本发明公开了一种导热硅橡胶的制备方法，属于橡胶材料技术领域。
背景技术：
硅橡胶是一种特种合成橡胶，以硅氧键为主链，其特殊的结构决定了它具有耐高低温、耐臭氧、耐辐射、耐候以及对润滑油等介质表现出优异的化学惰性。此外，它还具有-50℃到300℃宽广的适用范围，弹性好，但是作为填充的硅橡胶导热性能很差，通过填充导热填料可以提高其导热性能。导热材料广泛应用于航空、航天、电子、电气、汽车等领域中需要散热和传热的部位，随着科学技术和工业生产的进步，电子元器件越来越趋近于密集化和小型化，从而对导热材料提出了新的要求，希望导热材料既能为电子元件提供可靠的散热途径，又能起到绝缘、减震的作用。这方面导热硅橡胶具有特殊的优势，作为热界面材料的导热硅橡胶不仅具有较高的热导率、良好的弹性，还具有良好的电绝缘性以及密封性好等特点，可以有效地填充界面间的空隙，提高散热效率。导热硅橡胶是指在硅橡胶的基础上添加特定的导热填充材料所形成的一类硅胶，现有的导热填料包括氧化铝、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氧化镁、氮化硼、氧化锌以及石墨、导热碳纳米管等等。现有的采用氧化铝作为导热填充物的导热硅橡胶的导热系数都还比较低，达不到某些元器件的散热要求。
随着科学技术的发展，人们对电子产品的需求和要求越来越高，电子产品朝着集成性、小型化、高性能、节能、环保、安全性的方向发展。电子产品的高度集成，单位体积产生的热量不断增加，散热必然成为一个限制其发展的因素。
将各种无机导热粉体填充到高分子聚合物中可以制得高导热复合材料。目前使用的灌封和封装材料主要为合成聚合物材料，其中环氧树脂、聚氨酯和橡胶的应用最为广泛。
目前市面上导热硅橡胶普遍存在导热系数低，达不到理想散热的要求，强度较差、不耐摩擦，在室温下不能固化或固化速度很慢，固化时间很长，流动性不好的缺陷。因此，发明一种导热系数高，固化时间短且流动性好的导热硅橡胶对橡胶材料技术领域具有积极意义。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题，针对目前市面上存在的导热硅橡胶的导热系数低，达不到理想散热的要求，强度较差、不耐摩擦，在室温下不能固化或固化速度很慢，固化时间很长，流动性不好的缺陷，提供了一种导热硅橡胶的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种导热硅橡胶的制备方法为：
将甲基苯基硅橡胶粉末、改性碳纤维和混合物投入混炼机中混合均匀，升高混炼机内的温度至90～100℃，在此温度条件下混炼2～3h，冷却至室温，出料，即得导热硅橡胶；
甲基苯基硅橡胶粉末的制备的方法为：
（1）将八甲基环四硅氧烷、甲基苯基环硅氧烷、质量分数为50～55%的硫酸溶液投入放入带有搅拌器的反应釜中，在温度为60～70℃和转速为300～350r/min的条件下，搅拌反应1～2h，反应后放入烘箱中，在温度为100～130℃的条件下，干燥2～3h，得到甲基苯基硅橡胶；
（2）将甲基苯基硅橡胶放入切割机中，切割成粒径为2～3cm的胶块，将胶块置于温度为80～90℃的烘箱中静置4～5h，静置后将胶块放入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为700～800r/min的条件下，研磨粉碎1～2h，得到甲基苯基硅橡胶粉末；
改性碳纤维的制备方法为：
（1）将碳纤维与质量分数为26～30%的二甲苯溶液投入烧杯中静置20～24h，静置后过滤得到滤渣，用蒸馏水冲洗滤渣3～5次，将清洗后的滤渣放入鼓风干燥机中，在温度为100～120℃的条件下，干燥1～2h，得到去除表面浆化物质的原始碳纤维；
（2）将去除表面浆化物质的原始碳纤维与质量分数为20～25%的硝酸溶液投入反应釜中，氧化反应3～4h后，取出，用蒸馏水反复冲洗后，放入鼓风干燥箱内，在温度为100～120℃的条件下，干燥至恒重，得到改性碳纤维；
混合物制备方法为：
将石英砂放入粉碎机中，粉碎20～30min，得到石英砂粉碎物，将石英砂粉碎物与木屑混合均匀后放入电阻炉中，将电阻炉内充满氩气，在氩气氛围下升高电阻炉内温度至2600～2700℃，在此温度条件下高温反应1～2h，得到混合物。
按重量份数计，甲基苯基硅橡胶粉末为15～17份、改性碳纤维为12～14份、混合物为8～10份。
甲基苯基硅橡胶粉末的制备方法中按重量份数计，所述的八甲基环四硅氧烷为8～10份、甲基苯基环硅氧烷为9～11份、质量分数为50～55%的硫酸溶液为3～5份。
改性碳纤维的制备方法中碳纤维与质量分数为26～30%的二甲苯溶液的质量比为1：10。
改性碳纤维的制备方法中去除表面浆化物质的原始碳纤维与质量分数为20～25%的硝酸溶液的质量比为2：3。
改性碳纤维的制备方法中去除表面浆化物质的原始碳纤维与质量分数为20～25%的硝酸溶液的反应温度进一步优选为65～75℃。
混合物制备方法石英砂粉碎物与木屑的质量比为1：2。
混合物制备方法中电阻炉内的温度进一步的优选为2650～2670℃。
本发明的有益效果是：
本发明首先以八甲基环四硅氧烷、甲基苯基环硅氧烷为原料，在硫酸的催化下反应制得甲基苯基硅橡胶，含有苯基的橡胶具有优异的耐老化性、防震、防潮性、耐低温、耐烧灼和耐辐照性能，含有苯基的橡胶的橡胶主链上连上了苯基、甲基，使得橡胶主链的支链增多，当支链增多时，橡胶的固化速度加快，耐磨性增强、强度增加，弥补了一般橡胶在室温下不能固化或固化速度很慢、耐磨性差的缺陷，再以碳纤维为原料，碳纤维具有许多优良性能，耐疲劳性好，热膨胀系数好，有优良的导热导电性能，先将碳纤维放入有机溶剂二甲苯中浸泡，以去除碳纤维表面的浆化物质，再用硫酸对其进行氧化，得到表面改性的碳纤维，改性碳纤维的表面积增大，官能基团增多，可以提高复合材料的粘接强度和材料的力学性能，使用浓硝酸氧化改性后的碳纤维表面变得粗糙，增大了碳纤维与硅橡胶的表面接触面积，增强了碳纤维与硅橡胶基体的界面结合能力，发挥出碳纤维的补强效果，填充改性碳纤维能够增强硅橡胶的拉伸强度和导热性能，进而使得本发明制得的导热硅橡胶的导热系数增大，以达到理想散热的要求，而后以石英砂、木屑为原料，石英砂中含有二氧化硅，木屑中含有大量碳元素，以石英砂和木屑为原料通过电阻炉高温冶炼制备得含有碳化硅的混合物，碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，它的加入使得本发明导热硅橡胶的耐磨性提升、导热系数提高，将甲基苯基硅橡胶粉末、改性碳纤维、含有碳化硅的混合物混炼，即得导热硅橡胶，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按重量份数计，将8～10份八甲基环四硅氧烷、9～11份甲基苯基环硅氧烷、3～5份质量分数为50～55%的硫酸溶液投入放入带有搅拌器的反应釜中，在温度为60～70℃和转速为300～350r/min的条件下，搅拌反应1～2h，反应后放入烘箱中，在温度为100～130℃的条件下，干燥2～3h，得到甲基苯基硅橡胶；将上述甲基苯基硅橡胶放入切割机中，切割成粒径为2～3cm的胶块，将胶块置于温度为80～90℃的烘箱中静置4～5h，静置后将胶块放入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为700～800r/min的条件下，研磨粉碎1～2h，得到甲基苯基硅橡胶粉末，备用；将碳纤维与质量分数为26～30%的二甲苯溶液按质量比1：10投入烧杯中静置20～24h，静置后过滤得到滤渣，用蒸馏水冲洗滤渣3～5次，将清洗后的滤渣放入鼓风干燥机中，在温度为100～120℃的条件下，干燥1～2h，得到去除表面浆化物质的原始碳纤维；将上述去除表面浆化物质的原始碳纤维与质量分数为20～25%的硝酸溶液按质量比2：3投入反应釜中，氧化反应3～4h后，取出，用蒸馏水反复冲洗后，放入鼓风干燥箱内，在温度为100～120℃的条件下，干燥至恒重，得到改性碳纤维，备用；将石英砂放入粉碎机中，粉碎20～30min，得到石英砂粉碎物，将石英砂粉碎物与木屑按质量比为1：2混合均匀后放入电阻炉中，将电阻炉内充满氩气，在氩气氛围下升高电阻炉内温度至2600～2700℃，在此温度条件下高温反应1～2h，得到混合物；按重量份数计，将15～17份备用的甲基苯基硅橡胶粉末、12～14份备用的改性碳纤维和8～10份上述混合物投入混炼机中混合均匀，升高混炼机内的温度至90～100℃，在此温度条件下混炼2～3h，冷却至室温，出料，即得导热硅橡胶。
甲基苯基硅橡胶粉末的制备：按重量份数计，将8份八甲基环四硅氧烷、9份甲基苯基环硅氧烷、3份质量分数为50%的硫酸溶液投入放入带有搅拌器的反应釜中，在温度为60℃和转速为300r/min的条件下，搅拌反应1h，反应后放入烘箱中，在温度为100℃的条件下，干燥2h，得到甲基苯基硅橡胶；
将上述甲基苯基硅橡胶放入切割机中，切割成粒径为2cm的胶块，将胶块置于温度为80℃的烘箱中静置4h，静置后将胶块放入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为700r/min的条件下，研磨粉碎1h，得到甲基苯基硅橡胶粉末，备用；
改性碳纤维的制备：
将碳纤维与质量分数为26%的二甲苯溶液按质量比1：10投入烧杯中静置20h，静置后过滤得到滤渣，用蒸馏水冲洗滤渣3次，将清洗后的滤渣放入鼓风干燥机中，在温度为100℃的条件下，干燥1h，得到去除表面浆化物质的原始碳纤维；
将上述去除表面浆化物质的原始碳纤维与质量分数为20%的硝酸溶液按质量比2：3投入反应釜中，氧化反应3h后，取出，用蒸馏水反复冲洗后，放入鼓风干燥箱内，在温度为100℃的条件下，干燥至恒重，得到改性碳纤维，备用；
混合物的制备：
将石英砂放入粉碎机中，粉碎20min，得到石英砂粉碎物，将石英砂粉碎物与木屑按质量比为1：2混合均匀后放入电阻炉中，将电阻炉内充满氩气，在氩气氛围下升高电阻炉内温度至2600℃，在此温度条件下高温反应1h，得到混合物；
导热硅橡胶的制备：
按重量份数计，将15份备用的甲基苯基硅橡胶粉末、12份备用的改性碳纤维和8份上述混合物投入混炼机中混合均匀，升高混炼机内的温度至90℃，在此温度条件下混炼2h，冷却至室温，出料，即得导热硅橡胶。
甲基苯基硅橡胶粉末的制备：按重量份数计，将9份八甲基环四硅氧烷、10份甲基苯基环硅氧烷、4份质量分数为52%的硫酸溶液投入放入带有搅拌器的反应釜中，在温度为65℃和转速为320r/min的条件下，搅拌反应1.5h，反应后放入烘箱中，在温度为120℃的条件下，干燥2.5h，得到甲基苯基硅橡胶；
将上述甲基苯基硅橡胶放入切割机中，切割成粒径为2cm的胶块，将胶块置于温度为85℃的烘箱中静置4.5h，静置后将胶块放入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为750r/min的条件下，研磨粉碎1.5h，得到甲基苯基硅橡胶粉末，备用；
改性碳纤维的制备：
将碳纤维与质量分数为28%的二甲苯溶液按质量比1：10投入烧杯中静置22h，静置后过滤得到滤渣，用蒸馏水冲洗滤渣4次，将清洗后的滤渣放入鼓风干燥机中，在温度为110℃的条件下，干燥1.5h，得到去除表面浆化物质的原始碳纤维；
将上述去除表面浆化物质的原始碳纤维与质量分数为22%的硝酸溶液按质量比2：3投入反应釜中，氧化反应3.5h后，取出，用蒸馏水反复冲洗后，放入鼓风干燥箱内，在温度为110℃的条件下，干燥至恒重，得到改性碳纤维，备用；
混合物的制备：
将石英砂放入粉碎机中，粉碎25min，得到石英砂粉碎物，将石英砂粉碎物与木屑按质量比为1：2混合均匀后放入电阻炉中，将电阻炉内充满氩气，在氩气氛围下升高电阻炉内温度至2650℃，在此温度条件下高温反应1.5h，得到混合物；
导热硅橡胶的制备：
按重量份数计，将16份备用的甲基苯基硅橡胶粉末、13份备用的改性碳纤维和9上述混合物投入混炼机中混合均匀，升高混炼机内的温度至95℃，在此温度条件下混炼2.5h，冷却至室温，出料，即得导热硅橡胶。
甲基苯基硅橡胶粉末的制备：按重量份数计，将10份八甲基环四硅氧烷、11份甲基苯基环硅氧烷、5份质量分数为55%的硫酸溶液投入放入带有搅拌器的反应釜中，在温度为70℃和转速为350r/min的条件下，搅拌反应2h，反应后放入烘箱中，在温度为130℃的条件下，干燥3h，得到甲基苯基硅橡胶；
将上述甲基苯基硅橡胶放入切割机中，切割成粒径为3cm的胶块，将胶块置于温度为90℃的烘箱中静置5h，静置后将胶块放入行星球磨机中，在球料比为10：1和转速为800r/min的条件下，研磨粉碎2h，得到甲基苯基硅橡胶粉末，备用；
改性碳纤维的制备：
将碳纤维与质量分数为30%的二甲苯溶液按质量比1：10投入烧杯中静置24h，静置后过滤得到滤渣，用蒸馏水冲洗滤渣5次，将清洗后的滤渣放入鼓风干燥机中，在温度为120℃的条件下，干燥2h，得到去除表面浆化物质的原始碳纤维；
将上述去除表面浆化物质的原始碳纤维与质量分数为25%的硝酸溶液按质量比2：3投入反应釜中，氧化反应4h后，取出，用蒸馏水反复冲洗后，放入鼓风干燥箱内，在温度为120℃的条件下，干燥至恒重，得到改性碳纤维，备用；
混合物的制备：
将石英砂放入粉碎机中，粉碎30min，得到石英砂粉碎物，将石英砂粉碎物与木屑按质量比为1：2混合均匀后放入电阻炉中，将电阻炉内充满氩气，在氩气氛围下升高电阻炉内温度至2700℃，在此温度条件下高温反应2h，得到混合物；
导热硅橡胶的制备：
按重量份数计，将17份备用的甲基苯基硅橡胶粉末、14份备用的改性碳纤维和10份上述混合物投入混炼机中混合均匀，升高混炼机内的温度至100℃，在此温度条件下混炼3h，冷却至室温，出料，即得导热硅橡胶。
对比例1：与实例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少甲基苯基硅橡胶粉末。
对比例2：与实例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少改性碳纤维。
对比例3：深圳某公司生产的导热硅橡胶。
导热系数测试按astm1461-01标准进行检测。
硬度测试按astmd2240标准进行检测。
抗拉强度测试按astmd412标准进行检测。
撕裂强度测试按按gbt529标准进行检测。
磨损量测试按gb/t3960标准进行检测。
黏度测试按gb/t1232‐92标准进行检测。
表干时间测试：将实例1～3和对比例中的导热硅橡胶放置于室温下，测得表干时间。
表1导热硅橡胶性能测定结果
根据上述检测数据可知本发明的导热硅橡胶导热系数高，达到理想散热的要求，硬度高，抗拉强度高，撕裂强度高，机械强度高，磨损量低，耐摩擦性好，黏度低，流动性好，固化时间短，具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。