[发明专利]一种导热硅橡胶复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种导热硅橡胶复合材料的制备方法。制备方法是先用水和层状导热填料混合，超声分散，再加入乙烯基硅油，加热搅拌，使水分蒸发，得到预分散物；通过橡胶捏合机将硅橡胶、补强剂、预分散物、硫化剂混合，得到混炼胶，利用橡胶压延机将混炼胶压延成薄片，经热空气预硫化，然后拉伸牵引，使胶片减薄，并发生拉伸取向，把薄胶片卷成圆柱体，沿垂直于圆柱体轴线方向将其切片，硫化定型。本发明由于导热填料沿胶片厚度方向发生取向，胶片具有高热导率。该硅橡胶复合材料的热导率范围为4～14W/(m·k)，且热导率可通过改变压延机的工艺参数和牵引伸长率进行调整，复合材料的制备过程工艺简单，绿色环保。

技术领域

本发明涉及导热硅橡胶复合材料的制备领域，具体涉及通过橡胶压延机实现层状导热填料在硅橡胶基体中的不同取向程度，使硅橡胶复合材料获得高热导率且热导率可调的制备方法。

背景技术

随着电子元器件朝着小型化、集成化方向发展，对高导热材料的需求越来越迫切。传统的金属基导热材料，虽然热导率高，但缺点是密度大、难加工、没有弹性。而导热高分子材料具有低密度、易加工、形状多变等优点。用于高分子的导热填料包括氧化铝、氮化硼、金属粉体(铜粉、银粉等)、碳基填料(石墨、碳纳米管等)。现有研究表明，为实现导热高分子材料的高热导率，通常是采用加大导热填料用量的方法去实现，但是这种方法往往会造成材料力学性能的显著下降。

此外，填料取向可以使导热高分子材料获得较高的热导率。如中国发明专利CN106867094A报道了利用开炼机对橡胶复合材料压成薄片，然后将薄片进行叠加，相比于常规直接混炼法，制备出导热复合材料在取向方向的热导率有所提高。但是，对于开炼机加工而言，胶料过辊时间较短，辊速、速比、辊距和辊温都难以调整，造成导热填料的取向不充分，取向程度难以控制，因而导热材料的热导率还有显著的提升空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术方案的不足，提供一种通过橡胶压延机压延制备高导热硅橡胶复合材料的方法，通过改变压延工艺条件，使得硅橡胶复合材料在厚度方向上实现不同程度的填料取向，从而获得较高的热导率，且热导率在较大范围内可以调整。

为实现本发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种导热硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将层状导热填料和水混合，超声分散剥离导热填料，然后再加入乙烯基硅油，混合搅拌均匀，加热蒸发水分，得到层状导热填料的乙烯基硅油预分散物；所述层状导热填料为六方氮化硼、氮化铝、层状石墨和石墨烯中的一种或多种混合物；

(2)将硅橡胶、补强剂、导热填料的乙烯基硅油预分散物在橡胶捏合机中进行混合，加入硫化剂，混炼均匀，制成混炼胶；

(3)将混炼胶用橡胶压延机进行压延得到薄胶片，加热预硫化，牵引拉伸，控制伸长率为50％～100％，收卷得到橡胶圆柱体；所述压延的辊温为50～80℃，速比为1.1～1.3，相邻两辊之间的辊距为0.5～2.0mm；

(4)将橡胶圆柱体沿着垂直于圆柱体轴线方向切成胶片，控制厚度为1～10mm，低压硫化定型；

以质量份数计，导热硅橡胶复合材料的原料配方组成为：硅橡胶100份，层状导热填料40～200份，乙烯基硅油10～50份，补强剂10～40份，硫化剂1～5份。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述的硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或多种混合物。

优选地，所述的超声的功率为300～600W，超声时间为2～4h。

优选地，所述的补强剂为沉淀白炭黑和气相白炭黑中的一种或多种混合物。

优选地，所述的硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰中的一种或多种混合物。