一種有機硅高導熱泥及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種有機硅高導熱泥，其原料組成為：硅油、導熱粉體填料、增塑劑、粉體表面處理劑、交聯劑、耐高溫色料、鉑催化劑；按照重量份數硅油為100份、導熱粉體填料為1000～1200份；以導熱粉體填料計，增塑劑用量為0.5～1wt％,粉體表面處理劑的用量為1～3wt％；以硅油計，交聯劑的用量為1～3wt％，耐高溫色料的用量為5～10wt％，鉑催化劑的用量為0.1～0.15wt‰。此外，還公開了上述有機硅高導熱泥的制備方法。本發明導熱泥產品具有導熱率高、傳熱性能穩定、優越的耐高溫性能、類似于橡皮泥的可塑性等優點，制備工藝簡單，能夠為電子發熱元器件和散熱或其它冷卻設備之間提供更好的導熱解決途徑。
【專利說明】一種有機硅高導熱泥及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及導熱傳熱【技術領域】，尤其涉及一種有機硅高導熱泥及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著生產科學技術的迅猛發展、以及對產品性能要求的日益嚴格，電子產品功能 使用的穩定性面臨著嚴峻的市場考驗，如何解決設備散熱問題已成為電子產品整機小型化 設計的關鍵。由于空氣導熱性差，如果不及時將設備生成的熱量散出，則容易形成局部高 溫，而高溫會造成電子元件擊穿拉弧等，進而導致損傷元器件和組件，從而影響電子產品的 可靠性和正常的工作使用周期。為此，在電子產品的設計與制作中，為了將芯片等發熱元器 件產生的熱量散出，通常會在散熱器與發熱的元器件之間使用界面導熱材料，以及時將熱 量散發掉，從而保證設備的穩定正常運行。
[0003] 傳統的界面導熱材料為導熱硅脂，通常是采用粘度極低的硅油與導熱粉體填料通 過機械強力攪拌混合而成，這種材料幾乎永遠不固化。導熱硅脂具有優異的電絕緣性、導熱 性、耐高低溫、耐水、臭氧、耐氣候老化等性能。然而，由于導熱粉體填料的密度遠遠大于硅 油的密度，油粉很容易分離，因此現有技術也采取了通過對導熱粉體填料進行處理的方法， 以改善沉降問題，但是效果并不是很明顯。尤其是在溫度超過80°C時的長期使用過程中，導 熱硅脂中的硅油會慢慢游離出，從而導致導熱硅脂層變干裂開而進入空氣，使得傳熱穩定 性變差，嚴重影響了電子產品設備的使用周期。
[0004] 隨著電子產品整機小型化及大功率化的快速發展，發熱組件溫度不斷地升高，研 制開發具有高導熱率、穩定的傳熱性能、優越的耐高溫性能、不滲油、無揮發、使用周期長的 有機硅導熱產品已成為業內研宄的方向和重點。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種導熱性能穩定、無滲油、使用時 間長、并具有良好附著力和優異導熱效率的有機硅高導熱泥，為電子發熱元器件和散熱或 其它冷卻設備之間提供更好的導熱解決途徑。本發明的另一目的在于提供上述有機硅高導 熱泥的制備方法。
[0006] 本發明的目的通過以下技術方案予以實現：
[0007] 本發明提供的一種有機硅高導熱泥，其原料組成為：硅油、導熱粉體填料、增塑劑、 粉體表面處理劑、交聯劑、耐高溫色料、鉑催化劑；按照重量份數硅油為100份、導熱粉體填 料為1000?1200份；以導熱粉體填料計，增塑劑用量為0. 5?lwt%，粉體表面處理劑的 用量為1?3wt%;以娃油計，交聯劑的用量為1?3wt%，耐高溫色料的用量為5?IOwt%， 鉑催化劑的用量為〇· 1?〇· 15wt%〇。
[0008] 進一步地，本發明所述娃油為苯基乙稀基娃油，粘度為300?lOOOcp。所述導熱粉 體填料為氧化鋁、氧化鋅、氮化硼、碳化硅、氮化鋁粉體中的一種或其組合，其粒徑為〇. 5? 10 ym，顆粒形狀為球型。所述增塑劑為甲基硅油，粘度為100?500cp。所述粉體表面處 理劑為長鏈烷基硅烷、鈦酸酯、硬脂肪酸中的一種或其組合。所述交聯劑為端含氫硅油和支 鏈含氫硅油的混合物；具體為按照摩爾比端含氫硅油：支鏈含氫硅油=7 : 3的混合物， 復配后的粘度為10?50cp，其中，所述端含氫硅油的結構式為H-Si (CH3)2-CKSi (CH3)2-O] n-Si (CH3)2-H,所述支鏈含氫硅油的結構式為C3H9-Si-CKSi (CH3) 〇l)-〇]n-Si-C3H9。所述耐 高溫色料為鈷藍、鐵藍或鈦藍色料。所述鉑催化劑為卡斯特鉑催化劑。
[0009] 本發明的另一目的通過以下技術方案予以實現：
[0010] 本發明提供的上述有機硅高導熱泥的制備方法，包括以下步驟：首先將硅油與導 熱粉體填料在真空保護條件下攪拌混合均勻，然后分批依次加入增塑劑、粉體表面處理劑、 交聯劑、耐高溫色料、鉑催化劑，在真空保護條件下升溫至55?65°C，反應0. 5?2h，冷卻 至室溫即得到有機硅高導熱泥成品。
[0011] 本發明具有以下有益效果：
[0012] (1)本發明配方體系中，硅油與交聯劑形成空間網狀交聯，將導熱粉體填料牢固地 包裹在其中，從而保證樹脂和導熱粉體填料不易分層，防止由于導熱粉體填料密度太大而 導致的沉降，使得產品具有不滲油、無揮發、儲存周期長等優異特點。并且，采用粉體表面處 理劑對導熱粉體填料進行表面處理，消除了粉體表面如羥基或其他的活性極性基團，降低 了粉體顆粒之間的分子作用力（如氫鍵等），大幅度地增加了導熱粉體填料的填充量，有效 保證了產品的高導熱率。此外，通過配方優化設計，采用高比例用量的導熱粉體填料和耐高 溫色料，提升了產品的耐高溫性能，使其在200°C的高溫條件下可以長期保持穩定的性能， 能夠避免發生類似于現有技術導熱硅脂中硅油高溫揮發所造成的傳熱性能大幅度下降的 問題。
[0013] (2)本發明有機硅高導熱泥為類似于橡皮泥的可塑性膠狀物，從而增加了其施工 方法（除了常規的涂刷和絲網印刷外，還可以采用模塊化），施工方便靈活。同時，產品具有 一定的彈性，能夠有效消除發熱組件由于振動產生的內應力，從而保證良好的導熱效果，可 起到高導熱、絕緣、防塵、防潮、防震等作用。
[0014] (3)本發明有機娃尚導熱泥廣品具有導熱率尚、傳熱性能穩定、優越的耐尚溫性 能、不滲油、無揮發、以及類似于橡皮泥的可塑性等優點，制備工藝簡單，能夠為電子發熱元 器件的組裝（如散熱配件與Led芯片鋁基板）、以及發熱元器件和散熱或其它冷卻設備之間 提供更好的導熱解決途徑，可廣泛應用于大功率模塊、集成芯片、電源模塊、車用電子產品、 控制器、通訊設備、計算機及其附件等發熱元器件的散熱。
[0015] 下面將結合實施例對本發明作進一步的詳細描述。
【具體實施方式】
[0016] 本發明實施例一種有機硅高導熱泥，其原料組成為：硅油、導熱粉體填料、增塑 劑、粉體表面處理劑、交聯劑、耐高溫色料、鉑催化劑。其中，硅油為苯基乙烯基硅油，粘 度為300?lOOOcp ;導熱粉體填料為氧化鋁、氧化鋅、氮化硼、碳化硅、氮化鋁粉體中的 一種或其組合；增塑劑為甲基硅油，粘度為100?500cp ;粉體表面處理劑為長鏈烷基 硅烷、鈦酸酯、硬脂肪酸中的一種或其組合；交聯劑為按照摩爾比端含氫硅油：支鏈含 氫硅油=7 : 3的混合物，復配后的粘度為10?50cp，其中，端含氫硅油的結構式為 H-Si (CH3) 2-0- [Si (CH3) 2-0]n-Si (CH3) 2-H，支鏈含氫硅油的結構式為 C3H9-Si-O- [Si (CH3) ⑶-0]n-Si-C3H9;耐高溫色料為鈷藍、鐵藍或鈦藍色料；鉬催化劑為卡斯特鉑催化劑。具體 如下：
[0017] 實施例一：
[0018] 1、本實施例一種有機硅高導熱泥，其原料組成為：
[0019] 苯基乙烯基硅油（粘度300cp) IOOg 導熱粉體填料-球形氧化鋁（粒徑5μηι) IOOOg 增塑劑-甲基娃油（粘度IOOcp) 5g 粉體表面處理劑-十八烷基三甲氧基硅烷 15g 交聯劑-端含氫娃油和支鏈含氫娃油的混合物 3g 耐高溫色料-鐵藍 IOg 鉑催化劑-卡斯特鈾催化劑 0.15g。
[0020] 2、本實施例上述有機硅高導熱泥的制備方法，其步驟如下：
[0021] 首先在行星機中加入苯基乙烯基硅油，分五批依次加入導熱粉體填料， 在-0. 095MPa的真空保護條件下攪拌混合均勻；然后依次加入增塑劑、粉體表面處理劑、交 聯劑、耐高溫色料、鉑催化劑，在-〇. 〇95MPa的真空保護條件下升溫至65°C反應0. 5h，冷卻 至室溫即得到有機硅高導熱泥成品。
[0022] 實施例二：
[0023] 1、本實施例一種有機硅高導熱泥，其原料組成為：
[0024] 苯基乙烯基硅油（粘度500cp) IOOg 導熱粉體填料-球形氧化錯（粒徑5μηι) 700g 導熱粉體填料-球形氧化鋁（粒徑1 μηι) 300g 增塑劑-甲基硅油（粘度lOOcp) 7g 粉體表面處理劑-硬脂肪酸 IOg 交聯劑-端含氫娃油和支鏈含氫娃油的混合物 3g 耐高溫色料-鈷藍 IOg 鉑催化劑-卡斯特鉑催化劑 〇.15g。
[0025] 2、本實施例上述有機硅高導熱泥的制備方法，其步驟如下：
[0026] 首先在行星機中加入苯基乙烯基硅油，分五批依次加入導熱粉體填料， 在-0. 095MPa的真空保護條件下攪拌混合均勻；然后依次加入增塑劑、粉體表面處理劑、交 聯劑、耐高溫色料、鉑催化劑，在-0. 〇95MPa的真空保護條件下升溫至60°C反應lh，冷卻至 室溫即得到有機硅高導熱泥成品。
[0027] 實施例三：
[0028] 1、本實施例一種有機硅高導熱泥，其原料組成為：
[0029] 苯基乙烯基硅油（粘度800cp) IOOg 導熱粉體填料-球形氧化鋁（粒徑ΙΟμηι) 900g 導熱粉體填料-球形氧化錯（粒徑5μηι) 300g 增塑劑-甲基硅油（粘度lOOcp) 12g 粉體表面處理劑-鈦酸酯 15g 交聯劑-端含氫硅油和支鏈含氫硅油的混合物 2.5g 耐高溫色料-鈦藍 8g
[0030] 鉑催化劑-卡斯特怕催化劑 〇.12g,,
[0031] 2、本實施例上述有機硅高導熱泥的制備方法，其步驟如下：
[0032] 首先在行星機中加入苯基乙烯基硅油，分六批依次加入導熱粉體填料， 在-0. 095MPa的真空保護條件下攪拌混合均勻；然后依次加入增塑劑、粉體表面處理劑、交 聯劑、耐高溫色料、鉑催化劑，在-0. 〇95MPa的真空保護條件下升溫至55°C反應2h，冷卻至 室溫即得到有機硅高導熱泥成品。
[0033] 本發明各實施例制備的有機娃尚導熱泥成品的物化性能指標如下表1所不。
[0034] 表1本發明各實施例制備的有機娃尚導熱泥成品的物化性能指標
[0035]
【權利要求】
1. 一種有機硅高導熱泥，其特征在于原料組成為：硅油、導熱粉體填料、增塑劑、粉體 表面處理劑、交聯劑、耐高溫色料、鉑催化劑；按照重量份數硅油為100份、導熱粉體填料為 1000?1200份；以導熱粉體填料計，增塑劑用量為0. 5?lwt%，粉體表面處理劑的用量 為1?3wt% ;以娃油計，交聯劑的用量為1?3wt%，耐高溫色料的用量為5?10wt%，鉬 催化劑的用量為〇? 1?〇? 15wt%〇。
2. 根據權利要求1所述的有機硅高導熱泥，其特征在于：所述硅油為苯基乙烯基硅油， 粘度為300?lOOOcp。
3. 根據權利要求1所述的有機硅高導熱泥，其特征在于：所述導熱粉體填料為氧化鋁、 氧化鋅、氮化硼、碳化硅、氮化鋁粉體中的一種或其組合，其粒徑為0.5?10 ym，顆粒形狀 為球型。
4. 根據權利要求1所述的有機硅高導熱泥，其特征在于：所述增塑劑為甲基硅油，粘度 為 100 ?500cp。
5. 根據權利要求1所述的有機硅高導熱泥，其特征在于：所述粉體表面處理劑為長鏈 烷基硅烷、鈦酸酯、硬脂肪酸中的一種或其組合。
6. 根據權利要求1所述的有機硅高導熱泥，其特征在于：所述交聯劑為端含氫硅油和 支鏈含氫硅油的混合物。
7. 根據權利要求6所述的有機硅高導熱泥，其特征在于：所述交聯劑為按照摩爾比端 含氫硅油：支鏈含氫硅油=7 : 3的混合物，復配后的粘度為10?50cp，其中，所述端含 氫硅油的結構式為H-Si (CH3)2-〇-[Si (CH3)2-〇]n-Si (CH3)2-H，所述支鏈含氫硅油的結構式為 C3H9-Si-〇-[Si (CH3) (H)-〇]n-Si-C3H9。
8. 根據權利要求1所述的有機硅高導熱泥，其特征在于：所述耐高溫色料為鈷藍、鐵藍 或鈦藍色料。
9. 根據權利要求1所述的有機硅高導熱泥，其特征在于：所述鉑催化劑為卡斯特鉑催 化劑。
10. 權利要求1-9之一所述有機硅高導熱泥的制備方法，其特征在于包括以下步驟：首 先將硅油與導熱粉體填料在真空保護條件下攪拌混合均勻，然后分批依次加入增塑劑、粉 體表面處理劑、交聯劑、耐高溫色料、鉑催化劑，在真空保護條件下升溫至55?65°C，反應 0. 5?2h，冷卻至室溫即得到有機硅高導熱泥成品。
【文檔編號】C08K3/22GK104497575SQ201410822370
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月22日 優先權日:2014年12月22日
【發明者】張震宇, 陳思斌 申請人:廣州市白云化工實業有限公司