[發明專利]一種導熱硅脂組合物及其制備方法

有效

• 申請號: 202110180389.2
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN113004693B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 陳昌中;柴國豐;譚德強;范召卿;王成根;潘超
• 申請（專利權）人: 格力電器（武漢）有限公司;珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/04;C08K7/24;C08K3/08;C09K5/10
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 王金寶

本發明提供了一種導熱硅脂組合物，通過在導熱硅脂中使用含有碳納米管、石墨烯片層和石墨烯泡沫的復合碳材料，以及加入低熔點金屬，得到的導熱硅脂組合物具有較高的導熱系數，加熱狀態下呈膏狀，且具有一定的流動性。本發明還提供了所述導熱硅脂組合物的制備方法，通過對碳材料和低熔點金屬分別進行硅烷偶聯劑改性，能夠提高上述材料與含有有機聚合物的基礎油之間的相容性。同時該制備方法較為簡單，可實現工業大規模生產。

技術領域

本發明涉及填充材料技術領域，具體涉及一種導熱硅脂組合物，以及該導熱硅脂組合物的制備方法。

背景技術

目前，空氣能熱泵熱水器主要通過鋁質微通道的冷凝器部件盤繞水箱內膽靜態加熱，散熱器發揮最佳散熱效果的理想狀態下，應該是與水箱內膽縫隙緊密接觸，但由于加工尺寸的限制，兩者的接觸面之間存在一定的間隙。由于間隙空氣熱阻很大，嚴重降低了冷凝器的傳熱效果，因此常常通過在與水箱內膽接觸面上的微通道扁管上涂覆導熱硅脂來填充這些間隙。

導熱硅脂又稱散熱膏，是一種性能優異的膏狀熱界面材料，具有良好的導熱、耐溫、絕緣性能。使用導熱硅脂填充散熱器與水箱內膽之間的間隙，可以大大提高散熱器的傳熱效率，因此提高導熱硅脂導熱系數是提高水箱加熱效率的關鍵。

提高導熱硅脂導熱系數主要是通過在硅油中添加高導熱填料來實現，常見的導熱填料主要有金屬粉和碳材料。金屬粉一般包括納米銅粉、鋁粉、銀粉等，碳材料主要包括石墨、碳納米管、石墨烯。石墨烯作為已知熱導率最高的材料，其特殊的二維片層結構，以及能與基體材料之間產生強耦合，這些特點讓石墨烯應用于導熱領域，開發新型導熱薄膜成為可能。

雖然現有技術，如CN 108373592 A已經公開了含有金屬導熱物和碳材料，如碳納米管和石墨烯作為填料的導熱硅脂。然而這類導熱硅脂的導熱系數較低，且石墨烯作為導熱填料直接加入導熱硅脂中，會在導熱硅脂中發生團聚，從而影響導熱硅脂的導電均勻性，因此需要對上述金屬導熱物和碳材料進行改性，以提高填料與有機聚合物之間的相容性和分散性，并使得到的導熱硅脂在加熱狀態下具有一定流動性。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種導熱硅脂組合物，其具有較高的導熱系數，并解決了碳材料在導熱硅脂中的團聚問題。

本發明的第二目的在于提供上述導熱硅脂組合物的制備方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明涉及一種導熱硅脂組合物，包括按重量份數計的以下組分：碳材料20-30份，低熔點金屬40-50份，基礎油10-25份，其它助劑1-5份。

優選地，所述碳材料選自碳納米管、石墨烯片層和石墨烯泡沫中的至少一種，優選為碳納米管、石墨烯片層和石墨烯泡沫的混合物，其中所述碳納米管、石墨烯片層和石墨烯泡沫的質量比為(1～5):(1～5):(1～2)。

優選地，所述低熔點金屬的熔點為30-50℃，優選選自錫、銫、鉍、鎵中的至少一種，以及上述金屬中兩種以上的合金。

優選地，所述基礎油選自硅油、甲基長鏈烷基硅油、苯基硅油、苯甲基硅油中的至少一種。

優選地，所述其它助劑選自阻燃劑、防老劑、抗氧化劑中的至少一種。

本發明還涉及所述導熱硅脂組合物的制備方法，包括以下步驟：

(1)碳材料預處理：將所述碳材料加入有機溶劑中，進行超聲分散得到分散液，然后向所述分散液中加入硅烷偶聯劑，反應結束后經過濾、洗滌和干燥，得到改性碳材料；

優選地，所述有機溶劑為與乙醇和氯仿的混合溶劑，所述超聲分散的時間為2-3h。

優選地，向所述分散液中加入硅烷偶聯劑后，反應在100-115℃下進行，反應時間為3-4h。