[发明专利]一种导热凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导热凝胶及其制备方法。导热凝胶包括以下原料组份：侧链乙烯基硅油1～20质量份；双端含氢硅油1～20质量份；双端乙烯基硅油1～20质量份；催化剂0.01～1.0质量份；抑制剂0.001～0.5质量份；导热填料60～90质量份。本发明从导热凝胶分子链结构的设计出发，在有机硅弹性体中引入大量分子链物理缠结网络、化学交联网络和导热填料网络，利用物理缠结点通过外力随分子链滑动的特点实现有机硅热界面材料的超高韧性(200～8000J/msupgt;2/supgt;)；利用导热填料与分子链缠结间的相互作用形成的导热通路同时实现有机硅热界面材料的高导热率(0.5～8.0W/mK)和低接触热阻(2.00～0.05℃×cmsupgt;2/supgt;/W)。

技术领域

本发明涉及导热凝胶技术领域，尤其涉及一种导热凝胶及其制备方法。

背景技术

随着电子产品元器件的微型化和集成化发展趋势，工业界为了确保电子元器件的稳定性、可靠性和耐用性首先需要解决散热问题。出于制造工艺的原因，热源和散热器之间粗糙的表面接触后会产生大量的气孔，空气热导率过低严重阻碍热量的传输。为了解决这一问题，人们提出了一种填充热界面材料(Thermal interfere materials，TIMs)以取代原本的空气间隙，通过向有机硅材料中填充无机导热填料是提高其热导性能，和热传输效率。除此之外，由于材料的热膨胀系数不匹配，电子元器件在使用过程中常常出现热界面材料流失、脱落、翘曲等现象，这就要求热界面材料需要良好的韧性来应对这种情况的发生。

有机硅填充热界面材料普遍面临以下两个难题：1)无法同时实现热界面材料的高导热率和低接触热阻；2)无法同时实现优异的导热性能和超高韧性。现有技术中，在弹性体中引入分子链缠结网络结构和填料网络等是目前弹性体增韧最重要的两种方法。

曾凡坤等通过添加碳化硅颗粒制备具有高导热系数的热界面材料(曾凡坤.碳化硅颗粒增强石墨/铝复合材料的热物理性能[J/OL].复合材料学报:1-7[2021-11-16].)。程宪涛等以甲基乙烯基硅油、含氢硅油为基胶、氧化铝为导热填料、羟基乙烯基硅油为低模量助剂、有机硅铁络合物为耐高温助剂制备了耐高温低模量导热有机硅材料(程宪涛.耐高温低模量导热有机硅材料的制备[J].合成材料老化与应用,2021,50(05):16-18.)。但是，二者均未关注到接触热阻，其对热界面材料的导热性能起到至关重要的作用，限制热界面材料的实际应用。

同时，目前国内外很少出现导热凝胶关于其韧性的相关报道。周勇等利用拉伸强度来表达韧性(周勇.海泡石基韧性导热固结材料的制备及其性能研究[J].中国非金属矿工业导刊,2021(03):6-9.)，忽略了其断裂伸长率对材料韧性的影响，且一味追求力学性能忽略了其导热性能。

为此本发明首次将断裂能概念引入导热凝胶解决了拉伸强度与断裂伸长率之间的不匹配问题且追求高韧性的同时获得了优异的导热性能，对于行业发展具有十分重大的现实意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种导热凝胶及其制备方法。本发明从导热凝胶的分子链结构出发，通过在有机硅弹性体中引入大量的分子链缠结网络和填料网络，从而实现有机硅导热凝胶的高导热率、低接触热阻和超高韧性，利用填料与分子链网络结构之间的相互作用力形成的导热通路同时实现有机硅热界面材料的高导热率和低接触热阻。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明第一方面提供一种导热凝胶，包括以下原料组份：

(1)侧链乙烯基硅油1～20质量份；

(2)双端含氢硅油1～20质量份；

(3)双端乙烯基硅油1～20质量份；

(4)催化剂0.01～1.0质量份；

(5)抑制剂0.001～0.5质量份；