一种高导热自修复的有机硅导热凝胶及其制备方法与流程

本发明涉及导热凝胶领域，具体涉及一种高导热自修复的有机硅导热凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、随着5g通信、新能源汽车、ai 服务器、800v 高压电控等高功率电子设备快速发展，芯片功耗持续提升，对热界面材料的散热效率、力学性能、长期可靠性与自动化施工适配性提出更高要求。导热凝胶凭借柔软可压缩、界面贴合性好等优势，成为芯片与散热器之间的关键散热材料，广泛应用于高功率器件与超薄间隙散热场景。

2、现有高导热凝胶技术存在明显缺陷，难以满足行业需求：

3、导热系数14w/mk以上产品普遍添加金刚石，硬度偏高易损伤芯片、基板及柔性器件、点胶设备，存在应用安全隐患；此外，产品还存在堆积密度有限、体系内部应力偏高，长期服役易产生微裂纹、易产生气泡等问题。

技术实现思路

1、鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种高导热自修复的有机硅导热凝胶及其制备方法，包括：

2、一种高导热自修复的有机硅导热凝胶，按质量份数计，包括：

3、乙烯基聚二甲基硅氧烷100份；

4、导热填料复合体系715～1220份；

5、增韧剂1～5份；

6、消泡剂0.2～0.3份；

7、流平剂0.05～0.15份；

8、铂催化剂0.2～0.5份；

9、交联剂2～4份；

10、阻聚剂0.03～0.08份；

11、其中，所述导热填料复合体系包括四峰级配氮化铝、单峰氧化铝、四针状氧化锌晶须、纳米协同导热相和偶联剂。

12、进一步的，按质量份数计，所述导热填料复合体系包括所述四峰级配氮化铝600～900份、所述单峰氧化铝80～200份、所述四针状氧化锌晶须30～100份、所述纳米协同导热相5～20份和所述偶联剂1～3份。

13、进一步的，所述四峰级配氮化铝d50为0.2～1μm、1～5μm、10～30μm、70～120μm，质量比5～10:10～20:30～50:40～60；所述单峰氧化铝 d50=1μm，纯度≥99.9%；所述四针状氧化锌晶须长径比5～20，沿厚度方向定向排布。

14、进一步的，所述纳米协同导热相为纳米h-bn和片状氧化铝中的至少一种；所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷中的至少一种。

15、进一步的，所述增韧剂为酚氧树脂、丁腈橡胶微粉、丙烯酸酯橡胶、聚乙烯醇缩丁醛和聚氨酯中的至少一种；所述消泡剂为聚醚类消泡剂、天然油脂、高碳醇、有机硅消泡剂、聚醚改性硅和聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为聚甲基苯基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷和丙烯酸类流平剂中的至少一种。

16、进一步的，所述铂催化剂浓度为2000～5000ppm，为氯铂酸和铂-乙烯基硅氧烷络合物中的至少一种。

17、进一步的，所述交联剂为含氢聚硅氧烷，si-h含量为0.6～1.0wt%。

18、进一步的，所述阻聚剂为长链硅烷改性炔醇衍生物和长链马来酸酯衍生物中的至少一种。

19、一种高导热自修复的有机硅导热凝胶的制备方法，包括步骤：

20、按指定配比将乙烯基聚二甲基硅氧烷、增韧剂、导热填料复合体系、消泡剂和流平剂混合搅拌，同时通冷却水保持温度20～30℃，得到混合物料；

21、将所述混合物料分为两份，一份加入铂催化剂得到a组分，另一份加入交联剂得到b组份；

22、按1：1将所述a组分和所述b组份混合，并在第一指定温度下预固化第一指定时间，再在第二指定温度下固化第二指定时间，得到目标有机硅导热凝胶。

23、进一步的，还包括：

24、采用1～3nm的sio2-硅氧烷对氮化铝进行梯度核-壳包覆，再用偶联剂分别对四峰氮化铝、氧化铝、氧化锌晶须和纳米协同导热相进行改性，

25、按指定配比将所述四峰氮化铝、所述氧化铝、所述氧化锌晶须和所述纳米协同导热相进行混合搅拌，在第一转速下搅拌第三指定时间，再在第二转速下搅拌第四指定时间，得到目标导热填料复合体系。

26、本申请具有以下优点：

27、在本申请的实施例中，针对于现有技术中的硬度偏高、体系内部应力偏高、易产生微裂纹和气泡的技术问题，本申请提供了采用四峰级配填料与梯度核壳包覆技术构建低内应力导热骨架，配合增韧改性的解决方案，具体为：按质量份数计，包括：乙烯基聚二甲基硅氧烷100份；导热填料复合体系715～1220份；增韧剂1～5份；消泡剂0.2～0.3份；流平剂0.05～0.15份；铂催化剂0.2～0.5份；交联剂2～4份；阻聚剂0.03～0.08份；其中，所述导热填料复合体系包括四峰级配氮化铝、单峰氧化铝、四针状氧化锌晶须、纳米协同导热相和偶联剂。通过采用四峰级配氮化铝与单峰氧化铝、四针状氧化锌晶须及纳米协同导热相复配，构建了从纳米到微米级的多尺度、高效率导热网络，在导热系数≥14 w/m·k的条件下，彻底避免了金刚石高硬度对设备器件的损害；通过增韧剂与乙烯基聚二甲基硅氧烷基体的协同作用下，凝胶网络中的动态化学键或氢键作用得以增强，以愈合产品服役过程中产生的微裂纹；通过指定配比的导热填料复合体系及四峰级配比例，在保证高导热填料堆积密度最大化的同时，避免了填料过量导致的粘度急剧上升。

1.一种高导热自修复的有机硅导热凝胶，其特征在于，按质量份数计，包括：

2.根据权利要求1所述的高导热自修复的有机硅导热凝胶，其特征在于，按质量份数计，所述导热填料复合体系包括所述四峰级配氮化铝600～900份、所述单峰氧化铝80～200份、所述四针状氧化锌晶须30～100份、所述纳米协同导热相5～20份和所述偶联剂1～3份。

3.根据权利要求1所述的高导热自修复的有机硅导热凝胶，其特征在于，所述四峰级配氮化铝d50为0.2～1μm、1～5μm、10～30μm、70～120μm，质量比5～10:10～20:30～50:40～60；所述单峰氧化铝d50=1μm，纯度≥99.9%；所述四针状氧化锌晶须长径比5～20，沿厚度方向定向排布。

4.根据权利要求1所述的高导热自修复的有机硅导热凝胶，其特征在于，所述纳米协同导热相为纳米h-bn和片状氧化铝中的至少一种；所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高导热自修复的有机硅导热凝胶，其特征在于，所述增韧剂为酚氧树脂、丁腈橡胶微粉、丙烯酸酯橡胶、聚乙烯醇缩丁醛和聚氨酯中的至少一种；所述消泡剂为聚醚类消泡剂、天然油脂、高碳醇、有机硅消泡剂、聚醚改性硅和聚硅氧烷消泡剂中的至少一种；所述流平剂为聚甲基苯基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷和丙烯酸类流平剂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高导热自修复的有机硅导热凝胶，其特征在于，所述铂催化剂浓度为2000～5000ppm，为氯铂酸和铂-乙烯基硅氧烷络合物中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的高导热自修复的有机硅导热凝胶，其特征在于，所述交联剂为含氢聚硅氧烷，si-h含量为0.6～1.0wt%。

8.根据权利要求1所述的高导热自修复的有机硅导热凝胶，其特征在于，所述阻聚剂为长链硅烷改性炔醇衍生物和长链马来酸酯衍生物中的至少一种。

9.一种高导热自修复的有机硅导热凝胶的制备方法，其特征在于，包括步骤：

10.根据权利要求9所述的高导热自修复的有机硅导热凝胶的制备方法，其特征在于，还包括：