一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶及其制备方法与流程

1.本发明涉及新能源汽车及电子行业用的导热界面材料技术领域，具体涉及一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶及其制备方法。


背景技术：

2.随着新能源汽车及电子行业技术的高速发展，电子仪器中的相关电子元器件的组装实现了小型化、密集化，在燃油经济性法规不断收紧、电池价格仍居高不下的背景之下，轻量化已然成为传统内燃机汽车以及新能源汽车的重要发展趋势之一。此外汽车减重后也能获得更好的加速能力，更长的续航能力，增强驾驶体验。汽车电子化将受益于汽车减重。这几年，随着人们对汽车舒适性、体验性等方面的要求，汽车走向电子化、智能化。例如，无钥匙启动、自动泊车入位、倒车影像、gps等等功能的逐渐实现都为用户提供了更好的使用体验。但是这些电子元器件的强度会随使用环境的变化而产生损坏或者失效，有些需要从新拆解安装才能继续使用。因此制备一种低密度高导热可剥离的导热材料成为一种需求趋势。


技术实现要素：

3.本发明为解决现有以上技术问题，提供了一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶及其制备方法。
4.为解决上述技术问题，采用以下技术方案：
5.一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶，按重量份数计，包括以下原料：
6.甲基硅油3份～5份、乙烯基mq硅树脂3份～10份、乙烯基硅油70份～85份、聚醚硅油3份～5份、固化剂1份～2份、硅烷偶联剂0.2-0.5份、导热填料700份～850份、铂络化合物0.9份～2份。
7.作为本发明进一步的方案：所述甲基硅油的粘度为100cps-1000cps。
8.作为本发明进一步的方案：所述乙烯基mq硅树脂中乙烯基含量为1.2％-2.7％，m：q的摩尔比为(0.9-1.4)：1。
9.作为本发明进一步的方案：所述乙烯基硅油为双封端乙烯基硅油，其结构式为：
10.ch2＝ch-si(ch3)2o[(ch3)2sio]n(ch3)2si－ch＝ch2；
[0011]
即在分子链的俩末端各有一个乙烯基的聚二甲基硅氧烷，所述乙烯基硅油粘度为50cps～1000cps。
[0012]
作为本发明进一步的方案：所述聚醚硅油粘度为100cps-500cps。
[0013]
作为本发明进一步的方案：所述固化剂为侧含氢硅油或端含氢硅油的一种或多种，含氢量为0.18wt％～0.72wt％。
[0014]
作为本发明进一步的方案：所述硅烷偶联剂为正癸基三甲氧基硅烷与苯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0015]
作为本发明进一步的方案：所述导热填料包括氢氧化铝和氮化硼，其中所述导热
填料各组分质量百分比为：氢氧化铝10-30％、氮化硼70-90％，氢氧化铝粒径为1um-20um；氮化硼粒径为50um-120um。
[0016]
作为本发明进一步的方案：所述铂络化合物为铂金含量为3000ppm～5000ppm的催化剂。
[0017]
上述低密度高导热可剥离单组分导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0018]
步骤一、按照配比将甲基硅油、乙烯基mq硅树脂、乙烯基硅油、聚醚硅油、固化剂加入到搅拌机中进行真空加热搅拌；
[0019]
步骤二、向搅拌机中加入偶联剂；
[0020]
步骤三、加入氢氧化铝，氮化硼，混合搅拌；
[0021]
步骤四、待所述步骤三得到的混合物a冷却后加入铂金催化剂，继续真空混合搅拌；
[0022]
步骤五、将步骤四所得混合物b进行分装，即得所述低密度高导热可剥离单组分导热凝胶。
[0023]
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中的加热温度是150℃，搅拌机转速为50-80r/min,搅拌时间为20min-25min。
[0024]
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中的混合和步骤四中的混合都需要在真空条件下进行搅拌，所述真空条件为-0.1mpa～-0.08mpa；所述步骤三搅拌速度为150-200r/min，搅拌时间为30min～35min，所述步骤四搅拌速度为200-300r/min，搅拌时间为15min～20min。
[0025]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的有益效果在于解决了现有导热材料比重大，固化后无法重复利用，拆解过程中电子元器件容易损坏，返修成本高等问题；本发明提供一种低密度高导热可剥离的导热凝胶的制备方法，相对于双组份导热凝胶，制备工艺简单，生产效率快捷高效；本发明的低密度高导热可剥离的导热凝胶通过不同粒径的氢氧化铝和氮化硼粉体搭配使得本发明产品导热系数高，比重低，且可重复利用。
具体实施方式
[0026]
实施例1
[0027]
一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0028]
配比原料：粘度为100cps的甲基硅油5g、乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的乙烯基mq硅树脂3g、粘度为50cps的双封端乙烯基硅油75g、粘度为100cps的聚醚硅油3g、含氢量为0.32wt％的侧含氢硅油1g、正癸基三甲氧基硅烷偶联剂0.5g、粒径为5um球形氢氧化铝200g、粒径为50um球形氮化硼400g，粒径为100um的球形氮化硼200g、铂金含量为3000ppm的铂金催化剂0.9。
[0029]
步骤一、将5g粘度为100cps的甲基硅油、3g乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的乙烯基mq硅树脂、75g粘度为50cps的双封端乙烯基硅油、3g粘度为100cps的聚醚硅油、1g含氢量为0.32wt％侧含氢硅油加入到搅拌机中进行真空加热搅拌，加热温度是150℃，在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速50r/min,搅拌时间为20min。
[0030]
步骤二、加入0.5g正癸基三甲氧基硅烷偶联剂。
[0031]
步骤三、加入200g的粒径为5um球形氢氧化铝，400g的粒径为50um球形氮化硼，
200g的粒径为100um的球形氮化硼，搅拌机转速150r/min，搅拌30min。
[0032]
步骤四、将上述步骤三冷却后加入0.9g的铂金含量为3000ppm的铂金催化剂，继续在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速220r/min，搅拌15min。
[0033]
步骤五、将步骤四所得混合物分装，即得所述低密度高导热可剥离单组分导热凝胶。
[0034]
实施例2
[0035]
一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0036]
配比原料：粘度为100cps的甲基硅油5g、乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的乙烯基mq硅树脂3g、粘度为100cps的双封端乙烯基硅油75g、粘度为100cps的聚醚硅油3g、含氢量为0.32wt％的侧含氢硅油1g、苯基三甲氧基硅烷偶联剂0.5g、粒径为5um球形氢氧化铝200g、粒径为50um球形氮化硼400g，粒径为100um的球形氮化硼200g、铂金含量为3000ppm的铂金催化剂0.9g。
[0037]
步骤一、将5g粘度为100cps的甲基硅油、3g乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的乙烯基mq硅树脂、75g粘度为100cps的双封端乙烯基硅油、3g粘度为100cps的聚醚硅油、1g含氢量为0.32wt％侧含氢硅油加入到搅拌机中进行真空加热搅拌，加热温度是150℃，在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速50r/min,搅拌时间为20min。
[0038]
步骤二、加入0.5g苯基三甲氧基硅烷偶联剂。
[0039]
步骤三、加入200g的粒径为5um球形氢氧化铝，400g的粒径为50um球形氮化硼，200g的粒径为100um的球形氮化硼，搅拌机转速150r/min，搅拌30min。
[0040]
步骤四、将上述步骤三冷却后加入0.9g的铂金含量为3000ppm的铂金催化剂，继续在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速220r/min，搅拌15min。
[0041]
步骤五、将步骤四所得混合物分装，即得所述低密度高导热可剥离单组分导热凝胶。
[0042]
实施例3
[0043]
一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0044]
配比原料：粘度为100cps的甲基硅油5g、乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的乙烯基mq硅树脂3g、粘度为50cps的双封端乙烯基硅油75g、粘度为100cps的聚醚硅油5g、含氢量为0.32wt％的侧含氢硅油1g、正癸基三甲氧基硅烷偶联剂0.5g、粒径为5um球形氢氧化铝200g、粒径为50um球形氮化硼400g，粒径为100um的球形氮化硼200g、铂金含量为3000ppm的铂金催化剂0.9g。
[0045]
步骤一、将5g粘度为100cps的甲基硅油、3g乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的乙烯基mq硅树脂、75g粘度为50cps的双封端乙烯基硅油、5g粘度为100cps的聚醚硅油、1g含氢量为0.32wt％侧含氢硅油加入到搅拌机中进行真空加热搅拌，加热温度是150℃，在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速50r/min,搅拌时间为20min。
[0046]
步骤二、加入0.5g正癸基三甲氧基硅烷偶联剂。
[0047]
步骤三、加入200g的粒径为5um球形氢氧化铝，400g的粒径为50um球形氮化硼，200g的粒径为100um的球形氮化硼，搅拌机转速150r/min,搅拌30min。
[0048]
步骤四、将上述步骤三冷却后加入0.9g的铂金含量为3000ppm的铂金催化剂，继续在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速220r/min,搅拌15min。
[0049]
步骤五、将步骤四所得混合物分装，即得所述低密度高导热可剥离单组分导热凝胶。
[0050]
实施例4
[0051]
一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0052]
配比原料：粘度为100cps的甲基硅油5g、乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的乙烯基mq硅树脂3g、粘度为50cps的双封端乙烯基硅油75g、粘度为100cps的聚醚硅油3g、含氢量为0.32wt％的端含氢硅油1g、正癸基三甲氧基硅烷偶联剂0.5g、粒径为5um球形氢氧化铝250g、粒径为50um球形氮化硼300g，粒径为100um的球形氮化硼300g、铂金含量为3000ppm的铂金催化剂0.9g。
[0053]
步骤一、将5g粘度为100cps的甲基硅油、3g乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的硅树脂、75g粘度为50cps的双封端乙烯基硅油、3g粘度为100cps的聚醚硅油、1g含氢量为0.32wt％端含氢硅油加入到搅拌机中进行真空加热搅拌，加热温度是150℃，在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速50r/min,搅拌时间为20min。
[0054]
步骤二、加入0.5g正癸基三甲氧基硅烷偶联剂。
[0055]
步骤三、加入250g的粒径为5um球形氢氧化铝，300g的粒径为50um球形氮化硼，300g的粒径为100um。
[0056]
步骤四、将上述步骤三冷却后加入0.9g的铂金含量为3000ppm的铂金催化剂，继续在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速220r/min,搅拌15min。
[0057]
步骤五、将步骤四所得混合物分装，即得所述低密度高导热可剥离单组分导热凝胶。
[0058]
实施例5
[0059]
一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
配比原料：粘度为100cps的甲基硅油5g、乙烯基含量为1.5％,m：q的摩尔比为0.9：1的乙烯基mq硅树脂3g、粘度为50cps的双封端乙烯基硅油75g、粘度为100cps的聚醚硅油3g、含氢量为0.18wt％的端含氢硅油2g、正癸基三甲氧基硅烷偶联剂0.5g、粒径为5um球形氢氧化铝200g、粒径为50um球形氮化硼400g，粒径为120um的球形氮化硼200g、铂金含量为3000ppm的铂金催化剂0.9g。
[0061]
步骤一、将5g粘度为100cps的甲基硅油、3g乙烯基含量为1.5％,m：q的摩尔比为0.9：1的乙烯基mq硅树脂、75g粘度为50cps的双封端乙烯基硅油、3g粘度为100cps的聚醚硅油、2g含氢量为0.18wt％端含氢硅油加入到搅拌机中进行真空加热搅拌，加热温度是150℃，在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速50r/min,搅拌时间为20min。
[0062]
步骤二、加入0.5g正癸基三甲氧基硅烷偶联剂。
[0063]
步骤三、加入200g的粒径为5um球形氢氧化铝，400g的粒径为50um球形氮化硼，200g的粒径为120um的球形氮化硼，搅拌机转速150r/min,搅拌30min。
[0064]
步骤四、将上述步骤三冷却后加入0.9g的铂金含量为3000ppm的铂金催化剂，继续在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速220r/min,搅拌15min。
[0065]
步骤五、将步骤四所得混合物分装，即得所述低密度高导热可剥离单组分导热凝胶。
[0066]
实施例6
[0067]
一种低密度高导热可剥离单组分导热凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0068]
配比原料：粘度为100cps的甲基硅油4g、乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的乙烯基mq硅树脂5g、粘度为50cps的双封端乙烯基硅油75g、粘度为100cps的聚醚硅油3g、含氢量为0.32wt％的端含氢硅油1g、苯基三甲氧基硅烷偶联剂0.5g、粒径为1um球形氢氧化铝200g、粒径为50um球形氮化硼400g，粒径为120um的球形氮化硼200g、铂金含量为3000ppm的铂金催化剂0.9g。
[0069]
步骤一、将4g粘度为100cps的甲基硅油、5g乙烯基含量为1.2％,m：q的摩尔比为1.3：1的乙烯基mq硅树脂、75g粘度为50cps的双封端乙烯基硅油、3g粘度为100cps的聚醚硅油、1g含氢量为0.32wt％端含氢硅油加入到搅拌机中进行真空加热搅拌，加热温度是150℃，在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速50r/min,搅拌时间为20min。
[0070]
步骤二、加入0.5g苯基三甲氧基硅烷偶联剂。
[0071]
步骤三、加入200g的粒径为1um球形氢氧化铝，400g的粒径为50um球形氮化硼，200g的粒径为120um的球形氮化硼，搅拌机转速150r/min,搅拌30min。
[0072]
步骤四、将上述步骤三冷却后加入0.9g的铂金含量为3000ppm的铂金催化剂，继续在-0.1mpa真空条件下，搅拌机转速220r/min,搅拌15min。
[0073]
步骤五、将步骤四所得混合物分装，即得所述低密度高导热可剥离单组分导热凝胶。
[0074]
对比例1
[0075]
本对比例1与实施例1相比制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，将实施例1中的双封端乙烯基硅油替换成单封端乙烯基硅油。
[0076]
对比例2
[0077]
本对比例2与实施例1相比制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，将实施例1中的5um的球形氢氧化铝替换成1um的氧化锌，将50um和100um的球形氮化硼替换成球形氧化铝。
[0078]
对比例3
[0079]
本对比例3与实施例1相比制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，将实施例1中的正癸基三甲氧基硅烷偶联剂替换成正癸基三甲氧基硅烷与正癸基三甲氧基硅烷的混合偶联剂，所述正癸基三甲氧基硅烷与正癸基三甲氧基硅烷之间的质量比为1:1。
[0080]
对比例4
[0081]
本对比例4与实施例1相比制备方法相同，部分原料不同，其不同之处在于，将实施例1中的粘度为100cps的聚醚硅油改成100cs羟基硅油。
[0082]
对实施例1～6和对比例1～4提供的导热硅胶的各项性能进行测试：按照《astm d5470-2017》中的标准来测试导热凝胶的导热系数；按照《astm d5470-2017》中的标准来测试导热凝胶的热阻；按照《astm d792-2007塑料密度和相对密度试验方法》中的标准来测试固化后的比重。按照gb-t-31125-2014胶带初粘性试验方法环形法。最终，各项性能测试结果如表1所示。
[0083]
表1
[0084][0085]
通过实施例1～6和对比例1～4的测试结果，可以明显发现本技术的技术方案所制备的导热凝胶在不影响导热性能的基础上，还大大降低了产品的比重，通过对比例1～4的测试数据表明了本技术通过双封端乙烯基硅油、氢氧化铝、氮化硼以及聚醚硅油的协同相互作用，使得制备的导热凝胶比重低，导热高，可剥离性好，可满足新能源汽车及电子行业高度集成电子元器件的散热需求。
[0086]
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；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；均在本发明的权利范围内。