜中，抽真空，真空度为0.1 MPa。关