[發明專利]一種高導熱硅脂及其制備方法

在審

• 申請號: 201910804383.0
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110527298A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 黃劍濱;黃偉希;劉偉康;劉準亮
• 申請（專利權）人: 東莞市新懿電子材料技術有限公司
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L83/08;C08L83/06;C08L83/07;C08K13/06;C08K9/10;C08K7/18;C08K3/08;C08K9/06;C08K3/04;C08K5/098;C09K5/10;C09K5/14
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 潘俊達;郭寶煊<國際申請>=<國際公布>

本發明屬于高分子材料技術領域，尤其涉及一種高導熱硅脂，包括以下質量百分比的組成：高導熱填料50～60％，表面改性劑1～2％，表面處理劑1～2％，余量為有機硅油；其中，所述高導熱填料包括改性石墨烯5～10％，以及兩種不同粒徑的銅粉90～95％，所述銅粉表面有包覆層。本發明采用兩種粒徑的球型銅粉作為填料，提高了有效傳熱面積；通過對兩種粒徑的球型銅粉進行包覆，提高了導熱硅脂的耐高溫性和抗氧化性；通過對石墨烯進行改性處理提高了填料與有機硅油的相容性；最后在體系中加入表面處理劑，降低導熱硅脂的熱阻，避免了有機硅油的析出。本發明還提供一種高導熱硅脂的制備方法，本方法制備的高導熱硅脂，熱導率高、熱阻小、耐熱性好，與硅油相容性好，長時間放置也不會出現硅油析出。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，尤其涉及一種高導熱硅脂及其制備方法。

背景技術

隨著生產力水平的提高和科學技術的發展，電氣設備不斷趨于高功率化，電子元器件趨向于密集化和微型化。這些設備、元器件在工作中會釋放大量的熱，需要及時散發出去，否則將會發生故障。

在實際應用中，熱量可以通過散熱器傳遞到環境中，從而使設備、元器件保持適當的溫度。理想狀態下，散熱器與熱源之間緊密接觸，中間沒有任何空隙，這時的傳熱效果最好。但是由于加工精度的限制，或者出于加工成本的考慮，散熱器與熱源之間的實際接觸面都是具有一定粗糙度的固體表面。兩者之間的有效接觸面積遠遠小于表觀接觸面積，其間的空隙由空氣填充。由于空氣的熱阻很大，導致實際的傳熱效果很不理想。導熱硅脂是一種膏狀的熱界面材料，將導熱硅脂填充于粗糙接觸面之間的空隙可以排除空氣。由于導熱硅脂的熱阻比空氣低得多，因而可以大幅度提高傳熱效果。

導熱硅脂是在硅油中添加導熱填料組成的。然而，現有的導熱硅脂依然存在導熱系數低、熱阻高、耐熱性較差、化學穩定性低、放置一會時間就會出現硅油析出等缺陷。

發明內容

本發明的目的之一在于：提供一種高導熱硅脂，熱導率高，熱阻小、熱穩定性好，不會出現析油現象。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高導熱硅脂，包括以下質量百分比的組成：高導熱填料50～60％，表面改性劑1～2％，表面處理劑1～2％，余量為有機硅油；其中，所述高導熱填料包括改性石墨烯5～10％，以及兩種不同粒徑的銅粉90～95％，所述銅粉表面有包覆層。填料過少，在硅油中很難形成導熱通路，使散熱效果不佳；填料過多，填料堆積團聚，使導熱硅脂粘度過大，導熱硅脂表面潤濕性差，沒有足夠的硅油包覆填料，增加了填料、硅油之間的空氣界面，導致界面熱阻變大，使得導熱硅脂整體導熱效果變差。過量的表面處理劑會在填料表面形成雙分子吸附層結構，填料表面的親油性變成了疏油性，導致填料表面不能很好地與硅油結合在一起，導致熱阻界面無必要的增多。

作為本發明所述的高導熱硅脂的一種改進，所述表面處理劑包括硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇和硬脂酸鎂中的至少一種。表面處理劑硬脂酸鋅處理過的導熱硅脂熱導率之所以高于未處理的導熱硅脂，原因在于未經過表面處理的填料和硅油基體間存在表面張力，表面張力的存在使得填料表面很難被硅油潤濕，從而導致填料與硅油之間存在空隙，增大了復合材料之間界面熱阻，而添加硬脂酸鋅的導熱硅脂，填料與硅油結合良好，因為添加表面處理劑后增強了填料對硅油的潤濕性能，界面相容性較高，親油基團裸露在外，親油基與甲基硅油相結合，使得硅油與粒子的界面更加致密，同時粒子與粒子之間的密布也更加致密。填料與基底之間相容性較高，提高了導熱硅脂體系的熱導率。因此，適量的表面處理劑可以提高填料和硅油的相容性，但是過量的表面處理劑會導致親油基團相互糾纏，引起更多的聲子散射，從而影響導熱硅脂整體的導熱效果。