[發明專利]碳基復合導熱橡膠的制備方法

在審

• 申請號: 202111243336.7
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113773648A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 張小華
• 申請（專利權）人: 江西威爾士科技發展有限公司
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L9/02;C08L7/00;C08L23/16;C08K3/04;C08K9/02
• 代理公司: 貴陽春秋知識產權代理事務所(普通合伙) 52109
• 代理人: 楊云

本發明公開了一種碳基復合導熱橡膠的制備方法，屬于導熱橡膠制備方法；旨在提供一種提高橡膠導熱性的方法。其方案是以電阻率大于或等于900μΩm的石墨化改性炭黑為填料，按公式lgλ=φ×C₂×lgλ₂+(1?φ)lg(C₁×λ₁)將該填料添加到橡膠聚合物中進行煉膠。其中，石墨化改性炭黑的制備方法是將干燥的炭黑粉碎至0.3～0.5mm，過篩，保證篩下的炭黑粒度為45～55μm將石墨坩堝置于密閉的石墨化爐中；將篩下的炭黑填滿石墨坩堝，排除石墨化爐內的空氣；將石墨坩堝加熱至2800～3000℃，保溫3～5小時，隨爐冷卻。本發明方法可在橡膠復合材料中最大限度地形成鏈狀和網狀的形態，從而大幅度提高橡膠體系的導熱性。是一種制備導熱橡膠的方法。

技術領域

本發明涉及一種導熱橡膠的制備方法，尤其涉及一種碳基復合導熱橡膠的制備方法。

背景技術

導熱橡膠是一種橡膠基復合材料，主要由樹脂基體（環氧樹脂、有機硅和聚氨酯等）和導熱填料構成，它可有效散去電子產品使用中產生的熱量。橡膠復合材料的導熱性主要取決于所用填料的導熱性以及該填料在基體中的分布形式，當填料用量達到能夠在基體中形成導熱網鏈時即可起到改善材料導熱性的效果。

炭黑是一種無定形碳，為輕、松而極細的黑色粉末，表面積非常大（范圍從10～3000m²/g），是烴類化合物經不完全燃燒或在無氧條件下熱裂生成的碳物質，具有清晰的特定物理化學性質。炭黑結構通常以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來表示，由凝聚體的尺寸、形態和每一凝聚體中的粒子數量構成的凝聚體組成，其表面具有很多間隙和活性官能團，與橡膠分子具有較好的偶聯效應。當炭黑作為填充材料加入到橡膠基復合材料中時，可提高橡膠的導熱性能。研究表明，隨著炭黑添加量的增加，膠料的導熱性增強，但炭黑結構和CTAB比表面積與膠料導熱性之間的關系不甚明確。炭黑膠料的導熱性隨溫度和交聯度的提高而有所下降。炭黑填充丁基橡膠體系在30～150℃范圍內，導熱性隨炭黑用量的增加而增強。隨著交聯度的增大，炭黑膠料的導熱系數逐漸減小，但達到某一特定值后不再變化。目前，一般都是通過改善炭黑的分散性、親水性等性能來進一步提高導熱橡膠的導熱性能，不僅工藝復雜，而且導熱性能的改善也不明顯。

另外，炭黑填充料會使橡膠復合材料的某些化學活性和物理性能所下降，因此炭黑填充料的加入量要根據其應用特征來保證材料性能下降控制在適度的范圍內。

發明內容

針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種碳基復合導熱橡膠的制備方法，利用該方法制備的導熱橡膠具有良好在導熱性能。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：以電阻率大于或等于900μΩm的石墨化改性炭黑為填料，按公式lg λ=φ×C₂×lg λ₂+(1-φ)lg (C₁×λ₁) 將該填料添加到橡膠聚合物中進行煉膠，其中：λ為復合導熱橡膠的導熱系數，λ₁為橡膠聚合物的導熱系數，λ₂為所述填料的導熱系數，φ為填料的體積分數，C₁為影響結晶度和聚合物結晶尺寸的因子，C₂為形成粒子導熱鏈的自由因子，且1≥C₂≥0。

上述技術方案中的石墨化改性炭黑制備方法如下：

1）將干燥的炭黑粉碎至0.3～0.5mm，過篩，保證篩下的炭黑粒度為45～55μm；

2）將石墨坩堝置于密閉的石墨化爐中；

3）在石墨坩堝中填滿篩下的炭黑，排除石墨化爐內的空氣；

4）將石墨坩堝加熱至2800～3000℃，保溫3～5小時，隨爐冷卻。

上述技術方案中的所述橡膠聚合物可以是硫化硅橡膠，也可以是丁腈橡膠。