一种液态填料、其制备方法、耐紫外老化导热硅橡胶及其制备方法与流程

本发明属于硅橡胶领域，尤其涉及一种液态填料、其制备方法、耐紫外老化导热硅橡胶及其制备方法。

背景技术：

1、随着工业生产和科学技术的的进步，电子电器元件的发热功率明显增大而导致其使用寿命骤减，例如电子元气件温度每升高2℃，其可靠性就下降10％。而将具有耐高低温和电绝缘性能的硅胶与高导热填料混合后而制成的导热硅胶能应用于电子领域中需要散热以及传热的间隙部位，从而提高电子设备整体的散热能力延长机器使用寿命。

2、当导热硅橡胶长期暴露在室外或者含有紫外线的场合时，可导致硅橡胶材料表面发生交联反应，甚至导致材料分子链的断裂并破坏分子结构，从而导致材料的使用性能劣化甚至彻底丧失。为了阻止或减缓硅橡胶材料的紫外老化，在聚合物基体中添加紫外光稳定剂是最传统和应用最广的方法。其中，无机紫外屏蔽剂具有较好的经济性、较低的毒性和较高的紫外屏蔽效率等优点，目前常用的紫外屏蔽剂有氧化锌、二氧化钛以及氧化铁等。其中，纳米二氧化钛是一种重要的无机紫外屏蔽剂，耐候性和耐热性较好，可用于户外制品提高光稳定性能。用于紫外屏蔽的二氧化钛粒径较小，为纳米级别，其比表面积要比一般微粒的大的多，比表面能也很高，处于热力学不稳定状态，在分子间的范德华力和库仑力的作用下，表面的纳米tio2粒子总是趋向于相互靠在一起，最终使得纳米tio2颗粒之间相互团聚，在基体中分散性差，受力时容易发生应力集中，严重影响硅橡胶的力学性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液态填料、其制备方法、耐紫外老化导热硅橡胶及其制备方法，本发明提供的液态填料可以突破tio2类填料添加量的限制，即使大量添加到硅橡胶生胶中也不会发生聚集，能够显著提升硅橡胶的耐紫外老化与导热性能。

2、本发明提供了一种液态填料，所述液态填料为t8-poss封端硅油修饰的纳米二氧化钛，具有下式结构：

3、

4、其中，q表示二氧化钛纳米粒子，其与修饰基团相连，n表示亚甲基的个数，r1为下式结构：

5、

6、r1中，r0为异丁基，m为聚合度。

7、优选的，所述n为2～10；所述m为460～780。

8、优选的，所述修饰基团在二氧化钛纳米粒子上的面密度为9.5～35nmol/cm2。

9、本发提供了一种上述技术方案所述的液态填料的制备方法，包括以下步骤：

10、a)将二氧化钛纳米粒子在弱酸溶液中浸泡，得到羟基修饰的纳米二氧化钛；

11、b)所述羟基修饰的纳米二氧化钛与端氨基硅烷在溶剂中进行反应，得到端氨基硅烷修饰的纳米二氧化钛；

12、所述端氨基硅烷的化学结构为：

13、

14、其中，n表示亚甲基的个数；

15、c)在催化剂和碱存在条件下，所述端氨基硅烷修饰的纳米二氧化钛与t8-poss基甲基丙胺单封端羟基硅油在溶剂中进行反应，得到液态填料；

16、所述t8-poss基甲基丙胺单封端羟基硅油的化学结构为：

17、

18、其中，r0为异丁基，m为聚合度。

19、优选的，步骤a)中，所述弱酸溶液中的酸为氢氟酸、草酸和马来酸中的一种或多种；所述弱酸溶液的浓度为10～35wt％；所述二氧化钛纳米粒子与弱酸溶液的用量比为1g:(10～100)ml；所述浸泡的温度为30～60℃。

20、优选的，步骤b)中，所述反应的温度为10～40℃。

21、优选的，步骤c)中，所述催化剂为四丁基溴化铵；所述碱为氢氧化钠；所述端氨基硅烷修饰的纳米二氧化钛与t8-poss基甲基丙胺单封端羟基硅油的质量比为1:(5～7)；所述反应的温度为30～50℃。

22、优选的，步骤c)中，所述t8-poss基甲基丙胺单封端羟基硅油按照以下步骤进行制备：

23、c’)在催化剂和碱存在条件下，所述t8-poss基甲基丙胺与羟基硅油在溶剂中进行反应，得到t8-poss基甲基丙胺单封端羟基硅油。

24、优选的，步骤c’)中，所述催化剂为四丁基溴化铵；所述碱为氢氧化钠；所述反应的温度为40～60℃。

25、本发明提供了一种耐紫外老化导热硅橡胶，所述耐紫外老化导热硅橡胶的制备原料包括：羟基硅油、液态填料和催化剂；

26、所述液态填料为上述技术方案所述的液态填料或上述技术方案所述制备方法制得的液态填料。

27、优选的，所述制备原料还包括二甲基硅油、氧化铝和碳化硅中的一种或多种。

28、本发明提供了一种上述技术方案所述的耐紫外老化导热硅橡的制备方法，包括以下步骤：

29、将制备原料混合反应，得到耐紫外老化导热硅橡。

30、与现有技术相比，本发明提供了一种液态填料、其制备方法、耐紫外老化导热硅橡胶及其制备方法。本发明提供的液态填料为t8-poss封端硅油修饰的纳米二氧化钛。本发明将具有良好导热性能的t8-poss与紫外屏蔽剂tio2通过化学手段进行分子液态化，形成了一种具有导热与紫外屏蔽双重功能的液态填料；该液态填料可以突破添加量的限制，即使大量添加到硅橡胶生胶中也不会发生聚集，能够最大限度的发挥t8-poss与tio2优异的导热与紫外屏蔽性能。实验结果表明：本发明提供的液态填料与硅橡胶生胶进行混合时，纳米粒子单一均匀分散，不受添加量的限制；且该液态填料的添加可以同时提高硅橡胶的耐紫外老化与导热性能。

技术特征：

1.一种液态填料，其特征在于，所述液态填料为t8-poss封端硅油修饰的纳米二氧化钛，具有下式结构：

2.根据权利要求1所述的液态填料，其特征在于，所述n为2～10；所述m为460～780。

3.根据权利要求1所述的液态填料，其特征在于，所述修饰基团在二氧化钛纳米粒子上的面密度为9.5～35nmol/cm2。

4.一种权利要求1～3任一项所述的液态填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述弱酸溶液中的酸为氢氟酸、草酸和马来酸中的一种或多种；所述弱酸溶液的浓度为10～35wt％；所述二氧化钛纳米粒子与弱酸溶液的用量比为1g:(10～100)ml；所述浸泡的温度为30～60℃；

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述t8-poss基甲基丙胺单封端羟基硅油按照以下步骤进行制备：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤c’)中，所述催化剂为四丁基溴化铵；所述碱为氢氧化钠；所述反应的温度为40～60℃。

8.一种耐紫外老化导热硅橡胶，其特征在于，所述耐紫外老化导热硅橡胶的制备原料包括：羟基硅油、液态填料和催化剂；

9.根据权利要求8所述的耐紫外老化导热硅橡胶，其特征在于，所述制备原料还包括二甲基硅油、氧化铝和碳化硅中的一种或多种。

10.一种权利要求8或9所述的耐紫外老化导热硅橡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于硅橡胶领域，尤其涉及一种液态填料、其制备方法、耐紫外老化导热硅橡胶及其制备方法。本发明提供的液态填料为T<subgt;8</subgt;‑POSS封端硅油修饰的纳米二氧化钛。本发明将具有良好导热性能的T<subgt;8</subgt;‑POSS与紫外屏蔽剂TiO<subgt;2</subgt;通过化学手段进行分子液态化，形成了一种具有导热与紫外屏蔽双重功能的液态填料；该液态填料可以突破添加量的限制，即使大量添加到硅橡胶生胶中也不会发生聚集，能够最大限度的发挥T<subgt;8</subgt;‑POSS与TiO<subgt;2</subgt;优异的导热与紫外屏蔽性能。实验结果表明：本发明提供的液态填料与硅橡胶生胶进行混合时，纳米粒子单一均匀分散，不受添加量的限制；且该液态填料的添加可以同时提高硅橡胶的耐紫外老化与导热性能。

技术研发人员：邓鹏飏,郑春柏
受保护的技术使用者：长春中科赫帝森材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16