一种双组分导热硅凝胶及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及食品技术领域，具体为一种双组分导热硅凝胶及其制备工艺。


背景技术：

2.电子器件运行中功率的损耗主要转化为热能，从而造成电子设备温度的上升和热应力的增加，严重影响电子器件的可靠性和使用寿命，所以需要将这些多余热能量尽快散出去。在这个散热的过程中，热界面材料就起到了至关重要的作用，热界面材料主要用于填补电子器件与散热器接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少热传递的热阻。
3.相对于4g无线移动终端设备，5g无线移动终端设备的芯片处理能力大幅提高到4g的4、5倍，因而功耗大幅提升，所产生的热量也显著提升；联网设备数量大幅增加，5g无线移动终端的天线数量也达到了4g无线移动终端的5、10倍。5g无线移动终端还采用了不会对5g信号产生屏蔽作用的陶瓷和玻璃外壳等新材料，但这些材料的散热性能比金属弱，因此需要导热性能更优秀的材料。同时5g通信基站的建设也需要大量的热界面材料起到快速散热作用。因此，一方面电子技术的最新发展为热界面材料开拓了全新的应用领域，使得热界面材料在各类电子产品中的作用愈发重要，成为电子散热工程中的重要材料，未来使用量也将持续大幅增加；另一方面，电子产品的持续更新升级对产业链上相关的热界面材料提出了全新的性能要求和技术挑战。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供一种双组分导热硅凝胶及其制备工艺，通过优化导热硅凝胶的导热性和流动性，提高导热凝胶的导热性，提高凝胶的拉伸强度。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双组分导热硅凝胶及其制备工艺其工作原理如下：α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷(粘度100～2000mpa
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s)为基础硅油，含氢硅油(活性氢质量分数0.06～7.5)，抑制剂(乙炔基环己醇)，催化剂(3200ppm铂金催化剂)；导热填料(al2o3)，氧化铝：纯度≥99％，平均粒径5μm，球形氧化铝：纯度≥99.8％，平均粒径20μm氢氧化铝：纯度≥99％，平均粒径20μm，气相法白炭黑：yh-200。
8.优选的，所述a组分：取100份α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，0.5g催化剂，0.1g催化剂，400～1200份导热填料混合均匀，搅拌15min，抽真空脱去气泡后加入氧化铝50g，搅拌20min，再加入氢氧化铝100g，搅拌15min，搅拌均匀后抽真空脱去气泡，加入球型氧化铝200g，搅拌0.5h，抽真空脱去气泡，最后加入气相法白炭黑调整粘度至50
×
104～100
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104mpa
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s。
9.优选的，所述b组分：取100份α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，抑制剂01g搅拌15min，抽真空脱去气泡后加入氧化铝50g，搅拌20min，再加入氢氧化铝100g，搅拌15min搅拌均匀后抽真空脱去气泡，然后加入球型氧化铝200g，搅拌0.5h，抽真空脱去气泡最后加入
气相法白炭黑调整粘度至50
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104～100
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104mpa
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s。
10.优选的，所述α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷是加成型邮寄硅凝胶的主要组成部分之一，α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的合成方法是是将八甲基环四硅氧烷加入干燥的反应瓶中，搅拌升温至90℃时加入四甲基二乙烯基二硅氧烷经过充分搅拌后加入四甲基氢氧化铵硅醇盐，在110℃通氮气直到反应物的粘度不变时，加大通氮气的气量，在200℃分解残留的催化剂，当排出的尾气ph＝8时，停止分解反应，再减压下除去低沸物，经过活化的吸附剂与合成的α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷混合，在一定的温度下充分搅拌，保温数个小时后静置、沉淀吸附剂，在减压下过滤除去吸附剂，得到无色透明的α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷。
11.优选的，所述导热凝胶每一组分均为固液混合状态，放置一段时间后会出现硅油析出现象导热凝胶的交联密度越大，其渗油量越小，通过加入一定量的气相法白炭黑来增加体系的稳定性，以延缓析油性的影响。
12.优选地，所述气相法白炭黑粒径小，为8～19nm，比表面积为130～4802/g，dbp吸油值1.50～2.00c3/g，气相法白炭黑的优势是纯度高，补强效果好，当气相法白炭黑的比表面积为200m2/g，导热凝胶的稠度最低，挤出性最高，气相法白炭黑的比表面积为100m2/g时，导热凝胶的稠度最高，挤出性最差，凝胶的稠度随着白炭黑的比表面积增加降低，挤出性因此变好，气相法白炭黑在导热凝胶中的占比在5％～30％，不同占比对导热凝胶的力学性能影响较大，加入白炭黑比表面积为200m2/g的导热凝胶的拉伸强度性能最好，提高气相法白炭黑的使用量，会导致气相法白炭黑难以在体系中分散，出现粉料团聚，阻碍导热凝胶网状结构的形成，造成硅凝胶的断裂伸张率下降，气相法白炭黑的热贮时间对密封胶贮存期有很大影响，随着气相法白炭黑热贮时间的增加，所制得的导热凝胶的贮存期会因此增加，当气相法白炭黑的热贮时间高于12h时，导热凝胶的贮存期会变长，提高气相法白炭黑的热贮时间能够有效降低导热凝胶的含水量，减缓导热凝胶的硫化速度，使用高比表面积的气相法白炭黑的导热凝胶能够有效的降低稠度，提升导热凝胶的挤出性能，加入气相法白炭黑能够提高导热凝胶的力学性能，选择加入相同添加量的白炭黑，高比表面积的白炭黑的拉伸强度会更高，添加高比表面积的白炭黑，导热凝胶会有最好的断裂伸长率，经过烘烤处理的气相法白炭黑能够提高导热凝胶的贮存期。
13.优选的，所述al2o3导热填料的形貌、用量以及粒径对导热硅凝胶的性能也有影响，球状al2o3的可填充量比较高，球状al2o3实现高填充后，胶料的流动性比较好，将粒度为32～45μm和粒度为18～30μm粒度的al2o3复配使用，当导热填料的用量相同时，导热填料的粒径较大，则硅凝胶的导热性较好，al2o3粒径越小，比表面积越大，其与基体的接触面积越大，采用小粒径al2o3制得的导热硅凝胶具有较高的力学性能，体系的交联密度较好，将两种不同粒径的al2o3复配使用，能够起到相互补充的作用，制备出导热性能好且拉伸强度高的导热硅凝胶。
14.优选的，所述以双组分硅凝胶做底料，加入氧化铝作为导热填料，通过气相法白炭黑调整接触变性，制得的双组分导热凝胶，随着贮存事件的增加，导热凝胶的析油量、热导率以及硬度增加，导热凝胶的保质期定位3～5个月比较合理。
15.优选的，所述随着乙烯基硅油粘度变大的过程，导热硅凝胶密着力呈现变大后下降的趋势，选用粘度为500的α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷密着力最好，随着含氢硅油氢
含量的升高，导热硅凝胶的密着力呈现先变大再变小的趋势，选用氢含量为0.1的含氢硅油，密着力最好
16.(三)有益效果
17.本发明提供了一种双组分导热硅凝胶及其制备工艺，具备以下有益效果：
18.(1)本发明采用了al2o3导热填料，al2o3价格便宜、填充量大对体系粘度影响相对比较小，是目前常用的导热填料，不同粒径的al2o3复配能改善材料的导热性能，经表面改性的al2o3作为导热填料时，导热硅凝胶的导热性能得到了明显的提高，球状al2o3在实现高填充后，其流动性比较好。
19.(2)气相法白炭黑是一种补强填料，它具有很好的拉伸强度和撕裂强度，由于气相法白炭黑粒子的小尺寸效应和大的比表面积，表面含有很多硅羟基，粒子可以通过羟键和范德华力的作用形成的网络结构，同时，二氧化硅粒子也与聚硅氧烷分子产生强的相互作用，改善了界面粘结性，气相法白炭黑的粒径越小、比表面积越大，粒子与胶料的接触面积越大，结合点越多，补强性能越好，凝胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性以及硬度也越高。
20.(3)导热界面材料对电子产品性能的影响非常显著，导热凝胶是一种常用的导热界面材料本发明的导热凝胶能够在装配后逐渐硫化，装配厚度可以很低，热阻相对较低，具备较高的接触变性，硫化后状态稳定。
具体实施方式
21.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本发明提供一种技术方案：一种双组份导热硅凝胶及其制备工艺，其工作原理如下：α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷(粘度100～2000mpa
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s)为基础硅油，含氢硅油(活性氢质量分数0.06～7.5)，抑制剂(乙炔基环己醇)，催化剂(3200ppm铂金催化剂)；导热填料(al2o3)，氧化铝：纯度≥99％，平均粒径5μm，球形氧化铝：纯度≥99.8％，平均粒径20μm氢氧化铝：纯度≥99％，平均粒径20μm，气相法白炭黑：yh-200。
23.进一步的a组分：取100份α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，0.5g催化剂，0.1g催化剂，400～1200份导热填料混合均匀，搅拌15min，抽真空脱去气泡后加入氧化铝50g，搅拌20min，再加入氢氧化铝100g，搅拌15min，搅拌均匀后抽真空脱去气泡，加入球型氧化铝200g，搅拌0.5h，抽真空脱去气泡，最后加入气相法白炭黑调整粘度至50
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104～100
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24.进一步的b组分：取100份α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，抑制剂01g搅拌15min，抽真空脱去气泡后加入氧化铝50g，搅拌20min，再加入氢氧化铝100g，搅拌15min搅拌均匀后抽真空脱去气泡，然后加入球型氧化铝200g，搅拌0.5h，抽真空脱去气泡最后加入气相法白炭黑调整粘度至50
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104～100
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104mpa
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25.进一步的α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷是加成型邮寄硅凝胶的主要组成部分之一，α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷的合成方法是将八甲基环四硅氧烷加入干燥的反应瓶中，搅拌升温至90℃时加入四甲基二乙烯基二硅氧烷经过充分搅拌后加入四甲基氢氧化铵硅醇盐，在110℃通氮气直到反应物的粘度不变时，加大通氮气的气量，在200℃分解残留的催化剂，当排出的尾气ph＝8时，停止分解反应，再减压下除去低沸物，经过活化的吸附剂与
合成的α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷混合，在一定的温度下充分搅拌，保温数个小时后静置、沉淀吸附剂，在减压下过滤除去吸附剂，得到无色透明的α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷。
26.进一步的导热凝胶每一组分均为固液混合状态，放置一段时间后会出现硅油析出现象导热凝胶的交联密度越大，其渗油量越小，通过加入一定量的气相法白炭黑来增加体系的稳定性，以延缓析油性的影响。
27.进一步的气相法白炭黑粒径小，为8～19nm，比表面积为130～4802/g，dbp吸油值1.50～2.00c3/g，气相法白炭黑的优势是纯度高，补强效果好，当气相法白炭黑的比表面积为200m2/g，导热凝胶的稠度最低，挤出性最高，气相法白炭黑的比表面积为100m2/g时，导热凝胶的稠度最高，挤出性最差，凝胶的稠度随着白炭黑的比表面积增加降低，挤出性因此变好，气相法白炭黑在导热凝胶中的占比在5％～30％，不同占比对导热凝胶的力学性能影响较大，加入白炭黑比表面积为200m2/g的导热凝胶的拉伸强度性能最好，提高气相法白炭黑的使用量，会导致气相法白炭黑难以在体系中分散，出现粉料团聚，阻碍导热凝胶网状结构的形成，造成硅凝胶的断裂伸张率下降，气相法白炭黑的热贮时间对密封胶贮存期有很大影响，随着气相法白炭黑热贮时间的增加，所制得的导热凝胶的贮存期会因此增加，当气相法白炭黑的热贮时间高于12h时，导热凝胶的贮存期会变长，提高气相法白炭黑的热贮时间能够有效降低导热凝胶的含水量，减缓导热凝胶的硫化速度，使用高比表面积的气相法白炭黑的导热凝胶能够有效的降低稠度，提升导热凝胶的挤出性能，加入气相法白炭黑能够提高导热凝胶的力学性能，选择加入相同添加量的白炭黑，高比表面积的白炭黑的拉伸强度会更高，添加高比表面积的白炭黑，导热凝胶会有最好的断裂伸长率，经过烘烤处理的气相法白炭黑能够提高导热凝胶的贮存期。
28.进一步的al2o3导热填料的形貌、用量以及粒径对导热硅凝胶的性能也有影响，球状al2o3的可填充量比较高，球状al2o3实现高填充后，胶料的流动性比较好，将粒度为32～45μm和粒度为18～30μm粒度的al2o3复配使用，当导热填料的用量相同时，导热填料的粒径较大，则硅凝胶的导热性较好，al2o3粒径越小，比表面积越大，其与基体的接触面积越大，采用小粒径al2o3制得的导热硅凝胶具有较高的力学性能，体系的交联密度较好，将两种不同粒径的al2o3复配使用，能够起到相互补充的作用，制备出导热性能好且拉伸强度高的导热硅凝胶。
29.进一步的以双组分硅凝胶做底料，加入氧化铝作为导热填料，通过气相法白炭黑调整接触变性，制得的双组分导热凝胶，随着贮存事件的增加，导热凝胶的析油量、热导率以及硬度增加，导热凝胶的保质期定位3～5个月比较合理。
30.进一步的随着乙烯基硅油粘度变大的过程，导热硅凝胶密着力呈现变大后下降的趋势，选用粘度为500的α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷密着力最好，随着含氢硅油氢含量的升高，导热硅凝胶的密着力呈现先变大再变小的趋势，选用氢含量为0.1的含氢硅油，密着力最好。
31.综上所述，该一种双组分导热硅凝胶及其制备工艺，通过al2o3，解决了散热性能低的问题。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。