一种低密度柔性高导热吸波硅胶片、制备方法及设备与流程

本发明涉及高导热吸波硅胶片技术领域，具体为一种低密度柔性高导热吸波硅胶片、制备方法及设备。

背景技术：

导热硅胶片具有优异的导热性能和电气绝缘性能，能满足大部分电子产品导热绝缘要求，导热硅胶片是专门为利用缝隙传递热量的设计方案制作，能够填充缝隙，有效的将发热部件的热量传递到散热器上，且具有稳定的导热性能、同时本产品又具有粘性，应用简单方便，硅胶片利用软性硅胶导热材料稳定的导热、绝缘性能以及柔软而富有弹性等特点，置于发热器件与散热部件之间良好的接触，达到传热和绝缘的效果，导热硅胶片具体应用于led灯饰、照明设备、家用电器、lcd显示器、半导体与散热片之间、通信产品、智能手机、平板电脑、台式电脑、笔记本等便携式电脑、大功率电源等。

导热硅胶垫片具有一定的柔韧性，自粘性、较好的压缩性，能有效地降低接触电阻，引导发热部位与散热部位间的热传递以及优异的耐高低温、耐候性、绝缘或抗冲击电压高等特点，因而被广泛用于电子电器的导热领域。随着电子工业的发展，电子元器件、大型集成路板、led等高科技技术更趋于密集化和小型化，对轻质、高导热和高弹性等性能的要求越来越为苛刻。因此，新型导热硅胶垫片的需求也逐年增加。

近年来，由于具有无污染、噪声低、能源效率高、多样化、结构简单、维修方便等优点，电动汽车等新能源汽车将成为未来汽车行业的新趋势。特别是，我国电动汽车经过十年一剑的历程，已初步从研究开发的阶段进入了产业化的阶段。其中，电池的导热是新能源汽车应用中的关键难点和重要关键技术。众所周知，减轻汽车自身的重量可以有效地降低汽车排放，实现汽车燃烧效率的提高。汽车的自重每减少10％，燃油的消耗可降低6％～8％。

可见，汽车减重可以降低能耗、提高车速、改善安全、减少污染。因此，电动汽车的电池导热不仅需要实现抗震、传热等功能特性，也对重量和环保等提出了更高的要求。

专利都集中在提高导热吸波硅胶片的导热、力学强度性能。然而，其然可以很好地实现汽车电池的阻燃和减震功能，但是这些导热硅胶都是高质量、高密度，而且不具备吸波功能，对电动汽车的整体重量和电磁辐射的减少效果不明显，限制了其在电动汽车等设备中的应用。

同时，目前的高导热吸波硅胶片制备方法及设备还存在下列问题：

1、目前的高导热吸波硅胶片的制造自动化程度低，多为采用多套设备进行加工，组分进行人工配比和检测，对加工过程中的材料质量不能精确的控制，难以对加工中的材料性能进行准确检测，导致产品的质量不稳定。

2、目前的高导热吸波硅胶片在生产结束后不能精确的对硅胶片的性能进行分析和检测，因此对于硅胶片的物理和化学性能不能具体掌握，导致硅胶片的应用场合与其本身性能不能很好地适配。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种低密度柔性高导热吸波硅胶片的制备方法及设备，使材料具备低密度、柔性、高导热及吸波功能，同时对生产工艺和设备进行简化，以解决目前的高导热吸波硅胶片配比和检测手段落后，对材料的质量、性能不能精确控制，以及对于硅胶片的物理和化学性能检测不准确等问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低密度柔性高导热吸波硅胶片，其特征在于，其由如下重量份的组分制备而成：

乙烯基硅油：100；有机硅树脂：10-30；生胶：60-80；交联剂：5-10；低密度填料1000-1500份；吸波填料：80-100份，括：钡铁氧体包覆空心玻璃微珠75-95份、磁性多层碳纳米管5-25份；催化剂：0.1-0.5；抑制剂：0.1-0.2；其中低密度填料为氧化铝、氧化镁、氮化硼、氮化铝、氧化铍之一或其混合物。

一种低密度柔性高导热吸波硅胶片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

s1：原材料准备：按照设定的重量比例分别准备乙烯基硅油，有机硅树脂、生胶、交联剂、低密度填料、吸波填料、催化剂、抑制剂；

s2：搅拌、塑炼、混炼：将原材料中的干料放置于高速搅拌机中混合、分散；在干料均匀混合后，再将原材料中的湿料投入搅拌均匀；搅拌过程中持续施加交变电场；全部原材料快速混合均匀后，输入到硫化炉的反应容器中，抽真空、并加热至150-180℃，使混合原料在其中降低生胶分子量和粘度以提高其可塑性，并获适当的流动性，得到凝胶状硅胶半成品，并经过配色混炼后由乳白色硅胶变为设定颜色的片料，以满足混炼和成型进一步加工的需要；

s3：检测、硫化成型，对反应容器中凝胶状硅胶半成品的吸波性能进行检测，如不合格则返回步骤s2，合格则通过排料口将其导出至模具中，使用延压机构对模具中的凝胶压合，增强其密度及平整性，待凝胶状硅胶半成品自然冷却后形成固态的硅胶片状态；

s4：修整裁切，将冷却为片状的硅胶片从模具中取出，通过刀具通过横向裁剪以及纵向裁剪，裁剪为符合设定要求的硅胶成品；

s5：成品检测、入库，将裁剪成型的硅胶单片或边角料输送至含有导热系数检测模块、吸波性能检测模块、电阻率检测模块、耐电压检测模块、抗拉强度检测模块和硬度检测模块的综合测试机械中，对成品硅胶的导热系数、吸波性能、耐温范围、体积电阻率、耐电压、阻燃性、抗拉强度、硬度、厚度等进行测试，合格品入库。

一种低密度柔性高导热吸波硅胶片的制备设备，包括高速搅拌机、硫化炉、成型机械、裁剪机械、检测机械和包装机械，所述高速搅拌机的主体结构为锥形斗体，所述锥形斗体外侧设有交变电场电磁线圈；所述高速搅拌机的顶端通过支架固定安装有搅拌电机，所述搅拌电机的转子轴底端串接固定有粉碎扇叶，所述高速搅拌机的底端连通原料放料阀，所述原料放料阀的出口连通所述硫化炉的进料口，所述硫化炉的底端贴合固定有电加热及电场发生器，所述硫化炉顶端的一侧连接有真空抽气管，所述硫化炉的底端连通有成品放料阀；所述成品放料阀的开口位于所述成型机械首端的顶部，所述成型机械包含第一输送带，所述第一输送带上等距离排列安装有成型模具，所述第一输送带中部的两侧垂直固定有升降架，所述升降架的中部活动嵌合安装有延压转辊，所述延压转辊的外圆压合所述成型模具的顶面，所述成型机械尾端的一侧并列设置有所述裁剪机械，所述裁剪机械包含第二传送带，所述第一输送带的尾端和所述第二传送带的首端之间设置有第一平移取料机构，所述第二传送带的中部通过刀架依次安装有纵向滚刀和横向冲压刀，所述裁剪机械的尾端并列设有所述检测机械，所述第二传送带的尾端与所述检测机械之间设置有第二平移取料机构，所述裁剪机械的尾端同向连通所述包装机械。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种低密度柔性高导热吸波硅胶片的制备方法及设备，具备以下有益效果：

1、本发明提供的低密度柔性高导热吸波硅胶片、制备方法及设备，重点通过对材料、工艺及设备同步进行改进，以达到使材料具备低密度、柔性、高导热及吸波的功能，同时对生产工艺和设备进行简化的效果，解决目前的高导热吸波硅胶片材料配比、搅拌、反应等过程检测手段落后，对材料的质量、性能不能精确控制，以及对于硅胶片的物理和化学性能检测不准确等问题。

2、本发明提供的低密度柔性高导热吸波硅胶片，通过独特的配方设计，使材料具备低密度、柔性、高导热及吸波的功能，同时可以实现产品制备过程中的实时检测。其采用的吸波填料一方面使产品具备吸波功能，第二与施加的交变电场配合可加快搅拌速度和均匀度；第三配合电子传感器可以对硫化中的材料的性能进行测试，在其达到合格标准后再进入下一步，确保材料在制备过程中的质量合格。

3、本发明提供的低密度柔性高导热吸波硅胶片的制备方法，通过采用吸波填料及持续的施加交变电场，使生产工序与检测工序紧密结合，加快了产品生产效率和质量，简化了设备和工艺步骤，使产品易于产业化，并且降低了设备和生产成本。

4、本发明提供的低密度柔性高导热吸波硅胶片的制备设备，集成化程度高，将交变磁场生产与实时质量检测设备巧妙的加入到设备中，与材料及工艺相互配合，减少了设备数量、简化了生产工艺；同时，其将被切割成矩形块状的硅胶片传通过第二平移取料机构取出传送至检测机械进行相应的检测，从而可快速确定本批次的硅胶片的各项性能，使得人们能够根据其实际性能对当前批次的硅胶片进行应用场合进行精确的分类和适配。

附图说明

图1为本发明高导热吸波硅胶片设备整体外形结构示意图；

图2为本发明高导热吸波硅胶片设备剖视结构示意图；

图3为本发明高导热吸波硅胶片设备俯视机构示意图；

图4为本发明高导热吸波硅胶片的制备流程示意图。

图中：1、高速搅拌机；101、搅拌电机；102、粉碎扇叶；103、翻转原料斗；104、原料放料阀；105、交变电场线圈；2、硫化炉；201、电加热及电场发生器；202、真空抽气管；203、成品放料阀；204、电子传感器；3、成型机械；301、第一输送带；302、成型模具；303、升降架；304、延压转辊；4、裁剪机械；401、第二传送带；402、刀架；403、纵向滚刀；404、横向冲压刀；5、第一平移取料机构；6、检测机械；7、第二平移取料机构；8、包装机械；9、真空发生器；10、真空取料吸盘；11、高压气站；12、电磁阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-4，本发明实施例提供的低密度柔性高导热吸波硅胶片，其由如下重量份的组分制备而成：

乙烯基硅油：100；有机硅树脂：10-30；生胶：60-80；交联剂：5-10；低密度填料1000-1500份；吸波填料：80-100份，括：钡铁氧体包覆空心玻璃微珠75-95份、磁性多层碳纳米管5-25份；催化剂：0.1-0.5；抑制剂：0.1-0.2。

本实施例中，其具体由如下重量份的组分制备而成：

乙烯基硅油：100；有机硅树脂：15；生胶：70；交联剂：8；低密度填料1200份，其中：氧化铝300、氧化镁200、氮化硼200、氮化铝200、氧化铍300；吸波填料：90份，其中：钡铁氧体包覆空心玻璃微珠80份、磁性多层碳纳米管20份；催化剂：0.4；抑制剂：0.15。

交联剂为双二四、双二五、含氢硅油中的一种或其混合物。

所述抑制剂为乙烯基硅油和乙炔环己醇的混合物；

所述催化剂为乙烯基硅油和铂金催化剂的混合物。

磁性多层碳纳米管为铁氧体颗粒包覆的磁性多层碳纳米管，层数小于100层，其管径小于10微米，长度为200-500微米。

钡铁氧体包覆空心玻璃微珠的粒度为100-150微米,壁厚为1-2微米。

一种低密度柔性高导热吸波硅胶片的制备方法，包括以下步骤：

s1：原材料准备：按照设定的重量比例分别准备乙烯基硅油，有机硅树脂、生胶、交联剂、低密度填料、吸波填料、催化剂、抑制剂；

s2：搅拌、塑炼、混炼：将原材料中的干料放置于高速搅拌机中混合、分散；在干料均匀混合后，再将原材料中的湿料投入搅拌均匀；搅拌过程中持续施加交变电场；具体施加与材料几何中心线呈45度夹角的取向电场，电场强度为15×10v/m～20×10v/m、频率为6-10mhz的高频交变电场；全部原材料快速混合均匀后，输入到硫化炉的反应容器中，抽真空、并加热至150-180℃，使混合原料在其中降低生胶分子量和粘度以提高其可塑性，并获适当的流动性，得到凝胶状硅胶半成品，并经过配色混炼后由乳白色硅胶变为设定颜色的片料，以满足混炼和成型进一步加工的需要；

s3：检测、硫化成型，通过硫化炉2内腔中设置的电子传感器204，该传感器包括温度传感器及电磁吸波传感器，与所述电加热及电场发生器201配合，对硫化炉2腔中的凝胶状硅胶半成品材料的温度及电磁吸波性能进行实时检测；如不合格则返回步骤s2，合格则通过排料口将其导出至模具中，使用延压机构对模具中的凝胶压合，增强其密度及平整性，待凝胶状硅胶半成品自然冷却后形成固态的硅胶片状态；

s4：修整裁切，将冷却为片状的硅胶片从模具中取出，通过刀具通过横向裁剪以及纵向裁剪，裁剪为符合设定要求的硅胶成品；

s5：成品检测、入库：将裁剪成型的硅胶单片或边角料输送至含有导热系数检测模块、吸波性能检测模块、电阻率检测模块、耐电压检测模块、抗拉强度检测模块和硬度检测模块的综合测试机械中，对成品硅胶的导热系数、吸波性能、耐温范围、体积电阻率、耐电压、阻燃性、抗拉强度、硬度、厚度等进行测试，合格品入库；

s6：对入库的产品分类包装：根据所检测的硅胶片的性能，将单个批次的硅胶片包装于箱体中，实现按照需求分类存放和使用。

一种低密度柔性高导热吸波硅胶片的制备设备，包括高速搅拌机1、硫化炉2、成型机械3、裁剪机械4、检测机械6和包装机械8，高速搅拌机1的主体结构为锥形斗体，所述锥形斗体外侧设有交变电场电磁线圈105，向锥形斗体的材料施加交变电场、加速材料混合速度、提高均匀度。

高速搅拌机1的顶端通过支架固定安装有搅拌电机101，搅拌电机101的转子轴底端串接固定有粉碎扇叶102，高速搅拌机1顶端的两侧对称设置有耳台，两个耳台均通过销轴活动连接有翻转原料斗103，高速搅拌机1的底端连通原料放料阀104，原料放料阀104的出口连通硫化炉2的进料口，硫化炉2的底端贴合固定有电加热及电场发生器201，硫化炉2顶端的一侧连接有真空抽气管202；通过硫化炉2内腔中设置的电子传感器204，该传感器包括温度传感器及电磁吸波传感器，与所述电加热及电场发生器201配合，对硫化炉2腔中的凝胶状硅胶半成品材料的温度及电磁吸波性能进行实时检测。硫化炉2的底端连通有成品放料阀203，成品放料阀203的开口位于成型机械3首端的顶部，成型机械3包含第一输送带301，第一输送带301上等距离排列安装有成型模具302，第一输送带301中部的两侧垂直固定有升降架303，升降架303的中部活动嵌合安装有延压转辊304，延压转辊304的外圆压合成型模具302的顶面，成型机械3尾端的一侧并列设置有裁剪机械4，裁剪机械4包含第二传送带401，第一输送带301的尾端和第二传送带401的首端之间设置有第一平移取料机构5，第二传送带401的中部通过刀架402依次安装有纵向滚刀403和横向冲压刀404，裁剪机械4的尾端并列设有检测机械6，第二传送带401的尾端与检测机械6之间设置有第二平移取料机构7，裁剪机械4的尾端同向连通包装机械8。

本实施例中，高速搅拌机1中，由翻转原料斗103倾倒出制备低密度柔性高导热吸波硅胶片的原料，原料落入高速搅拌机1内腔的底端后，在交变电场的持续作用下，由搅拌电机101驱动的粉碎扇叶102高速旋转，对不同类别的原料，包括基本料和金属氧化物、金属氮化物等导热填料、吸波材料进行粉碎式的搅拌；待搅拌均匀后由原料放料阀104导入硫化炉2中，此时电加热及电场发生器201通电，对硫化炉2以及其中的制备混合料进行加热，同时真空抽气管202连通真空源，抽出硫化炉2内腔中的空气，令导热硅胶片的混合原料在硫化炉2内腔中进行塑炼和混炼流程，使得混合原料降低生胶分子量和粘度以提高其可塑性，并获适当的流动性，合成为所需的凝胶状态的硅胶，然后通过硫化炉2内腔中设置的电子传感器204，该传感器包括温度传感器及电磁吸波传感器，与所述电加热及电场发生器201配合，对硫化炉2腔中的凝胶状硅胶半成品材料的温度及电磁吸波性能进行实时检测；检测合格后开启成品放料阀203，将凝胶状的硅胶排放至位于第一输送带301上的成型模具302内腔，等到当前的成型模具302内腔中填充了设定量的凝胶状的硅胶，则第一输送带301平移一个工位，换装新的模具，盛装有凝胶状的硅胶的成型模具302平移至延压转辊304底端，经过延压转辊304的延压后厚度达到设定要求，等到凝胶状的硅胶在冷却后变为固态，此时通过第一平移取料机构5从成型模具302的内腔取出延压平整的半成品硅胶片，平移至第二传送带401，由第二传送带401带动平整的硅胶片依次通过纵向滚刀403滚切至设定宽度的长条状，再经过横向冲压刀404冲压切成设定长度的矩形块状，被切割成矩形块状的硅胶片此时被传送至裁剪机械4的尾端，其中绝大部分进入包装机械8进行包装，其中的一小部分通过第二平移取料机构7取出传送至检测机械6进行相应的检测，从而令生产人员了解此批次的硅胶片的性能，使得人们能够根据其实际性能对当前批次的硅胶片进行应用场合进行精确的适配。

具体的，成型机械3中部的另一侧设置有真空发生器9，第一平移取料机构5和第二平移取料机构7中均包含有真空取料吸盘10，真空取料吸盘10与真空抽气管202均连通至真空发生器9。

本实施例中，真空发生器9作为真空源，提供本发明工作时的真空，使得硅胶片制备原料能够在硫化炉2中的减压状态下进行塑炼和混炼流程，提升制备的硅胶品质，真空取料吸盘10通过真空吸合力从成型模具302内腔中将整片状的半成品硅胶片取出，以及从裁剪机械4的尾端吸合取出硅胶片成品进行相应的检测。

具体的，硫化炉2内腔中安装有电子传感器204，该传感器包括温度传感器及电磁吸波传感器，与所述电加热及电场发生器201配合，对硫化炉2内腔中的材料的温度及电磁吸波性能进行实时检测；当其对反应中材料的性能检测合格后，再进入下一步，否则即持续反应过程，直至检测合格。当材料混合不均匀或反应不充分的时候，其电磁吸波性能无法达到设定的要求；只有当材料混合均匀和反应充分的时候，其电磁吸波性能才能达到设定的要求。

所述的检测机械6包含导热系数模块、吸波系数检测模块、电阻率检测模块、耐电压检测模块、电磁吸波性能检测模块、抗拉强度检测模块和硬度检测模块。

本实施例中，电子传感器204可采用温度/电磁强度传感器能够精确的测量硫化炉2内腔的温度和电场强度，确保硅胶片制备原料在其中适宜的温度下塑炼和混炼构成凝胶状的硅胶半成品，且其吸波性能满足要求；检测机械6包含导热系数、吸波系数、电阻率、耐电压、阻燃性、抗拉强度和硬度检测模块的软件及硬件，能够对生成的硅胶片的导热系数、吸波性能、电阻率、耐电压、阻燃性、抗拉强度和硬度进行相应的检测。

具体的，第一输送带301为间歇性输送带，第一输送带301的单次移动距离等于两个相邻的成型模具302的中心距离。

本实施例中，当成品放料阀203将当前的成型模具302填充满凝胶状的硅胶成品后，第一输送带301单次移动一次，移出已填充满的模具，换上未填充的模具，实现自动的灌注操作。

具体的，成型机械3的边侧设置有高压气站11，高压气站11的顶端固定有电磁阀12，高压气站11通过电磁阀12连通横向冲压刀404顶端的气缸。本实施例中，横向冲压刀404在电磁阀12的控制下，通过高压气站11和其顶端气缸的动力，快速的进行硅胶片的冲压切断操作。

本实施例中硫化炉2、电子传感器204、真空发生器9、高压气站11为已经公开的广泛运用于日常工业生产的已知技术。

本发明的工作原理和使用流程是：在高速搅拌机1中，由翻转原料斗103倾倒出制备低密度柔性高导热吸波硅胶片的原料，持续施加交变电场，原料落入高速搅拌机1内腔的底端后，由搅拌电机101驱动的粉碎扇叶102高速旋转，并施加交变电场，对不同类别的原料，包括基本料和金属氧化物、金属氮化物等导热填料和吸波材料进行粉碎式的搅拌、分散，待搅拌、分散均匀后由原料放料阀104导入硫化炉2中，此时电加热及电场发生器201通电，对硫化炉2以及其中的制备混合料进行加热，同时真空抽气管202连通真空源，抽出硫化炉2内腔中的空气，令导热硅胶片的混合原料在硫化炉2内腔中进行塑炼和混炼流程，使得混合原料降低生胶分子量和粘度以提高其可塑性，并获适当的流动性，合成为所需的凝胶状态的硅胶；再通过硫化炉2内腔中设置的电子传感器204，该传感器包括温度传感器及电磁吸波传感器，与所述电加热及电场发生器201配合，对硫化炉2腔中的凝胶状硅胶半成品材料的温度及电磁吸波性能进行实时检测，检测合格后然后开启成品放料阀203，将凝胶状的硅胶排放至位于第一输送带301上的成型模具302内腔，等到当前的成型模具302内腔中填充了设定量的凝胶状的硅胶，则第一输送带301平移一个工位，换装新的模具，盛装有凝胶状的硅胶的成型模具302平移至延压转辊304底端，经过延压转辊304的延压后厚度达到设定要求，等到凝胶状的硅胶在冷却后变为固态，此时通过第一平移取料机构5从成型模具302的内腔取出延压平整的半成品硅胶片，平移至第二传送带401，由第二传送带401带动平整的硅胶片依次通过纵向滚刀403滚切至设定宽度的长条状，再经过横向冲压刀404冲压切成设定长度的矩形块状，被切割成矩形块状的硅胶片此时被传送至裁剪机械4的尾端，其中绝大部分进入包装机械8进行包装，其中的一小部分通过第二平移取料机构7取出传送至检测机械6进行相应的检测，从而令生产人员了解此批次的硅胶片的性能，使得人们能够根据其实际性能对当前批次的硅胶片进行应用场合进行精确的适配。

实施例2：

本实施例提供的低密度柔性高导热吸波硅胶片、制备方法及设备，基本上与实施例1相同，其不同之处在于：

本实施例中，低密度柔性高导热吸波硅胶片其具体由如下重量份的组分制备而成：

乙烯基硅油：100；有机硅树脂：10；生胶：60；交联剂：5；低密度填料1000份，其中：氧化铝200、氧化镁300、氮化硼100、氮化铝300、氧化铍100；吸波填料：80份，其中：钡铁氧体包覆空心玻璃微珠75份、磁性多层碳纳米管5份；催化剂：0.1；抑制剂：0.1。

实施例3：

本实施例提供的低密度柔性高导热吸波硅胶片、制备方法及设备，基本上与实施例1、2均相同，其不同之处在于：

本实施例中，低密度柔性高导热吸波硅胶片，其具体由如下重量份的组分制备而成：

乙烯基硅油：100；有机硅树脂：30；生胶：80；交联剂：10；低密度填料1500份，其中：氧化铝400、氧化镁400、氮化硼200、氮化铝300、氧化铍200；吸波填料：100份，其中：钡铁氧体包覆空心玻璃微珠95份、磁性多层碳纳米管5份；催化剂：0.1；抑制剂：0.1。

在其他实施例中，具体的工艺条件、组分及配比，可以在上述记载的范围内，根据需求选择，均可以达到本发明的技术效果；本发明不再一一列出。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。