[发明专利]一种硅橡胶高导热材料

说明书

本发明涉及导热硅橡胶技术领域，尤其涉及一种硅橡胶高导热材料。硅橡胶的导热性能与大多数聚合物一样，导热性能较差，导热系数仅为0.2w/m·k，石墨烯简单的分散到硅橡胶材料体系中，石墨烯与硅橡胶的相容性不是太好，且石墨烯粒子之间很容易团聚，对提高硅橡胶的导热性十分不利。基于上述问题，本发明提供一种硅橡胶高导热材料，采用特殊的钛酸酯偶联剂将石墨烯和石墨连接在一起，形成较大的导热网络，增加了石墨烯或石墨与硅橡胶材料之间的相容性，降低了石墨烯或石墨粒子本身团聚的概率，本发明又将不同粒径的球形氧化铝以及四针状氧化锌添加到硅橡胶体系中，导热填料之间协同作用，大大提高了硅橡胶材料的导热性能。

技术领域

本发明涉及导热硅橡胶技术领域，尤其涉及一种硅橡胶高导热材料。

背景技术

随着现代电子工业、信息产业和高新技术的发展，特别是随着微电子器件的小型化、密集化、和功率的不断地增加，器件的散热问题变得日益重要，因此人们对导热材料提出了越来越高的要求，希望获得具有良好导热性能的材料以满足实际需要。导热硅橡胶具有耐高低温、耐老化、耐化学腐蚀的优良特性，然而硅橡胶的导热性能与大多数聚合物一样，导热性能较差，导热系数仅为0.2w/m·k。要赋予硅橡胶优良的导热性，可以通过混炼的方法在硅橡胶基体中加入无机导热填料(如：三氧化二铝、氮化硼等)可以明显提高硅橡胶的导热性能。然而根据这些导热填料的形貌和导热机理，要达到理想的导热效果，导热填料的用量通常要大于70-80wt％，这样可能会劣化硅橡胶的力学性能，影响其它方面使用性能。

石墨烯是一种新兴的碳材料，它不仅具有5300w/m·k的理论导热系数，还具有很高的厚径比，在硅橡胶中较少的添加量(小于0.1～5wt％)就可以构成有效的导热网络，提高硅橡胶的导热性能，例如中国发明专利CN104327515A公开了一种含石墨烯的硅橡胶导热复合材料，其将石墨烯直接添加到硅橡胶体系中以提高硅橡胶体系的导热性能，将硅橡胶的导热系数提高到4.98w/(m·k)(40℃)。但是，在实际的使用中发现，将石墨烯简单的分散到硅橡胶材料体系中，石墨烯与硅橡胶的相容性不是太好，且石墨烯粒子之间很容易团聚，对提高硅橡胶的导热性十分有限。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：硅橡胶的导热性能与大多数聚合物一样，导热性能较差，导热系数仅为0.2w/m·k，石墨烯简单的分散到硅橡胶材料体系中，石墨烯与硅橡胶的相容性不是太好，且石墨烯粒子之间很容易团聚，对提高硅橡胶的导热性十分不利。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种硅橡胶高导热材料，主要包括硅橡胶和导热填料，其质量组分如下：

具体地，所述石墨烯/石墨复合材料按照以下步骤制备：

(1)将150mgGO分散于10mL去离子水中，超声分散10min，得到15mg/mL的GO分散液，加入50mg质量浓度为20％的硝酸铜水溶液，超声分散均匀，180℃下水热反应24h，将反应得到的产物置于冰箱冷冻成块，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥2d，即得到Cu-G；

(2)称取一定质量的钛酸酯偶联剂与乙醇均匀混合，配制成质量分数3％的钛酸酯偶联剂乙醇溶液，并不断搅拌40min；

(3)将的Cu-G、石墨加入到配制好的钛酸酯偶联剂乙醇溶液中搅拌30min，Cu-G、石墨与钛酸酯偶联剂乙醇溶液的重量比为2:3:1，之后将产品置于100℃下干燥120min，得到石墨烯/石墨复合材料。

具体地，所述为钛酸酯偶联剂为TTOPP-38S或401。

具体地，所述石墨烯/石墨复合材料、球形微米氧化铝、球形纳米氧化铝、四针状氧化锌四者的质量比为5:5:1:3。

具体地，所述硅橡胶为二甲基乙烯基硅橡胶或甲基苯基乙烯基硅橡胶。