一种硅橡胶复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种硅橡胶复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着通信技术的研发建设，电子元器件小型化、集成化的发展，对硅橡胶复合材料的导热性能提出更高的要求。硅橡胶导热性能的提升主要依靠于导热填料在硅橡胶基体中形成导热通路的完善程度。目前，提高硅橡胶导热性能的方法主要有提高导热填料填充份数或采用不同种类、粒径填料的杂化。比如，文献journal of applied polymer science，2007，104(2)，1312-1318公开了通过提高氧化铝的填充量，使其在基体中形成更完善的导热通路，当填充量达80vol％时硅橡胶复合材料热导率为1.6w/(m·k)，但过量填充导致复合材料弹性丧失、力学性能劣化；文献fullerenes，nanotubes and carbonnanostructures，2019，27(5)，434-439中公开了当导热填料的填充量为40vol％时，氮化硼片和碳化硅管以不同比例混合杂化，不同维度填料相互搭接形成导热通路，使得硅橡胶复合材料热导率提升12.1％到27.3％。然而，当前方法一般需要较高的填充量，才能使硅橡胶复合材料达到较高的热导率，但高填充同时也导致加工困难、力学性能劣化。且填料在硅橡胶中的分散一般为随机状态，与硅橡胶基体相容性较差，使得硅橡胶复合材料导热性能提升不显著。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种硅橡胶复合材料及其制备方法和应用。本发明制得的硅橡胶复合材料能够在实现较高导热性的同时保持较好的力学性能。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种硅橡胶复合材料，包括以下重量份计的组分：硅橡胶90～150份、改性导热填料20-80份、催化剂0.1～0.5份；

3、所述硅橡胶包括乙烯基硅油和含氢硅油；

4、所述改性导热填料包括含氨基导热填料、含环氧基导热填料、含羧基导热填料中的至少两种。

5、优选地，所述硅橡胶复合材料，包括以下重量份计的组分：硅橡胶100份、改性导热填料50份、催化剂0.2份。

6、优选地，所述乙烯基硅油与含氢硅油的质量比为1：1。

7、优选地，所述改性导热填料为含氨基导热填料和含环氧基导热填料、含氨基导热填料和含羧基导热填料、含环氧基导热填料和含羧基导热填料。

8、优选地，所述催化剂为铂金催化剂。

9、优选地，当改性导热填料为含氨基导热填料和含环氧基导热填料时，其中一种导热填料的质量占改性导热填料总质量的20-80％。

10、更优选地，当改性导热填料为含氨基导热填料和含环氧基导热填料时，其中一种导热填料的质量占改性导热填料总质量的50％。

11、优选地，当改性导热填料为含氨基导热填料和含羧基导热填料或含环氧基导热填料和含羧基导热填料时，含羧基导热填料的质量占改性导热填料总质量的20～40％。

12、更优选地，当改性导热填料为含氨基导热填料和含羧基导热填料或含环氧基导热填料和含羧基导热填料时，含羧基导热填料的质量占改性导热填料总质量的30％。

13、优选地，所述改性导热填料的制备方法包括以下步骤：将导热填料、溶剂、硅烷偶联剂混合，反应，洗涤，干燥，制得含氨基导热填料或含环氧基导热填料。

14、优选地，所述硅烷偶联剂的用量为导热填料质量的1-10wt％。

15、优选地，所述溶剂为95％乙醇溶液，所述溶剂与导热填料的用量比为4～5l：1000g。

16、优选地，所述硅烷偶联剂为含有氨基或环氧基反应性基团的硅烷偶联剂。

17、更优选地，所述硅烷偶联剂包括氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。

18、优选地，所述导热填料包括氮化硼、埃洛石中的至少一种。

19、优选地，所述反应的温度为60-120℃，时间为6-24小时。

20、优选地，所述洗涤的溶剂为无水乙醇。

21、优选地，所述改性导热填料的制备方法包括以下步骤：选用酸对导热填料进行表面氧化处理，制得含羧基导热填料。

22、优选地，所述酸与导热填料的用量比为8～10l：1000～1500g。

23、优选地，所述酸为浓硝酸与浓硫酸的混合溶液，其中浓硝酸和浓硫酸的体积比为3：1。

24、优选地，所述导热填料包括石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

25、优选地，所述表面氧化处理的温度为60-120℃，时间为6-24小时。

26、通过对片层状导热填料边缘改性或对管状导热填料两端改性，使片层状导热填料边缘或管状导热填料两端带有氨基、羧基或环氧基等反应性基团，通过改性导热填料之间的相互共价作用，使填料边缘或两端相互搭接，构建发达的三维导热网络，使改性导热填料/硅橡胶复合材料的导热性能在低填充量下显著提高。同时，改性导热填料能够有效提高填料与基体的相容性，进一步提供硅橡胶复合材料的导热性能。

27、本发明还请求保护一种所述硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

28、将所有组分混合，真空搅拌，得到填料和硅油混合物，固化，制得所述硅橡胶复合材料。

29、优选地，所述真空搅拌的时间为10～30min。

30、优选地，所述固化的温度为105-120℃，时间为15～40min。

31、本发明还请求保护一种所述硅橡胶复合材料在制备电子元器件中的应用。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、本发明制得的硅橡胶复合材料，通过导热填料之间的共价相互作用，使不同填料边缘或两端有效搭接，形成发达的三维导热网络，在低填充量下达到高的热导率。

技术特征：

1.一种硅橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：硅橡胶90～150份、改性导热填料20-80份、催化剂0.1～0.5份；

2.如权利要求1所述硅橡胶复合材料，其特征在于，至少包括以下(1)～(3)中的一项：

3.如权利要求2所述硅橡胶复合材料，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：

4.如权利要求1所述硅橡胶复合材料，其特征在于，所述改性导热填料的制备方法包括以下步骤：

5.如权利要求4所述硅橡胶复合材料，其特征在于，至少包括以下(1)～(6)中的一项：

6.如权利要求1所述硅橡胶复合材料，其特征在于，所述改性导热填料的制备方法包括以下步骤：

7.如权利要求6所述硅橡胶复合材料，其特征在于，至少包括以下(1)～(4)中的一项：

8.一种如权利要求1～7任一所述硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所有组分混合，真空搅拌，得到填料和硅油混合物，固化，制得所述硅橡胶复合材料。

9.如权利要求8所述制备方法，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：

10.一种如权利要求1～7任一所述硅橡胶复合材料在制备电子元器件中的应用。

技术总结
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种硅橡胶复合材料及其制备方法和应用。一种硅橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：硅橡胶90～150份、改性导热填料20‑80份、催化剂0.1～0.5份；所述硅橡胶包括乙烯基硅油和含氢硅油；所述改性导热填料包括含氨基导热填料、含环氧基导热填料、含羧基导热填料中的至少两种。本发明制得的硅橡胶复合材料能够在实现较高导热性的同时保持较好的力学性能。

技术研发人员：付强,李智,彭磊,张丽,林木松,付程曦,郭宝春,唐征海
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15