[发明专利]一种硅橡胶垫的制备方法

说明书

本发明公开了一种硅橡胶垫的制备方法，包括以下步骤：（1）向硅橡胶中加入纳米碳材料，捏合均匀后得到纳米碳‑硅橡胶混合物；（2）向纳米碳‑硅橡胶混合物中加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物，经开炼后得到混炼胶；（3）对混炼胶采用物理法定向，得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫；（4）对样品垫进行硫化，得到成品硅橡胶垫。本发明能使纳米碳在硅橡胶中定向排列，形成规则的纳米碳定向导热网络结构，从而得到具备超高导热系数的产品。

技术领域

本发明涉及导热高分子复合材料领域，具体地说涉及一种具有超高导热系数的硅橡胶垫的制备方法。

背景技术

随着微电子集成技术和高密度印制板组装技术的高速发展，现今微电子设备逐渐朝着微型、便捷方向发展。在大功率驱动下，半导体工作热环境迅速向高温方向移动，这就要求半导体产生的热量能够被高速的传导出去，以保证电子设备的正常运行。随着电子设备向大功率、微型化方向的发展，对于导热填隙材料的导热性能要求也越来越高，甚至可以说，导热填隙材料的导热性能是制约大功率电子设备发展的重要环节。

现如今，市场上传统的界面导热材料主要为导热硅脂、导热胶粘剂、导热橡胶及相变材料等几类界面材料。但其室温下的导热系数一般为1～5 W/m·K，远不能满足现今电子设备的发展对于导热填隙材料的导热性能的要求。因而制备具有更高热导率导热填隙材料的需求日益迫切。

在传统的技术方案中，往往采用常见的导热填料对硅橡胶进行填充：氧化铝、氮化硼、碳化硅、金属铝粉、铜粉等。而利用石墨烯等碳材料作为导热填料时，也往往是对其与硅橡胶进行简单的混合，并没有对石墨烯等进行排列取向，没有形成较好的导热网络结构，所制备的硅胶垫的导热系数往往较低，一般不超过10 W/m·K。

如中国专利号为“201210321268.6”的现有技术在2012年12月19公开了一种制备导热硅橡胶复合材料的方法，其技术方案包括以下步骤：(1)由包括基体、导热填料和足量硫化剂在室温条件下混炼，得到混炼胶料的步骤；(2)由步骤(1)所得混炼胶料经二段硫化，得到目标物的步骤。该专利通过采用膨胀石墨与其它碳材料的混合物作为填料来提高硅橡胶复合材料的导热系数，该方法虽然能提升硅橡胶复合材料的导热率到4 W/m·K，但其还不能满足大功率电子设备对于导热填隙材料导热性能的要求，并且其制备工艺很复杂，不利于工业化生产。

又如中国专利号为“201410554466.6”的现有技术在2015年2月4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 ，虽然采用该方法制备出的导热硅橡胶材料能够达到4.98 W/m·K的导热系数，但其对填料的预处理增加了其生产成本，更重要的是其也未能对石墨烯进行定向排列，未能体现出石墨烯本身超高导热性能应用于硅橡胶中的优势。

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，提供一种硅橡胶垫的制备方法，本发明能使纳米碳在硅橡胶中定向排列，形成规则的纳米碳定向导热网络结构，从而得到具备超高导热系数的产品。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种硅橡胶垫的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）向硅橡胶中加入纳米碳材料，捏合均匀后得到纳米碳-硅橡胶混合物；

（2）向纳米碳-硅橡胶混合物中加入无机导热粉末、催化剂和由二甲基硅油与含氢硅油组成的混合物，经开炼后得到混炼胶；

（3）对混炼胶采用物理法定向，得到纳米碳材料在硅橡胶中定向排列的样品垫；

（4）对样品垫进行硫化，得到成品硅橡胶垫。

所述步骤（3）中的物理法为机械挤压定向法，其具体步骤为：在混炼胶的平面方向对混炼胶施加1—15Mpa的横向挤压力，使纳米碳材料在硅橡胶中以垂直于样品垫平面方向的方式定向排列。