本发明涉及导热材料
技术领域：
，尤其是涉及一种导热橡胶材料及其制备方法和导热橡胶片。
背景技术：
：导热橡胶多用于电子元器件之间，例如可作为电子元器件中的散热结构，包括散热板、导热管等。然而现有技术中，导热硅橡胶存在硅油渗出现象，丙烯酸树脂导热片存在气味重、不耐低温等问题，目前市场上并未出现有一种无味、不渗油、长期耐低温(-40℃5000h以上使用)的导热橡胶材料。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种导热橡胶材料，以缓解了目前市场并未出现一种无味、不渗油，长期耐低温(-40℃5000h以上使用)的导热橡胶材料的技术问题。本发明提供的一种导热橡胶材料，包括按质量百分数计的如下原料：聚氨酯树脂7-50％，导热粉40-92％和阻燃剂1-30％；优选地，聚氨酯树脂20-40％，导热粉45-65％和阻燃剂5-25％；优选地，聚氨酯树脂25-35％，导热粉50-60％和阻燃剂10-20％。进一步的，所述聚氨酯树脂包括如下原料：聚合物多元醇、多异氰酸酯和多羟基扩链剂；优选地，所述聚合多元醇为聚醚多元醇和/或聚酯多元醇；优选地，多异氰酸酯选自二异氰酸酯、三异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯和四甲基苯二甲苯二异氰酸酯中的至少一种；优选地，所述多羟基扩链剂选自丙二醇、丙三醇、1,4-丁二醇、和1,6-己二醇中的至少一种。进一步的，导热粉选自氧化铝、氧化锌、氮化铝和氮化硼中的至少一种；优选地，所述导热粉的粒径为0.5-50μm。进一步的，所述阻燃剂选自三氧化二锑、氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种；优选地，所述阻燃剂的粒径为0.5-50μm。进一步的，所述导热橡胶材料还包括按质量百分数计的助剂0.05-5％；优选地，所述助剂包括偶联剂、催化剂和色膏中的一种或多种。进一步的，所述催化剂为铂金催化剂；优选地，所述铂金催化剂选自铂黑、氯化铂、氯铂酸与一元醇的络合物、氯铂酸与烯烃类的络合物、铂乙烯基硅氧烷的螯合物或乙酰乙酸铂中的至少一种。进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂；优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的至少一种。本发明的目的之二在于提供上述导热橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：先将导热粉、阻燃剂、聚合物多元醇、多异氰酸酯、多羟基扩链剂和任选的助剂先混炼均匀后，再高温热压成型，即制得导热橡胶材料；优选地，所述成型温度为75-85℃；进一步优选地，所述成型温度为80℃。进一步的，所述导热橡胶材料的制备方法还包括原料的预处理，所述原料的预处理设置原料的混炼前；优选地，所述原料的预处理包括对导热粉和阻燃剂进行干燥和表面湿法处理；优选地，所述原料的预处理包括对聚合物多元醇进行真空脱水处理。本发明的目的之三在于提供一种导热橡胶片，由本发明提供的导热橡胶材料制备而成。本发明提供的导热橡胶材料通过聚氨酯树脂、导热粉和阻燃粉协同配合，不仅导热系数高，热阻低，导热性能好，而且不渗油，能够保持橡胶材料表面的清洁，同时阻燃效果好，不产生刺激性气味，不会对人员的身体健康带来隐患。本发明提供的导热橡胶材料的制备方法工艺简单，操作方便，能够适用于工业化大生产。本发明提供的导热橡胶片由本发明提供的导热橡胶材料制备而成，用于电子原器件的散热结构中，不仅能够将电子元器件产生的热量快速导出，而且不渗油，能够保持橡胶片表面的清洁，同时阻燃效果好，不产生刺激性气味，不会对人员的身体健康带来隐患。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。根据本发明的一个方面，本发明提供了一种导热橡胶材料，包括按质量百分数计的如下原料：聚氨酯树脂7-50％，导热粉40-92％和阻燃剂1-30％。在本发明提供的导热橡胶材料中，聚氨酯树脂的典型但非限制性的质量百分数为7％、7.5％、8％、9％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％或50％。导热粉的典型但非限制性的质量百分数为40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％、60％、62％、65％、68％、70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％、88％、90％或92％。阻燃剂的典型但非限制性的质量百分数为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％或30％。本发明提供的导热橡胶材料通过聚氨酯树脂、导热粉和阻燃粉协同配合，不仅导热系数高，热阻低，导热性能好，而且不渗油，能够保持橡胶材料表面的清洁，同时阻燃效果好，不产生刺激性气味，不会对人员的身体健康带来隐患。在本发明的一种优选实施方式中，聚氨酯包括如下原料：聚合物多元醇、多异氰酸酯和多羟基扩链剂。在本发明的一种优选实施方式中，聚氨酯树脂由聚合物多元醇、多异氰酸酯和多羟基扩链剂制备而成。聚合物多元醇在多异氰酸酯和多羟基扩链剂的作用下进行交联，形成聚氨酯树脂。在本发明的进一步优选实施方式中，聚合物多元醇为聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。在本发明的该优选实施方式中，聚合物多元醇可以为聚醚多元醇或聚酯多元醇，也可以为聚醚多元醇和聚酯多元醇的聚合物。在本发明的更进一步优选实施方式中，聚酯多元醇的分子量为4000-6000。聚酯多元醇的典型但非限制性的分子量为4000、4100、4200、4300、4400、4500、4600、4700、4800、4900、5000、5100、5200、5300、5400、5500、5600、5700、5800、5900或6000。在本发明的更进一步优选实施方式中，聚醚多元醇的分子量为7000-9000。在本发明的更进一步优选实施方式中，聚醚多元醇的典型但非限制性的质量份数如为7000、7100、7200、7300、7400、7500、7600、7700、7800、7900、8000、8100、8200、8300、8400、8500、8600、8700、8800、8900或9000。在本发明的进一步优选实施方式中，多异氰酸酯选自二异氰酸酯、三异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲苯二异氰酸酯中的至少一种。在本发明的该优选实施方式中，多氰酸酯作为交联剂与聚合物多元醇进行反应以生成聚氨酯树脂；多氰酸酯为二异氰酸酯、三异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲苯或二异氰酸酯，也可以为上述任意两种及两种以上物质的混合物。在本发明的一种优选实施方式中，多羟基扩链剂选自丙二醇、丙三醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇和三羟基聚醚中的至少一种。通过在本发明提供的聚氨酯树脂原料中加入多羟基扩链剂，以提高本发明提供的聚氨酯树脂的分子量，提高其机械性能。在本发明的一种优选实施方式中，导热粉选自氧化铝、氧化锌、氮化铝和氮化硼中的至少一种。在本发明的该优选实施方式中，通过在导热橡胶材料中加入导热粉，以提高导热橡胶的导热性能，降低热阻。在本发明的进一步优选实施方式中，导热粉的粒径为0.5-50μm。在本发明的该优选实施方式中，导热粉的典型但非限制性的粒径为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、18、20、22、25、28、30、32、35、38、40、42、45、48或50μm。通过将导热粉的粒径控制在0.5-50μm，以使得导热粉能够在导热橡胶中分散均匀，起到稳定导热的作用。在本发明的一种优选实施方式中，阻燃剂选自三氧化二锑、氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种。通过在本发明提供的导热橡胶的原料中加入阻燃剂，以提高导热橡胶的阻燃性能，消除安全隐患。在本发明的进一步优选实施方式中，阻燃剂的粒径为0.5-50μm。在本发明的该优选实施方式中，阻燃剂的典型但非限制性的粒径为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、18、20、22、25、28、30、32、35、38、40、42、45、48或50μm。通过将阻燃剂的粒径控制在0.5-50μm，以使得阻燃剂能够在导热橡胶中分散均匀，起到稳定阻燃的作用。在本发明的一种优选实施方式中，导热橡胶材料的原料中还包括按质量百分数计的助剂0.05-5％。在本发明的典型但非限制性质量百分数为0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、4％、4.2％、4.5％、4.8％或5％。通过在本发明提供的导热橡胶材料原料中加入助剂，以使得本发明提供的导热橡胶材料的性能更加优良。在本发明的一种优选实施方式中，助剂包括偶联剂、催化剂和色膏中至少一种。在本发明的进一步优选实施方式中，助剂可以为偶联剂、催化剂和色膏中的一种，也可以为上述任意两种或三种。通过在本发明提供的导热橡胶材料原料中加入偶联剂，以促进阻燃剂和导热粉与聚氨酯树脂的相容性更好。通过在本发明提供的导热橡胶材料原料中加入催化剂，以促进聚氨酯树脂的生成，加快反应速度。通过在本发明提供的导热橡胶材料原料中加入色膏，以使得各原料分散的更加稳定和均匀，使得制成的导热橡胶材料的导热性能更加稳定。在本发明的一种优选实施方式中，催化剂为铂金催化剂。通过采用铂金催化剂对聚合物多元醇和异氰酸酯进行催化，使得聚氨酯树脂的制备效率更高。在本发明的进一步优选实施方式中，铂金催化剂选自铂黑、氯化铂、氯铂酸与一元醇的络合物、氯铂酸与烯烃类的络合物、铂乙烯基硅氧烷的螯合物或乙酰乙酸铂中的至少一种。通过采用铂金催化剂作为本发明提供的导热橡胶材料的催化剂，以阻止促进解聚的过渡络合物的生成，同时在高温下使侧链有机基团发生交联反应，提高交联密度，从而提高聚氨酯树脂的稳定性。在本发明的优选实施方式中，铂金催化剂为铂黑、氯化铂、氯铂酸与一元醇的络合物、氯铂酸与烯烃类的络合物、铂乙烯基硅氧烷的螯合物或乙酰乙酸铂，也可以为上述任意两种及两种以上物质的混合物。在本发明的进一步优选实施方式中，偶联剂为硅烷偶联剂。硅氧烷偶联剂是指具有如下结构的物质，这里R为可水解基团，具体为卤素、烷氧基或乙酰胺基，R'为含有双键的烃基，具体为乙烯基、甲基丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基丙基。本发明提供的导热橡胶材料通过选用硅烷偶联剂作为偶联剂，能够使得阻燃剂和导热粉与聚氨酯树脂原料混合的更加均匀，相容性更好。在本发明的进一步优选实施方式中，硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的至少一种。在本发明的优选实施方式中，硅烷偶联剂可以为KH550、KH560和KH570中的至少一种，也可以为上述任意两种的混合物，还可以为上述三种物质的混合物。根据本发明的第二个方面，本发明提供了上述导热橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：先将导热粉、阻燃剂、聚合物多元醇、多异氰酸酯、多羟基扩链剂和任选的助剂先混炼均匀后，再高温热压成型，即制得导热橡胶材料。在本发明提供的导热橡胶材料的制备方法中，先将导热粉和阻燃剂与制备聚氨酯树脂的原料混炼均匀，再进行聚氨酯树脂的成型，以使得导热粉和阻燃剂在聚氨酯树脂中分散均匀，使得成型后的导热橡胶材料的导热和阻燃性能稳定。在本发明一种优选实施方式中，成型温度为75-85℃。在本发明的典型但非限制性的实施方式中，成型温度为75、76、77、78、79、80、81、82、83、84或85℃。在本发明的进一步优选实施方式中，导热橡胶材料的制备方法还包括原料的预处理，原料的预处理设置于原料的混炼前，以通过原料的预处理，使得各原料之间的相容性更好，制成的导热橡胶材料的机械性能更佳，导热和阻燃性能更加优良，无渗油现象。在本发明的更进一步优选实施方式中，原料的预处理包括对导热粉和阻燃剂进行干燥和表面湿法处理。通过对导热粉和干燥剂进行干燥和表面湿法处理，使得处理后的导热粉体与阻燃剂与聚氨酯原料的相容性更好，更有效促进导热橡胶材料的生成。在本发明的再进一步优选实施方式中，表面湿法处理是将导热粉与阻燃剂与偶联剂混合，从而对导热粉和阻燃剂进行改性，使得导热粉和阻燃剂能够更好的在聚氨酯树脂的原料中分散，以促进导热粉和阻燃剂与其它原料之间的相容，更有利于提高导热橡胶材料的导热性能和阻燃性能。在本发明的进一步优选实施方式中，原料的预处理包括对聚合物多元醇先进行真空脱水处理。通过将聚合物多元醇进行真空脱水处理，以使得聚合物多元醇中微量的水分能够去除，使得成型后的聚氨酯导热橡胶材料具有更高的机械强度，同时去除聚氨酯导热橡胶材料中的气泡。在本发明的更进一步优选实施方式中，真空脱水处理在100-110℃进行。根据本发明提供的第三个方面，本发明提供了一种导热橡胶片，由本发明提供的导热橡胶材料制备而成。本发明提供的导热橡胶片用于电子原器件的散热结构中，不仅能够将电子元器件产生的热量快速导出，而且不渗油，能够保持橡胶片表面的清洁，同时阻燃效果好，不产生刺激性气味，不会对人员的身体健康带来隐患。下面结合实施例和对比例对本发明提供的技术方案做进一步的描述。实施例1本实施例提供了一种导热橡胶材料，包括按质量百分数计的如下原料：聚氨酯树脂7.5％、导热粉47％，阻燃粉30％，硅烷偶联剂(KH550)3％，铂黑0.5％和色膏2％，其中聚氨酯树脂的原料包括按质量百分数计的聚酯多元醇(分子量4000)35％、三羟基聚醚(分子量9000)52％和二异氰酸酯13％。实施例2本实施例提供了一种导热橡胶材料，包括按质量百分数计的如下原料：聚氨酯树脂50％、导热粉48.5％，阻燃粉1％，硅烷偶联剂(KH550)0.02％，铂黑0.02％和色膏0.01％，其中聚氨酯树脂的原料包括聚酯多元醇(分子量6000)35％、三羟基聚醚(分子量7000)52％和二异氰酸酯13％。实施例3本实施例提供了一种导热橡胶材料，包括按质量百分数计的如下原料：聚氨酯树脂40％、导热粉45％，阻燃粉13.8％，硅烷偶联剂(KH550)0.5％，铂黑0.2％和色膏0.5％，其中聚氨酯树脂的原料包括按质量百分数计的聚酯多元醇(分子量5500)35％、三羟基聚醚(分子量8500)52％和二异氰酸酯13％。实施例4本实施例提供了一种导热橡胶材料，包括按质量百分数计的如下原料：聚氨酯树脂21.8％、导热粉52％，阻燃粉26％，硅烷偶联剂(KH550)0.5％，铂黑0.2％和色膏0.5％，其中聚氨酯树脂的原料包括聚酯多元醇(分子量4500)35％、三羟基聚醚(分子量7500)52％和二异氰酸酯13％。实施例5本实施例提供了一种导热橡胶材料，包括按质量百分数计的如下原料：聚氨酯树脂20％、导热粉60％，阻燃粉18.8％，硅烷偶联剂(KH550)0.5％，铂黑0.2％和色膏0.5％，其中聚氨酯树脂的原料包括聚酯多元醇(分子量5000)35％、三羟基聚醚(分子量7000)52％和二异氰酸酯13％。实施例6本实施例提供了一种导热橡胶材料，包括按质量百分数计的如下原料：聚氨酯树脂35％、导热粉50％，阻燃粉13.8％，硅烷偶联剂(KH550)0.5％，铂黑0.2％和色膏0.5％，其中聚氨酯树脂的原料包括聚酯多元醇(分子量5000)35％、三羟基聚醚(分子量8000)52％和二异氰酸酯13％。实施例7本实施例提供了一种导热橡胶材料，包括按质量百分数计的如下原料：聚氨酯树脂30％、导热粉54％，阻燃粉14.8％，硅烷偶联剂(KH550)0.5％，铂黑0.2％和色膏0.5％，其中聚氨酯树脂的原料包括按质量百分数计的聚酯多元醇(分子量5000)35％、三羟基聚醚(分子量8000)52％和二异氰酸酯13％。对比例1本对比例提供了一种导热橡胶材料，本对比例与实施例7的不同之处在于，未添加导热粉。对比例2本对比例提供了一种导热橡胶材料，本对比例与实施例7的不同之处在于，未添加阻燃粉。对比例3本对比例提供了一种导热橡胶材料，本对比例与实施例7的不同之处在于，聚氨酯树脂为2％，导热粉为95％，阻燃剂为1.8％。对比例4本对比例提供了一种导热橡胶材料，本对比例与实施例7的不同之处在于，聚氨酯树脂为80％，导热粉为10％，阻燃剂为8.8％。实施例8-14实施例8-14分别提供了上述实施例1-14提供的导热橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：(a)将导热粉和阻燃剂进行干燥和硅烷偶联剂的表面湿法处理；(b)将聚酯多元醇和三羟基聚醚在105℃进行真空脱水处理；(c)将聚酯多元醇、三羟基聚醚、二异氰酸酯、导热粉、阻燃剂、硅烷偶联剂、铂黑和色膏加入密炼机中混炼均匀；(d)将密联后的原料注入模压机的模具中，在80℃进行热压成型，即制得导热橡胶材料。对比例5-8对比例5-8分别提供了对比例1-4提供的导热橡胶材料的制备方法，其与实施例14的制备方法相同，在此不再赘述。实施例15-21实施例15-21分别提供了一种导热橡胶片，分别由实施例1-7提供的导热橡胶材料制成。对比例9-12对比例9-12分别提供了一种导热橡胶片，分别由对比例1-4提供的导热橡胶材料制成。将实施例15-21和对比例9-12提供的导热橡胶片(厚度均为3.0mm)进行导热系数、渗油率和阻燃性能测试，结果如下表所示：表1导热橡胶片的性能数据表导热系数(W/m-k)渗油率(％)阻燃性实施例151.110.023不燃实施例161.130.023不燃实施例171.180.022不燃实施例181.200.021不燃实施例191.220.021不燃实施例201.240.020不燃实施例211.250.019不燃对比例90.320.022不燃对比例101.300.025可燃对比例111.350.032不燃对比例120.980.037不燃从实施例15-20与对比例9-10的对比可以看出，本发明提供的导热橡胶片通过聚氨酯树脂、导热粉和阻燃粉协同配合，不仅导热系数高，热阻低，导热性能好，而且不渗油，能够保持橡胶材料表面的清洁，同时阻燃效果好，不产生刺激性气味，不会对人员的身体健康带来隐患。从实施例15-20与对比例11-12的对比可以看出，本发明提供的导热橡胶片通过特定质量百分数范围内的聚氨酯树脂、导热粉和阻燃粉协同配合，才能达到良好的导热和不渗油效果，以保持橡胶材料表面的清洁和良好的阻燃效果，消除去工作人员身体健康带来隐患。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页1 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