[发明专利]一种导热硅橡胶复合材料基材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开一种硅胶材料，特别是一种导热硅橡胶复合材料基材及其制备 方法。

背景技术

随着工业生产和科学技术的发展，在电子电器领域，电子产品朝着网络化、 智能化、微型化的方向发展，使得电子元件、逻辑电路向全、轻、薄、小的方 向发展，而且随着电子器件的集成化成都越来越高，其发热量也随之增加，从 而导致电子元器件的工作环境急剧向高温方向变化。研究表明，一般的电子元 器件温度每升高2℃，其可靠性就会下降10％，因此散热问题也就成了设备是 否能够正常运行的关键问题。目前，解决散热问题的主要方法是需要才用高导 热的材料，有效的去除电子设备产生的热量，这关系到产品的使用寿命和质量 的可靠性。

现有技术中，解决电子设备散热有些是通过各种形式的散热器来解决，但 在电子设备中，各种电子元件与散热器之间有许多接触面，他们之间存在空隙， 导致热流不畅，为了解决这一问题，通常在接触面之间填充导热硅橡胶片，利 用导热硅橡胶片其材质的柔软性及在低压迫力作用下的弹性变量，为其粗糙表 面构造密合接触，以便将微处理器、绘图处理器和其它重要芯片产生的热量带 走，降低乃至消除种电子元件与散热器之间接触面处的空气热阻。

目前，业内对导热硅橡胶的散热模式大多选用如下方式：

1、业内绝大部分都是选用金属氧化物、氮化物和碳化物(譬如：氧化铝、 氮化铝等)等无机非金属材料作为填料对聚合物进行填充，制备出绝缘型导热 硅橡胶材料，但存在导热性能差，我国国内制造的导热硅橡胶材料，它的导热 系数一般在1.5-3W/m·k左右，不适合大功率元器件的散热需求。因而开发出 一种高导热的硅橡胶片材就成为一种客观需求。

2、另一种就是选用金属粉体或者碳纤维、石墨烯、碳纳米管等碳基材料， 作为填料对聚合物进行填充，制备出的导热硅橡胶导热性能有大幅度提升，其 导热系数可以做到5.0-8W/m·k或更高，但它同时其导电性能也很高，其安全 性受到很大的制约，从而在实际的应用中有很大的局限性，大部分弃用该方案， 只用在非常特殊的要求不高的导热领域中应用。如何保持高的导热性，而又把 导电性控制在合理的范围，这是个技术难点。

目前，业内的解决方案一般就是想办法增加更多的无机非金属材料来提高 其导热性，但添加量过多的话又影响其流动性，增加制备的难度。这种工艺就 容易造成混合不均匀，固化难，制成的产品容易碎裂，力学强度不过关等，导 致产品质量低下。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的导热硅橡胶的导热系数低或者导电性强，或 导热性高，力学性差的的缺点本发明提供一种导热硅橡胶复合材料基材及其制 备方法，其采用镀镍碳纳米管及镀镍石墨烯组成高导热主簇体，可以有效保证 材料的优秀导热性能，采用硅油填料作为主结构料，保证了材料良好的物理、 化学指标，从而在工艺上更简单地制备出一个具有良好的导热性能，并且保持 了其固有的绝缘性、回弹性和柔顺性的硅橡胶材料。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种导热硅橡胶复合材料基材， 基材包括导热填料基料及助剂，导热填料包括占重量百分比为0.5-1.2％的镀镍石 墨烯片、占重量百分比为0.5-6％的镀镍碳纳米管和占重量百分比为0.5-6％的碳 纤维，基料包括占重量百分比为5-15％的甲基乙烯基硅橡胶、占重量百分比为 60～80％的二甲基硅油和占重量百分比为3-15％的羟基硅油，助剂为占重量百分 比为1-5％的硫化剂。

一种热硅橡胶复合材料的制作方法，其制备方法包括下述步骤：

(1)硅橡胶基体制备：将甲基乙烯基硅橡胶与二甲基硅油进行混合研磨， 使其混合均匀，得到硅橡胶基体；

(2)真空混炼：在步骤1中所得到的硅橡胶基体加入羟基硅油，然后依次 加入导热填料中的配料，依照填料质量分量从少到多的顺序依次添加到硅橡胶 基体中，进行混炼，真空捏合30-40分钟，得到导热硅橡胶混炼胶；

(3)、把步骤2中得到的导热硅橡胶混炼胶灌注到模具中,模具外侧环绕励 磁线圈，调节励磁线圈中的电流大小来控制磁回路中磁场的强度，使原先随机 分散在硅橡胶基体中的带磁性碳基粒子,在磁场作用下这些粒子成链状或网状 排列；

(4)、高温固化：把装有已经磁场导向好的混合物的模具放入烤箱中，在 120-160℃温度下固化15-25分钟，得到成型好的片状硅橡胶复合材料。