一种改性硅油及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种硅油，具体涉及一种改性硅油及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前市场上用于电子设备直接冷却液的最主要冷却技术是氟化碳化合物冷却剂系统、水基冷却系统、传统矿物油冷却系统或聚二甲基硅氧烷浸没式冷却系统。其中，聚二甲基硅氧烷(pdms)具有热稳定性、非导电性质、低粘度优势、卓越的化学惰性，同时还具有环保特性，为现代电子设备和数据中心提供了一种高效、安全且环境友好的冷却解决方案。

2、然而，pdms也存在一些不足之处，限制了其在某些冷却系统中的应用。首先，pdms对一些有机溶剂和油脂具有较高的溶解性，可能会溶解系统中的润滑剂或其他有机材料，从而影响性能。其次，pdms的热导率不及某些专业热导体，在维持系统安全性和稳定性的前提下，其提供的热管理仅可以应对低至中等热负荷的需求。此外，尽管pdms对多数材料表现出化学惰性，但它可能会导致某些特定塑料和橡胶材料膨胀或软化，影响系统的密封性和耐久性。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种闪点高、粘度低、导热系数高、同时可以兼顾与硅橡胶和epdm橡胶兼容性以及与硅橡胶胶黏剂兼容性的改性硅油；本发明的另一目的是提供该改性硅油的制备方法和应用。

2、技术方案：本发明所述改性硅油的化学结构为r1r2mesio[me2sio]m[r3mesio]n-simer4r5，所述r1、r2、r4、r5为甲基me或乙基et，r3为c6～c16的烷烃基，1≤m≤30，1≤n≤10，5≤m+n≤40。m值较小将有助于保持低粘度，故m的值大于等于1并且小于等于30；n值决定了功能性基团的含量，由于功能性单元会影响聚合物的流动性和粘度，尤其是当这些基团较大或结构复杂时，应控制n的值在较低水平，故n的值大于等于1并且小于等于10。

3、本发明所述改性硅油的制备方法，包括以下步骤：环状硅氧烷在催化剂作用下，发生开环聚合反应，形成聚硅氧烷结构，接着加入功能性硅烷单体对聚硅氧烷的烷基进行改性，再加入封端剂，得到改性硅油。该聚合方式赋予聚硅氧烷优异的化学稳定性和物理性能，可以精确控制聚合物的分子量和结构。

4、优选的，包括以下步骤：环状硅氧烷在催化剂和有机溶剂存在下，发生开环聚合反应，形成聚硅氧烷结构，接着加入功能性硅烷单体维持50～60℃持续搅拌反应22～24小时对聚硅氧烷的烷基进行改性，再加入封端剂搅拌反应2～4小时，得到改性硅油。通过在较低的反应温度下进行，减少了热降解或热诱导的副反应，从而保持了单体和聚合物的稳定性。

5、进一步优选的，包括以下步骤：在具有保护气氛的反应容器中加入有机溶剂和催化剂，搅拌至催化剂完全溶解；将环状硅氧烷添加到溶剂和催化剂混合物中，发生开环聚合反应，形成聚硅氧烷结构；接着加入功能性硅烷单体，维持50～60℃温度并在保护气氛下持续搅拌反应，反应进行22～24小时后，加入封端剂，继续搅拌2～4小时以完成反应；反应完成后，冷却至室温，去除有机溶剂，得到产物改性硅油。

6、优选的，所述环状硅氧烷包括八甲基环四硅氧烷d4、六甲基环三硅氧烷d3、十二甲基环六硅氧烷d6、四甲基环二硅氧烷d2、八氢化二甲基硅氧烷d8中的至少一种。

7、进一步优选的，所述环状硅氧烷为八甲基环四硅氧烷d4。

8、优选的，所述功能性硅烷单体为c6～c16的烷烃。

9、优选的，所述环状硅氧烷与功能性硅烷单体摩尔投料比为1～30：1～10。

10、优选的，所述封端剂与环状硅氧烷的摩尔投料比为1：2.1～2.4。

11、优选的，所述催化剂包括karstedt、speer催化剂、dmtc催化剂、tbt催化剂中的至少一种。

12、进一步优选的，所述催化剂为karstedt。

13、优选的，所述催化剂为500-1000ppm相对于环状硅氧烷、功能性硅烷和封端剂单体总质量。

14、本发明所述改性硅油在冷却液中的应用。

15、优选的，所述改性硅油作为浸没式冷却液。

16、优选的，将设备浸入所述改性硅油中进行浸没式冷却，所述设备为电子装置、计算机组件、电气单元中的至少一种，包括中央处理器、显示卡、半导体管芯、中央处理器。

17、进一步优选的，浸没式冷却包括以下一个或多个附加步骤：首先，将改性硅油固定在一个容器内，在对改性硅油进行冷却的同时浸入设备；其次，改性硅油可以在容器内循环，该容器被改性硅油包围，以此确保装置周围的改性硅油得到有效循环并冷却；最后，改性硅油也可以在一个独立的冷却单元中被冷却，并在该冷却单元与含浸有设备的容器之间进行循环。这样，硅油围绕设备循环，经过冷却单元，再次围绕设备循环，从而实现有效的温度控制。

18、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明的改性硅油具备闪点高(具有200℃以上甚至是250℃以上的闪点，远高于一般的冷却液，在高温应用中安全性好)、粘度低(在40℃的运动粘度小于40cst，保证了其作为冷却液的流动性和冷却效率)、导热系数高(导热系数高达0.15w/(m·k)以上，高于pdms，并且不会使硅树脂材料膨胀强度减弱到pdms的程度)、同时可以兼顾与硅橡胶和epdm橡胶兼容性以及与硅橡胶胶黏剂兼容性、安全性高(不含卤素，因此泄漏和环境问题相较于更少)的优势，可作为直接冷却液，解决了现有冷却液对于特定塑料和橡胶材料会造成膨胀或软化，粘度与闪点无法良好兼容，导热系数不足的问题。

技术特征：

1.一种改性硅油，其特征在于，所述改性硅油的化学结构为r1r2mesio[me2sio]m[r3mesio]n-simer4r5，所述r1、r2、r4、r5为甲基me或乙基et，r3为c6～c16的烷烃基，1≤m≤30，1≤n≤10，5≤m+n≤40。

2.一种权利要求1所述改性硅油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：环状硅氧烷在催化剂作用下，发生开环聚合反应，形成聚硅氧烷结构，接着加入功能性硅烷单体对聚硅氧烷的烷基进行改性，再加入封端剂，得到改性硅油。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述环状硅氧烷包括八甲基环四硅氧烷d4、六甲基环三硅氧烷d3、十二甲基环六硅氧烷d6、四甲基环二硅氧烷d2、八氢化二甲基硅氧烷d8中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述功能性硅烷单体为c6～c16的烷烃。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述环状硅氧烷与功能性硅烷单体摩尔投料比为1～30：1～10。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括karstedt、speer催化剂、dmtc催化剂、tbt催化剂中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为500-1000ppm相对于环状硅氧烷、功能性硅烷和封端剂单体总质量。

8.一种权利要求1所述改性硅油或权利要求2-7任一项所述方法制备的改性硅油在冷却液中的应用。

9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，所述改性硅油作为浸没式冷却液。

10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，将设备浸入所述改性硅油中进行浸没式冷却，所述设备为电子装置、计算机组件、电气单元中的至少一种。

技术总结
本发明公开了一种改性硅油及其制备方法和应用，所述改性硅油具备闪点高、粘度低、导热系数高、同时可以兼顾与硅橡胶和EPDM橡胶兼容性以及与硅橡胶胶黏剂兼容性的优势，可作为直接冷却液，解决了现有冷却液对于特定塑料和橡胶材料会造成膨胀或软化，粘度与闪点无法良好兼容，导热系数不足的问题。

技术研发人员：王晓巍,林绍梁,周德龙
受保护的技术使用者：山东诺唯亚新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15