[发明专利]接枝石墨烯散热硅胶组合物、接枝石墨烯散热硅胶及其制备方法和应用

说明书

本公开涉及一种接枝石墨烯散热硅胶组合物、接枝石墨烯散热硅胶及其制备方法和应用，所述接枝石墨烯散热硅胶组合物包含硅橡胶、接枝石墨烯粉体、改性碳纳米管粉体、交联催化剂、固化剂、溶剂和粘附剂；以所述接枝石墨烯散热硅胶组合物的总重量为基准，所述硅橡胶的含量为30～60重量％，所述接枝石墨烯粉体的含量为5～15重量％，所述改性碳纳米管粉体的含量为1～5重量％，所述交联催化剂的含量为0.3～3重量％，所述固化剂的含量为3～10重量％，所述溶剂的含量为10～50重量％，所述粘附剂的含量为0.1～2重量％。该接枝石墨烯散热硅胶组合物中的石墨烯填料粒子通过接枝改性，使其既能保持石墨烯的结构，又能在硅橡胶基体中分散性良好，不易发生堆积，进而加强导热通路的形成，增加复合界面材料的散热性能。

技术领域

本公开涉及界面材料领域，具体地涉及一种接枝石墨烯散热硅胶组合物、接枝石墨烯散热硅胶及其制备方法和应用。

背景技术

硅橡胶是一种常用的密封材料，在橡胶中引入硅元素，使Si-O键交替出现，增加橡胶的耐温性能，但是橡胶的散热极差，随着元器件集成化、高密度化，对封装材料的散热性能也有较高要求。为了满足封装材料的应用要求，需要向硅橡胶中加入导热系数高的导热填料。常用的高导热填料包括石墨烯、碳纤维、碳纳米管、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、三氧化二铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)等。而单层石墨烯导热率为5300W/m·k，超过了所有其他材料，在导热、导电方面具有极高的研究价值，常被作为无机填料加入有机基体中，增加基体的散热性能。石墨烯作为无机填料，由于片层之间较强的π-π相互作用，加入到硅橡胶有机基体中，两者界面相容性差，界面散射加强，减短声子传播自由程，因此不利于发挥石墨烯的散热优势。

发明内容

本公开的目的是提供一种接枝石墨烯散热硅胶组合物、接枝石墨烯散热硅胶及其制备方法和应用，该接枝石墨烯散热硅胶组合物中的石墨烯填料粒子通过接枝改性，增强了硅胶的散热性能。

本公开第一方面提供一种接枝石墨烯散热硅胶组合物，该接枝石墨烯散热硅胶组合物包含硅橡胶、接枝石墨烯粉体、改性碳纳米管粉体、交联催化剂、固化剂、溶剂和粘附剂；以所述接枝石墨烯散热硅胶组合物的总重量为基准，所述硅橡胶的含量为30～60重量％，所述接枝石墨烯粉体的含量为5～15重量％，所述改性碳纳米管粉体的含量为1～5重量％，所述交联催化剂的含量为0.3～3重量％，所述固化剂的含量为3～10重量％，所述溶剂的含量为10～50重量％，所述粘附剂的含量为0.1～2重量％。

可选地，所述接枝石墨烯粉体与所述改性碳纳米管粉体的重量比为(6～10)：1；所述接枝石墨烯粉体的平均粒径为3～6μm；所述改性碳纳米管粉体的平均粒径为5～15μm。

可选地，所述接枝石墨烯粉体为采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对氧化石墨烯改性得到的粉体；所述改性碳纳米管粉体为采用硅烷偶联剂对碳纳米管进行表面改性得到的粉体。

可选地，所述硅橡胶为25℃下粘度为6000～20000cP的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷；

所述交联催化剂为有机锡，所述有机锡包括二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡和二醋酸二丁基锡中的一种或几种；优选地，所述有机锡为二丁基二月桂酸锡；

所述固化剂为正硅酸乙酯；所述粘附剂为KH-792。

本公开第二方面提供一种采用本公开第一方面所述的接枝石墨烯散热硅胶组合物制备接枝石墨烯散热硅胶的方法，该方法包括：将所述接枝石墨烯粉体、所述改性碳纳米管粉体、所述溶剂、所述硅橡胶、所述固化剂和所述粘附剂混合并搅拌，加入所述交联催化剂进行固化。

可选地，该方法还包括：采用如下步骤制备所述接枝石墨烯粉体：

(1)将鳞片石墨、浓硫酸、浓磷酸和KMnO₄混合，得到混合物料；