一种导热垫片及其制备方法与流程

本申请涉及有机硅材料，特别涉及一种导热垫片及其制备方法。

背景技术：

1、导热垫片具有一定的柔韧性、自粘性和较好的压缩性，能有效地降低接触电阻，引导发热部位与散热部位间的热传递，表现出优异的耐高低温、耐候性、绝缘或抗冲击电压高等特点，因而被广泛用于电子电器的导热领域。将导热垫片用在电子元件和散热片之间，能够弥补两者之间的界面公差，还能将电子元件产生的热传递到外部环境中，提高电子元件的工作稳定性和使用寿命。导热垫片长期处于高温环境，其表面很容易与电子元件的贴合面紧紧粘贴，使得电子产品拆卸困难，返修性差，对需要高频返修的产品具有较大挑战。

2、电子产品返修难的主要原因包括以下几点：1.在长期高温高压的工作条件下，导热垫片表面与其直接接触的界面已形成较牢固的粘接层；2.导热垫片的粉体填充量较大，本体强度不高，在电子产品拆卸时会出现各拆卸接触面粘粉的情况；3.导热垫片在长期工作过程中，表面粘性下降，对接触界面的润湿性变差；4.为了使电子产品更容易返修，向体系中引入含氟类的基础油或者助剂来改善导热垫片与接触面的剥离问题，但含氟类材料价格通常较昂贵，例如专利cn111087823a公开了一种具有良好的可返修性能的导热垫片及其制备方法，该导热垫片通过加入甲基氟硅油达到快速返修的目的。

3、基于以上分析，提供一种成本低廉且易完整剥离的导热垫片十分重要。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种导热垫片，以解决相关技术中现有的导热垫片易残留、原料价格昂贵的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种导热垫片，按质量份计，包括以下原料：二甲基硅油100份、乙烯基硅油5-10份、交联剂0.5-5份、扩链剂0.5-5份、催化剂0.5-5份、抑制剂0.1-2份、硅烷偶联剂2-8份、改性硅蜡1-3份、导热粉500-800份、阻燃剂50-100份。

3、一些实施例中，所述二甲基硅油的粘度为500-2000mpa·s。

4、一些实施例中，所述乙烯基硅油为乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，乙烯基含量为0.02wt％-0.5wt％，所述乙烯基硅油的粘度为100-500mpa·s。

5、一些实施例中，所述交联剂为侧含氢硅油，含氢量为0.1wt％-0.5wt％。

6、一些实施例中，所述扩链剂为端含氢硅油，含氢量为0.01wt％-0.75wt％。

7、一些实施例中，所述催化剂为铂金催化剂，铂含量为100-10000ppm。

8、所述的铂金催化剂选自氯铂酸异丙醇、氯铂酸四氢呋喃、氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷配合物、氯铂酸-1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基-环四硅氧烷、氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷中的任一种或多种的混合的任意一种

9、一些实施例中，所述抑制剂为炔醇类抑制剂。

10、所述的炔醇类抑制剂选自甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、含炔基的马来酸中的任意一种

11、一些实施例中，所述硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷。

12、一些实施例中，所述导热粉为球形氧化铝，其d50粒径为1-10μm。

13、一些实施例中，所述阻燃剂为氢氧化铝，其d50粒径为25-30μm。

14、一些实施例中，所述改性硅蜡的表面带有羟基的活性基团，其结构式如式(ⅰ)所示：

15、式(ⅰ)：

16、

17、式(ⅰ)中，r1为c4～c22的支链或直链烷基；r2为含有松香三元菲环结构的取代基；a、b、c、d为自然数，且10≤a≤50，5≤b≤50，2≤c≤50，20≤d≤200。改性硅蜡可以改善导热垫片在受热过程中与接触界面的润湿性。

18、作为优选方案中，所述的式(ⅰ)中，r1为c12h25；r2为c21h32on；a的取值为20，b的取值为5，c的取值为20，d的取值为60。

19、一些实施例中，所述改性硅蜡通过以下过程制备：

20、将烯烃、含氢硅油和六水合氯铂酸混合，在氮气保护条件下加热至100-150℃下进行反应，得到第一反应液；

21、冷却第一反应液，之后加入氨基硅烷偶联剂和氢氧化钠水溶液，升温至140-160℃下进行加热反应，反应结束后，3～6kpa的压力下真空脱低沸，得到第二反应液；

22、将第二反应液和氢化松香混合，在140-160℃继续进行加热反应，反应结束后，3～6kpa的压力下真空脱低沸，得到第三反应液；

23、冷却第三反应液，加入环氧基封端聚氧乙烯基醚，在140-160℃继续进行加热反应，反应结束后，在3～6kpa的压力下真空脱低沸，即得到改性硅蜡。

24、一些实施例中，制备改性硅蜡的各原料的质量份为：烯烃10-20份、含氢硅油10-20份、六水合氯铂酸0.1-0.5份、氨基硅烷偶联剂10-20份、氢氧化钠水溶液2-10份、氢化松香10-30份、环氧基封端聚氧乙烯基醚20-40份。

25、一些实施例中，六水合氯铂酸的质量浓度为1％～5％。

26、一些实施例中，所述烯烃为十二烯烃。

27、一些实施例中，烯烃中乙烯基和含氢硅油中活泼氢的摩尔比为1:1。

28、一些实施例中，氨基硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh540、kh550、kh792、kh602中的任一种或多种的混合。

29、第二方面，本申请还提供了上述导热垫片的制备方法，包括以下步骤：

30、步骤s101，按质量份计，将硅烷偶联剂2-8份、改性硅蜡1-3份、导热粉500-800份和阻燃剂50-100份加入搅拌釜中，在100-150℃下搅拌混合2h，冷却至室温，得到改性导热粉；

31、步骤s102，按质量份计，将二甲基硅油100份、乙烯基硅油5-10份、交联剂0.5-5份、扩链剂0.5-5份加入到搅拌釜中，室温下搅拌混合0.5h，得到混合油体系；

32、步骤s103，在真空条件下，将s101中的改性导热粉和s102中的混合油体系在室温下搅拌混合0.5h，加入抑制剂0.1-2份，搅拌混合0.5h；最后加入催化剂0.5-5份，在真空下搅拌混合0.5h，得到油粉混合物；

33、步骤s104，将s103中得到的油粉混合物在压延机下压延成型，压延后的材料在120-160℃下进行固化0.5h，得到导热垫片。

34、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请使用的改性硅蜡表面带有活性羟基，在高温下与导热粉、阻燃剂表面的羟基发生化学改性，同时改性硅蜡中的含硅有机部分还可以与硅油体系发生物理缠绕，进一步增强粉体与基材的结合力，增加整体内聚力的强度，极大增强相容性，在电子产品拆卸时不会出现接触面粘粉的情况；且改性硅蜡作为脱模材料，在室温下使整个导热垫片更容易与发热芯片或者散热片的接触界面发生分离，使电子垫片容易拆卸，便于返修；本申请的原料为二甲基硅油、乙烯基硅油等，原料来源广泛、成本低廉。

技术特征：

1.一种导热垫片，其特征在于，按质量份计，包括以下原料：二甲基硅油100份、乙烯基硅油5-10份、交联剂0.5-5份、扩链剂0.5-5份、催化剂0.5-5份、抑制剂0.1-2份、硅烷偶联剂2-8份、改性硅蜡1-3份、导热粉500-800份、阻燃剂50-100份。

2.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述改性硅蜡的结构式如式(ⅰ)所示：

3.根据权利要求2所述的导热垫片，其特征在于，式(ⅰ)中，r1为c12h25；r2为c21h32on；a的取值为20，b的取值为5，c的取值为20，d的取值为60。

4.根据权利要求2所述的导热垫片，其特征在于，所述改性硅蜡通过以下过程制备：

5.根据权利要求4所述的导热垫片，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh540、kh550、kh792、kh602中的任一种或多种的混合。

6.根据权利要求4所述的导热垫片，其特征在于，制备改性硅蜡的各原料的质量份为：烯烃10-20份、含氢硅油10-20份、六水合氯铂酸0.1-0.5份、氨基硅烷偶联剂10-20份、氢氧化钠水溶液2-10份、氢化松香10-30份、环氧基封端聚氧乙烯基醚20-40份。

7.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述乙烯基硅油为乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，所述交联剂为侧含氢硅油，所述扩链剂为端含氢硅油。

8.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述的铂金催化剂选自氯铂酸异丙醇、氯铂酸四氢呋喃、氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷配合物、氯铂酸-1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基-环四硅氧烷、氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷中的任一种或多种的混合的任意一种。

9.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述的炔醇类抑制剂选自甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、含炔基的马来酸中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷。

11.根据权利要求1所述的导热垫片，其特征在于，所述导热粉为球形氧化铝，所述阻燃剂为氢氧化铝。

12.一种导热垫片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本申请涉及有机硅材料技术领域，特别涉及一种导热垫片及其制备方法。本申请提供的导热垫片包括以下质量份的原料：二甲基硅油100份、乙烯基硅油5‑10份、交联剂0.5‑5份、扩链剂0.5‑5份、催化剂0.5‑5份、抑制剂0.1‑2份、硅烷偶联剂2‑8份、改性硅蜡1‑3份、导热粉500‑800份、阻燃剂50‑100份。本申请提供的导热垫片解决了现有的导热垫片易残留、原料价格昂贵的问题。

技术研发人员：张创,何睿,龙小洲,马会娟,韩庆文
受保护的技术使用者：湖北三峡实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15