[發明專利]一種含有碳纖維的高導熱絕緣硅橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911370364.8
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111057379B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 汪雙鳳;孟珍珍;文秀芳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/04;C08K13/06;C08K9/10;C08K9/06;C08K7/26;C08K3/38
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本發明公開了一種含有碳纖維的高導熱絕緣硅橡膠復合材料及其制備方法。該復合材料由以下重量份(克)的原料組成：硅橡膠基體80～120份，氣相法白炭黑5～35份，碳纖維包覆的導熱填料10～100份，硫化劑1～2份，硅烷偶聯劑0.5～5份，羥基硅油1～5份。本發明制備的硅橡膠復合材料在室溫下(25℃)的熱導率高于1.89W·m^?1·K^?1，體積電阻率＞1.6×10¹⁵Ω，拉伸強度和斷裂伸長率分別高于5.02Mpa和310％，且熱性能穩定；本發明制備方法簡單，成本低。

技術領域

本發明涉及硅橡膠材料技術領域，特別涉及一種高導熱絕緣硅橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著下一代微電子技術的快速發展，對超輕、小型化和多功能化電子產品的需求不斷增加。因此，有效的熱管理是電子封裝的主要難題之一，需要具有優異導熱性和電絕緣性的高性能熱界面材料，硅橡膠作為聚硅氧烷基無機合成功能彈性體的主要類別，具有輕質，電絕緣，熱穩定性，良好的耐化學性，低毒性和良好的彈性等優點，因此被廣泛應用于多種場合，如醫療器械，電子產品，汽車，潤滑劑和密封劑，微波吸收劑等。然而，由于其低導熱性和差的機械性能，純硅橡膠不能直接用作熱界面材料。為了提高熱界面材料的導熱性，陶瓷填料和碳材料已被廣泛用作導熱填料，包括氧化鋁(Al₂O₃)，氮化硼(BN)，氮化硅(Si₃N₄)，二氧化硅(SiO₂)，碳化硅(SiC)，氮化鋁(AlN)，氧化鋅(ZnO)等被引入到聚合物復合材料可提高聚合物基復合材料的導熱性。碳材料，包括碳纖維(CF)，石墨，石墨烯，碳納米管(CNTs)等已被廣泛用作導熱填料。然而，由于填料和聚合物基體之間的界面熱阻較高，這些填料添加到硅橡膠基體中要么不能滿足電絕緣性要求，要么需要非常高的填充量來實現其高導熱性，增加成本和降低機械性能。

中國發明專利申請CN201611255630.9公開了一種利用改性氮化硼制得的導熱硅橡膠及其制備方法；導熱硅橡膠由A、B膠混合組成，其中：A膠包括：基料50～100份，導熱填料5～50份，補強填料5～20份，抑制劑0.1～1.0份；B膠包括：交聯劑2～10份，催化劑2～10份，導熱填料5～50份，補強填料5～20份；導熱填料為改性氮化硼。改性過的氮化硼顆粒作為導熱填料加入到硅橡膠中制得的絕緣導熱硅膠具有優良的耐熱、耐候性能，以及高的導熱性能和優良的流動特性，可用于汽車電池材料的封裝。所述的改性氮化硼的制備步驟如下：首先配制1mg/mL的乙烯基硅油/庚烷溶液，通過機械攪拌器攪拌均勻；然后在攪拌均勻的溶液中添加氮化硼顆粒直至溶液中的氮化硼顆粒達到飽和狀態；再將浸泡了氮化硼顆粒的液體進行機械攪拌和超聲分散；最后分散好的飽和液體在100℃～120℃的環境下干燥4～6小時即可得到改性過的氮化硼顆粒。所述的基料為乙烯基硅油；補強填料為氣相白炭黑、石英粉、碳酸鈣中的一種；交聯劑為含氫硅油。該技術所制備的硅橡膠復合材料僅用氮化硼做導熱填料，氮化硼本身熱導率較低；且利用乙烯基硅油/庚烷溶液進行改性，改性效果不明顯。因此所制備的硅橡膠復合材料熱導率不高，僅有0.73W·m^-1·K^-1。