[发明专利]一种含纳米碳材料的硅橡胶垫复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导热高分子复合材料领域，具体地说涉及一种含纳米碳材料的硅橡胶垫复合材料的制备方法。

背景技术

界面导热材料是一种普遍用于集成电路(IC)封装和电子散热的材料，界面导热材料的热导率较高，且可填充于接触面之间，驱除接触界面孔隙内的空气，在整个接触界面上形成连续的导热通道，提高散热效率。

传统的界面导热材料主要是以导热颗粒填充聚合物或者油脂，组成导热脂、导热胶粘剂、导热橡胶及相变材料等几类界面材料。但其填料填充体积要求很大，而其室温下的导热系数仅为1～5W/m·K。因而对于更好的界面导热材料和更高热导率填料的需求日益迫切。

为了解决上述技术问题，现有技术中提出了如下技术：

如牟秋红等提出了采用溶液插层法制备膨胀石墨与硅橡胶复合的导热材料(Thermochimica，Acta462(2007)70—75)，但是其所制备的膨胀石墨导热硅橡胶复合材料的导热系数很低。

又如中国专利号“201210321268.6”在2012年12月19日公开了“一种制备导热硅橡胶复合材料的方法”，该专利通过采用膨胀石墨与炭黑、石墨碳纳米管、石墨烯、富勒烯或/和碳纤维的混合物来提高硅橡胶复合材料的导热系数，但在实际应用过程中，该技术虽然能够在一定程度上提高复合材料的导热系数，但是其制备工艺很复杂，不利于工业化生产。

另外，中国专利号“201410554466.6”在2015年2月4日还公开了“一种含石墨烯的硅橡胶导热复合材料及其制备方法”，该专利采用石墨烯、三氧化二铝、氮化硼、氮化铝的复合物作为硅橡胶的导热填料，其最高导热系数能可达到4.98W/m·K。但其对填料的预处理较为繁琐，且增加了其生产成本。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种含纳米碳材料的硅橡胶垫复合材料的制备方法，本发明解决的技术问题是在简化目前生产工艺的前提下，达到提高导热系数的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含纳米碳材料的硅橡胶垫复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将硅橡胶生胶、碳材料及无机导热粉末置于混炼设备中，混炼均匀后得到混炼胶；

（2）将经步骤（1）得到的混炼胶和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物A加入到开炼设备中进行开炼，得到开炼样品；

（3）对开炼样品进行硫化，得到硅橡胶垫复合材料。

所述步骤（1）中的各组分的含量为：硅橡胶生胶100重量份数，碳材料1—50重量份数，无机导热粉末100—600重量份数，其具体混炼方式为先将100重量份数的硅橡胶生胶加入捏合机中混炼至均匀，然后加入1—50重量份数的碳材料混炼至均匀，最后加入100—600重量份数的无机导热粉末继续混炼，待混炼均匀后得到混炼胶。

所述步骤（1）还可以为：将由硅橡胶生胶和乙烯基硅油组成的混合物B、碳材料及无机导热粉末置于混炼设备中，混炼均匀后得到混炼胶，其中，硅橡胶生胶与乙烯基硅油的质量比为1：0.2—5，乙烯基硅油的粘度为10000—50000mPa·s。

所述步骤（1）中的各组分的含量为：混合物B100重量份数，碳材料1—50重量份数，无机导热粉末100—600重量份数，其具体混炼方式为先将100重量份数的混合物B加入捏合机中混炼至均匀，然后加入1—50重量份数的碳材料混炼至均匀，最后加入100—600重量份数的无机导热粉末继续混炼，待混炼均匀后得到混炼胶。

所述步骤（2）中的混合物A的含量为1—10重量份数。

在所述步骤（1）的混炼过程中或在所述步骤（2）的开炼过程中还加入有1—10重量份数的催化剂，当加入到步骤（1）中时，催化剂在无机导热粉末混炼均匀后再加入；当加入到步骤（2）中时，催化剂先于混合物A之前与混炼胶进行开炼，开炼时间为10—30min。

所述催化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，所述催化剂中加入有粘度为500—5000mPa·s的二甲基硅油，催化剂与二甲基硅油的质量百分比为1—10：10—100。

所述硅橡胶生胶是分子量为200000—1000000，乙烯基含量为0.17%—1.05%的甲基乙烯基硅橡胶。