[发明专利]一种填充型导热硅橡胶复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导热复合材料的制备方法，具体地说是一种适用于电子元器件的灌封和封装，且具有高导热填充型硅橡胶复合材料的制备工艺。

背景技术

随着科学技术的发展，电子器件越来越趋近于密集化和小型化，从而对电子器件的稳定性提出了更高的要求。为了防止水分，尘埃以及有害气体对电子元器件的侵入，减缓震动，防止外力同时也为了稳定元器件。将外界的不良影响降低到最低，需对电子元器件进行灌封和安装。由于电子器件的小型化造成了单位面积的高功率化，因而若电子器件在工作过程中产生的热量不能即时导出，极易形成局部高温，进而可能造成器件的不稳定工作，甚至造成器件的损坏，导致这个设备的失效。

目前所使用的封灌和安装材料主要为合成的聚合物材料，其中以环氧树脂，聚氨酯和橡胶的应用最为广泛。硅橡胶可在很宽的温度范围内长期保持弹性，硫化时不吸热、不放热，并具有优良的电气性能和化学稳定性能，是电子电气组装件灌封的首选材料。

硅橡胶是一种特种合成橡胶，以硅氧键为主链，而一般的橡胶是以碳-碳键为主链的结构。由于其结构的特殊性决定了它具有耐高温、耐低温、耐高电压、耐臭氧老化、耐辐射性、耐侯、生理惰性、高透气性、以及对润滑油等介质表现出优异的化学惰性。此外，使用温度范围(-50℃～300℃)宽广，弹性好、耐漏电起痕与电蚀损性能好，尤其是在其表面积污后仍具有良好的憎水性等特点。但是未填充的硅橡胶导热产胜能很差，导热率一般只有0.165W/(m.k)，通过填充导热填料可提高其导热性能。目前对于填充型高导热室温硫化硅橡胶的研究较多，而对高温硫化体系的导热性能研究很少。无机填料方面主要集中于纤维状和片状填料，较少研究粒状填料对复合体系性能的影响。

中国发明专利(申请号200710103362.3)公开了一种高导热绝缘硅橡胶复合材料的制备方法，该方法工艺为：(1)将片状氧化铝与聚乙二醇酒精溶液混合均匀，制成氧化铝浆料或氧化铝干粉；(2)将高温硫化硅橡胶、氧化铝浆料(或氧化铝干粉)，轻基硅油和硫化剂按需要进行配比，混合均匀；(3)相应的硫化温度下，采用模压法硫化成型，根据需要制成相应形状的产品；(4)一段硫化成型后的样品在鼓风干燥箱中进行二段硫化，硫化制度根据实际情况具体确定。但是采用发明采用片状氧化铝浆料与硅橡胶混合，所得复合材料膨胀系数大，在受热后，不能很好的稳定元器件，从而不能有效的防止水分，尘埃以及有害气体对电子元器件的侵入，从而导致电子元器件的损坏。

发明内容

为了克服现有高导热复合材料的导热系数小、热膨胀系数大、稳定了元器件效果差等方面存在着诸多不足，本发明提供一种填充型导热硅橡胶复合材料的制备方法，利用该方法所得产品能有效实现对热量的高效率传递，显著提高了复合材料的导热系数，降低了复合材料的热膨胀系数，稳定了元器件，更加有效的防止了水分，尘埃以及有害气体对电子元器件的侵入，同时降低了生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该填充型导热硅橡胶复合材料的制备方法，该方法工艺步骤为：

1)将20～300质量份数碳包铜纳米粒子用95％的乙醇溶液混合搅拌，然后烘干，制成碳包铜纳米粒子干粉；

2)将100质量份的硅橡胶生胶加到辊筒上，生胶包辊后，在按照配方设计量依次加入10～300质量份数的碳包铜纳米粒子干粉导热填料、质量份为1～3的羟基硅油，在辊筒上反复混炼至均匀，薄通5～10次，然后加入质量份为1～3.5硫化剂，再混炼均匀，薄通下片，即得硅橡胶混炼胶；

3)将混炼好的硅橡胶放入模具中，冷压充模后进行一段硫化；

4)一段硫化成型后的样品放在玻璃布上在鼓风干燥箱中进行二段硫化。

上述本发明工艺步骤1)中所述的碳包铜纳米粒子的粒径为40～80nm；烘干是将碳包铜纳米粒子与乙醇溶液的混合物先在120℃下烘干10h，然后在150℃下烘干1h后；硫化剂为有机过氧化物，优选2.5质量份数的双二五。

上述本发明所述的一段硫化是将混炼好的硅橡胶在温度为120～190℃，压力为14Mpa～16Mpa，硫化时间5min～15min的条件下，采用模压法硫化成型；二段硫化工艺是先将室温升温至150～230℃，保温1h，随炉冷却后整理得成品。

上述本发明所述的碳包铜纳米粒子是纳米铜粒子外面包覆纳米碳；硅橡胶生胶是甲基乙烯基硅胶；生胶包辊是指硅胶包覆在开炼机辊筒上，以便可以将配合剂加入硅胶当中；反复混炼指的是该混合物在辊筒上不断地搅拌混合均匀；薄通是指将开炼机双辊之间的距离打到最小，将胶料通过双辊筒以达到胶料分散均匀的目的。