[发明专利]一种高导热绝缘硅橡胶及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种硅橡胶及其制备方法，具体地说是一种高导热绝缘硅橡胶及其制备方法，主要用于各种大功率电子器件。

二、背景技术

导热填料有SiO₂、SiC、AlN、Al₂O₃、ZnO等金属氧化物及金属材料。通过填充不同导热填料所制备的热界面材料的性能相差很大，现有的热界面材料导热率都不高，在1～2W/m·K，不能满足大功率电子器件对散热的需求。

三、发明内容

本发明旨在提供一种高导热绝缘硅橡胶及其制备方法，所要解决的技术问题是提高硅橡胶的导热性能以满足大功率电子器件对散热的要求。

本发明通过不同形态及不同粒径ZnO、Al₂O₃、BN和AlN导热填料的合理搭配，以二甲基乙烯基硅橡胶作为基胶，以2，5-二甲基-2，5-双(过氧化叔丁基)己烷(DBPMH)作为固化剂，制备高导热绝缘硅橡胶。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明高导热绝缘硅橡胶，其原料按质量份数构成如下：

二甲基乙烯基硅橡胶100份，2，5-二甲基-2，5-双(过氧化叔丁基)己烷1-3份以及改性导热填料；所述改性导热填料是由硅烷偶联剂对导热填料进行表面改性处理后得到的改性导热填料；所述导热填料由粒径为1-5μm的针状ZnO 200-400份、粒径为1-50μm的球形Al₂O₃50-300份、粒径为1-10μm的片状BN 50-100份、粒径为0.1-5μm的柱状AlN 50-100份中的任意三种或四种构成；

所述二甲基乙烯基硅油的分子量为35-65万，乙烯基含量为0.16-0.22％。

优选配方一：

二甲基乙烯基硅橡胶100份，2，5-二甲基-2，5-双(过氧化叔丁基)己烷3份以及改性导热填料；所述改性导热填料是由硅烷偶联剂对导热填料进行表面改性处理后得到的改性导热填料；所述导热填料由粒径为1μm的针状ZnO 200份、粒径为10μm的球形Al₂O₃200份、粒径为5μm的片状BN 100份和粒径为0.5μm的柱状AlN 100份构成。

优选配方二：

二甲基乙烯基硅橡胶100份，2，5-二甲基-2，5-双(过氧化叔丁基)己烷3份以及改性导热填料；所述改性导热填料是由硅烷偶联剂对导热填料进行表面改性处理后得到的改性导热填料；所述导热填料由粒径为1μm的针状ZnO 200份、粒径为5μm的球形Al₂O₃200份、粒径为5μm的片状BN 100份和粒径为0.5μm的柱状AlN 100份构成。

本发明高导热绝缘硅橡胶的制备方法，包括混炼和硫化：

所述混炼是按配比量将改性导热填料和二甲基乙烯基硅橡胶在混炼机上混炼均匀，然后加入2，5-二甲基-2，5-双(过氧化叔丁基)己烷，混炼均匀，一般薄通6-8次，室温放置6-10小时得混炼胶；

所述硫化是将所述混炼胶在160-200℃、6-8MPa下硫化5-15min，随后在室温、4-6MPa下冷却成型5-10min，最后在200℃鼓风条件下二次硫化2-5小时，自然冷却后即可。

本发明改性导热填料的制备方法是将每种导热填料分别进行表面改性处理，具体是将导热填料和硅烷偶联剂在高速混合机中混合均匀即可。硅烷偶联剂的添加量是导热填料质量的0.5-1％，硅烷偶联剂选自Al51、KH550、KH560或KH570等。

本发明采用不同形态及不同粒径的ZnO、Al₂O₃、BN和AlN导热填料进行合理搭配，填料能够良好的堆砌，形成大量的导热通道，从而提高硅橡胶的导热率。所制备的高导热绝缘硅橡胶的导热率为2.5～3.8W/m·K(ASTM D 5470，Hot Disk法)，强度为3～5MPa，体积电阻率为10¹³～10¹⁴Ω·cm，邵氏硬度为50～70，具有很大的应用价值，能满足大功率电子器件的散热及应用要求。

四、具体实施方式

实施例1：

1、改性导热填料的制备

分别将400份1μm的针状ZnO、100份5μm的片状BN和100份粒径0.5μm的柱状AlN用硅烷偶联剂A151在高速混合机里混合均匀得到改性导热填料，硅烷偶联剂A151的添加量是每种导热填料质量的0.5-1％。