一种低排放高性能导热硅脂及其制备方法与流程

本发明涉及热界面材料，特别是一种低排放高性能导热硅脂及其制备方法。

背景技术：

1、随着科学技术的进步与发展，电子元器件往高集成度和更高组装密度方向发展，同步带来是高密度的发热，过热问题会极大影响电子元器件的性能和寿命。相关研究表明电子气元器件温度每升高2℃，其可靠性将下降10％，热管理在其使用寿命中承担着重要使命。目前常用的应对方式时通过散热器将热源的热量扩散出去，而两者之间的界面空隙是不容忽略的因为空气的导热系数很低只有0.0267w/m·k，导热硅酯做为一种膏状导热界面材料，可以很好地填充界面之间的空隙，以实现热量快速传递到散热器上，维持发热元件在一个能稳定工作的温度范围内，同时操作施工简单且后期便于维护检修。

2、微型化、轻量化、高功率的散热，对导热硅脂的导热性能提出了更高要求，更高的导热更低的界面热阻，同时为了满足施工运用性粘度不能过大，为了满足这些性能，目前高导热主要通过提高的导热填料的填充份数来实现，而低blt热阻就需要对导热填料最大颗粒做严格地控制。为了实现导热填料的高填充，一方面相对合理的粉体填料粒径级配十分必要，另一方面粉体的表面处同样不能忽视。一般用烷氧基硅烷型处理剂对粉体做表面处理时，通常通过加热和/或者调解ph来助于烷氧基的水解，形成硅醇键和粉体表面的活性羟基结合于达到粉体表面处理地目的。在这过程中水解产生的醇类物质直接排放会不仅会危害操作人员身体健康还会对空气增加污染，回收或处理会增加进一步增加生产成本。粉体表面处理中，常用的一类是主链烷烃类的烷氧基硅烷，例如辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、kh550、kh560等，这类处理剂一般耐高温性差，会导致成品硅脂的耐高温性能变差，特别是150℃及以上温度。另一类常用的处理剂是单端三甲/乙氧基硅烷封端聚二甲基硅油，这类处理剂相较于主碳链的硅烷耐温性更好，但是分子链长的活性三甲/乙氧基水解相对困难，在制作硅脂过程很难完全水解，最终成品中会残留未水解的三甲/乙氧基硅油，这同样不利于耐高温性，而且在硅脂使用后会缓慢水解释放甲醇或乙醇不益于人体健康。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种低排放高性能导热硅脂及其制备方法来解决上述问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种低排放高性能导热硅脂，包括以下质量份的组分：

3、0.1-15份(a)，0-10份(b)，75-98份(c)；

4、其中，所述(a)由下述通式所示的有机聚硅氧烷，

5、

6、式中，r为-ch2-或-ch2ch2-，r′为-ch2-或-ch2 ch2-或-ch2ch2ch2-，r"为-h或ch3-，n为自然数；

7、所述(b)为不同于(a)的有机聚硅氧烷，选自二甲基硅油、羟基硅油、乙烯基硅油、苯基硅油、长链烷基改性硅油中的一种或多种；

8、所述(c)为导热填料，选自氧化铝、氧化锌、二氧化硅、氮化铝、氮化硼、金刚石、碳化硅、氮化硅、石墨、碳纤维、铝粉、金粉、银粉、铜粉、低熔点合金中的一种或多种；所述导热填料为第一类粒径导热填料、第二类粒径导热填料、第三类粒径导热填料中的至少两种。

9、作为本发明进一步的方案，所述组分(a)在25℃的粘度为5-5000mpa·s。

10、作为本发明进一步的方案，所述组分(b)在25℃的粘度为20-5000mpa·s。

11、作为本发明进一步的方案，所述导热填料的粒径为0.01-100um。

12、作为本发明进一步的方案，所述第一类粒径导热填料的粒度为5＜d50≤60um，d100≤100um。

13、作为本发明进一步的方案，所述第二类粒径导热填料的粒度为1≤d50≤5um，d100≤100um。

14、作为本发明进一步的方案，所述第三类粒径导热填料的粒度为0.1≤d50＜1um，d100≤100um。

15、作为本发明进一步的方案，所述导热填料为处理剂预处理或不处理所制得；所述处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、烷基烷氧基硅烷，烷氧基封端聚合物中的一种或多种；所述预处理为用“干法”或“湿法”对填料做表面处理。

16、作为本发明进一步的方案，所述导热硅脂的导热系数为≥2w/m·k。

17、一种低排放高性能导热硅脂的制备方法，将组分(a)、(b)与(c)充分混合均匀得到低排放高性能导热硅脂，所述混合设备为行星搅拌机、匀质机、捏合机、三辊研磨机的一种或多种。

18、由于本发明采用如上技术方案，本发明具有的优点和积极效果是：

19、1、二醇改性的硅油可以部分或完全取代处理剂在导热硅脂中的运用，增加基体与导热填料的界面润湿性，使高填充粉体能够在基体硅油中均匀分散，实现导热硅脂生产中的低排放的同时，性能上表现出高导热、低热阻、低粘度、高可靠性的特点；

20、2、利用了改性二甲基硅油中单封端地二醇结构与粉体表面地活性羟基的相容性的特点以达到增加界面润湿的效果，提升高填充导热硅脂耐温性地同时减少有害物质的排放。

技术特征：

1.一种低排放高性能导热硅脂，其特征是：包括以下质量份的组分：

2.根据权利要求1所述的一种低排放高性能导热硅脂，其特征是：所述组分(a)在25℃的粘度为5-5000mpa·s。

3.根据权利要求1所述的一种低排放高性能导热硅脂，其特征是：所述组分(b)在25℃的粘度为20-5000mpa·s。

4.根据权利要求1所述的一种低排放高性能导热硅脂，其特征是：所述导热填料的粒径为0.01-100um。

5.根据权利要求1所述的一种低排放高性能导热硅脂，其特征是：所述第一类粒径导热填料的粒度为5＜d50≤60um，d100≤100um。

6.根据权利要求1所述的一种低排放高性能导热硅脂，其特征是：所述第二类粒径导热填料的粒度为1≤d50≤5um，d100≤100um。

7.根据权利要求1所述的一种低排放高性能导热硅脂，其特征是：所述第三类粒径导热填料的粒度为0.1≤d50＜1um，d100≤100um。

8.根据权利要求1所述的一种低排放高性能导热硅脂，其特征是：所述导热填料为处理剂预处理或不处理所制得；所述处理剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、烷基烷氧基硅烷，烷氧基封端聚合物中的一种或多种；所述预处理为用“干法”或“湿法”对填料做表面处理。

9.根据权利要求1所述的一种低排放高性能导热硅脂，其特征是：所述导热硅脂的导热系数为≥2w/m·k。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种低排放高性能导热硅脂的制备方法，其特征是：将组分(a)、(b)与(c)充分混合均匀得到低排放高性能导热硅脂，所述混合设备为行星搅拌机、匀质机、捏合机、三辊研磨机的一种或多种。

技术总结
本发明涉及热界面材料技术领域，特别是一种低排放高性能导热硅脂，包括（a）为有机聚硅氧烷，（b）为不同于(a)的有机聚硅氧烷，选自二甲基硅油、羟基硅油、乙烯基硅油、苯基硅油、长链烷基改性硅油中的一种或多种；（c）为导热填料，选自氧化铝、氧化锌、二氧化硅、氮化铝、氮化硼、金刚石、碳化硅、氮化硅、石墨、碳纤维、铝粉、金粉、银粉、铜粉、低熔点合金中的一种或多种；导热填料为第一类粒径导热填料、第二类粒径导热填料、第三类粒径导热填料中的至少两种。本发明利用了改性二甲基硅油中单封端地二醇结构与粉体表面地活性羟基的相容性的特点以达到增加界面润湿的效果，提升高填充导热硅脂耐温性地同时减少有害物质的排放。

技术研发人员：刘伟德,黄维
受保护的技术使用者：江苏中迪新材料技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16