[發(fā)明專(zhuān)利]一種氧化石墨烯改性復(fù)合型導(dǎo)熱硅橡膠及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410136242.3
• 申請(qǐng)日: 2014-04-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103937259B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯文皓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞市柏力有機(jī)硅科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L83/04
• 分類(lèi)號(hào): C08L83/04;C08L83/05;C08L83/07;C08K9/06;C08K9/02;C08K3/04;C08K3/36;C08K5/05
• 代理公司: 廣州市紅荔專(zhuān)利代理有限公司44214
• 代理人: 吳世民

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及硅橡膠技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氧化石墨烯改性復(fù)合型導(dǎo)熱硅橡膠及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電子元件向薄、輕、小、多功能化方向變化，元件組裝密度越來(lái)越高，發(fā)熱元件的散熱已成為一個(gè)突出問(wèn)題。如果積聚的熱量不能及時(shí)散出，將導(dǎo)致元件工作溫度升高，直接影響到各種高精密設(shè)備的壽命和可靠性。在電子原件封裝過(guò)程中，為了更好地降低器件組裝時(shí)存在的熱阻，提高整體傳熱能力，需要在傳熱部件和散熱部件之間使用熱界面材料(TIM)，將其制成柔軟的導(dǎo)熱貼片可以較好地貼合在發(fā)熱部件和散熱部件之間，既可使二者緊密貼合，起到減震作用，又可以解決縫隙中空氣熱導(dǎo)率低，影響散熱的問(wèn)題。導(dǎo)熱硅橡膠具有優(yōu)異的絕緣性能，同時(shí)能夠快速有效地散除電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量，提高電子設(shè)備的使用壽命和工作效率。高導(dǎo)熱率硅橡膠主要是填充型導(dǎo)熱橡膠，由高分子基體和高導(dǎo)熱填料組成，其中導(dǎo)熱填料是主要的導(dǎo)熱載體。如何選擇合適的導(dǎo)熱填料及使其在體系中形成與熱流方向平行的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈?zhǔn)翘岣邔?dǎo)熱性能的關(guān)鍵。由于高導(dǎo)熱硅橡膠的主體仍是硅樹(shù)脂，其受熱膨脹系數(shù)較大，將會(huì)對(duì)電子元件的的各個(gè)組成部分造成較大的壓力，導(dǎo)致電子元件變形或者損壞，因此如何降低膨脹系數(shù)是高導(dǎo)熱率硅橡膠面臨的另一關(guān)鍵問(wèn)題。常用高導(dǎo)熱率填料中AlN導(dǎo)熱系數(shù)非常高，但是價(jià)格昂貴，通常每公斤在千元以上；而且吸潮后會(huì)與水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生的Al(OH)3會(huì)使導(dǎo)熱通路產(chǎn)生中斷，進(jìn)而影響聲子的傳遞，因此做成品后熱導(dǎo)率偏低，即使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，也不能保證100%填料表面被包覆。單純使用AlN，雖然可以達(dá)到較高的熱導(dǎo)率，但體系粘度急劇上升，嚴(yán)重限制了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。BN導(dǎo)熱系數(shù)非常高，性質(zhì)穩(wěn)定，但是價(jià)格很高，市場(chǎng)價(jià)從幾百元到上千元，雖然單純使用BN可以達(dá)到較高的熱導(dǎo)率，但與AlN類(lèi)似，大量填充后體系粘度急劇上升，嚴(yán)重限制了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。國(guó)外有生產(chǎn)球形BN，產(chǎn)品粒徑大，比表面積小，填充率高，不易增粘，但價(jià)格極高。因此都不適用于工業(yè)級(jí)應(yīng)用。石墨烯以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300?W/mK，高于碳納米管和金剛石。氧化石墨烯表面富含羥基，保留了石墨烯的所有優(yōu)良特性，且易于進(jìn)行表面改性，添加極少量進(jìn)行改性即可大幅度提高復(fù)合材料的綜合性能。同時(shí)因無(wú)機(jī)納米粒子具有極低的熱膨脹系數(shù)，借助其與硅橡膠基體之間強(qiáng)的相互作用可以有效降低基體的熱膨脹系數(shù)。石墨烯與硅樹(shù)脂分子接觸的比表面積非常大，其相互作用力也很大，故對(duì)硅樹(shù)脂分子的牽制力加強(qiáng)，抑制了硅樹(shù)脂分子的熱膨脹，因此添加石墨烯填料復(fù)合材料的膨脹系數(shù)(CTE)比較小，石墨烯/硅樹(shù)脂復(fù)合材料的CTE隨填料用量增加顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種以含有乙烯基鏈節(jié)的有機(jī)聚硅氧烷為基膠，高質(zhì)量的氧化石墨烯和SiO₂為填料，含羥基及乙烯基的MQ硅樹(shù)脂為添加劑，有機(jī)氫聚硅氧烷為交聯(lián)劑，鉑配合物為催化劑的高導(dǎo)熱低膨脹復(fù)合型硅橡膠及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種氧化石墨烯改性復(fù)合型導(dǎo)熱硅橡膠，包括組份及其質(zhì)量份數(shù)如下，有機(jī)聚硅氧烷???????????60-100份，二氧化硅10-50份，氧化石墨烯0.5-1份，MQ硅樹(shù)脂5-30份，有機(jī)氫聚硅氧烷?????????1-10份，炔醇類(lèi)抑制劑0.001-0.01份，鉑催化劑0.1-2份。

一種上述的氧化石墨烯改性復(fù)合型導(dǎo)熱硅橡膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用Hummers法制備氧化石墨烯：以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將230-500份強(qiáng)酸置于冰水浴中，攪拌下加入10-25份原生石墨粉與5-10份硝酸鈉，攪拌25-30分鐘；加入30-60份氧化劑，反應(yīng)1-1.5h；移至30-35℃水浴中攪拌，加入460-500份去離子水稀釋?zhuān)瑴囟壬?0-95℃；攪拌15-20分鐘后，補(bǔ)加去離子水500-750份，加入25-50份質(zhì)量濃度為25-30%的H₂O₂溶液，待到反應(yīng)液的顏色為金黃色；用去離子水洗滌，加入3-5份質(zhì)量濃度為35-36.5%的HCl溶液；用去離子水反復(fù)洗滌，直至pH=6.5-7.5為止，最后將洗好的氧化石墨懸浮液抽濾，得到干燥的氧化石墨烯；所述氧化石墨烯采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行部分表面改性；所述強(qiáng)酸為濃硫酸、濃鹽酸、濃硝酸、濃磷酸、濃高氯酸中的一種或多種；所述氧化劑為高錳酸鉀、氯酸鉀和重鉻酸鉀中的一種或多種；?所述硅烷偶聯(lián)劑為KH550、KH560、KH570中的一種或多種；