[发明专利]一种高导热硅脂及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高导热硅脂，包括以下质量百分比的组成：高导热填料50～60％，表面改性剂1～2％，表面处理剂1～2％，余量为有机硅油；其中，所述高导热填料包括改性石墨烯5～10％，以及两种不同粒径的铜粉90～95％，所述铜粉表面有包覆层。本发明采用两种粒径的球型铜粉作为填料，提高了有效传热面积；通过对两种粒径的球型铜粉进行包覆，提高了导热硅脂的耐高温性和抗氧化性；通过对石墨烯进行改性处理提高了填料与有机硅油的相容性；最后在体系中加入表面处理剂，降低导热硅脂的热阻，避免了有机硅油的析出。本发明还提供一种高导热硅脂的制备方法，本方法制备的高导热硅脂，热导率高、热阻小、耐热性好，与硅油相容性好，长时间放置也不会出现硅油析出。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高导热硅脂及其制备方法。

背景技术

随着生产力水平的提高和科学技术的发展，电气设备不断趋于高功率化，电子元器件趋向于密集化和微型化。这些设备、元器件在工作中会释放大量的热，需要及时散发出去，否则将会发生故障。

在实际应用中，热量可以通过散热器传递到环境中，从而使设备、元器件保持适当的温度。理想状态下，散热器与热源之间紧密接触，中间没有任何空隙，这时的传热效果最好。但是由于加工精度的限制，或者出于加工成本的考虑，散热器与热源之间的实际接触面都是具有一定粗糙度的固体表面。两者之间的有效接触面积远远小于表观接触面积，其间的空隙由空气填充。由于空气的热阻很大，导致实际的传热效果很不理想。导热硅脂是一种膏状的热界面材料，将导热硅脂填充于粗糙接触面之间的空隙可以排除空气。由于导热硅脂的热阻比空气低得多，因而可以大幅度提高传热效果。

导热硅脂是在硅油中添加导热填料组成的。然而，现有的导热硅脂依然存在导热系数低、热阻高、耐热性较差、化学稳定性低、放置一会时间就会出现硅油析出等缺陷。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种高导热硅脂，热导率高，热阻小、热稳定性好，不会出现析油现象。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高导热硅脂，包括以下质量百分比的组成：高导热填料50～60％，表面改性剂1～2％，表面处理剂1～2％，余量为有机硅油；其中，所述高导热填料包括改性石墨烯5～10％，以及两种不同粒径的铜粉90～95％，所述铜粉表面有包覆层。填料过少，在硅油中很难形成导热通路，使散热效果不佳；填料过多，填料堆积团聚，使导热硅脂粘度过大，导热硅脂表面润湿性差，没有足够的硅油包覆填料，增加了填料、硅油之间的空气界面，导致界面热阻变大，使得导热硅脂整体导热效果变差。过量的表面处理剂会在填料表面形成双分子吸附层结构，填料表面的亲油性变成了疏油性，导致填料表面不能很好地与硅油结合在一起，导致热阻界面无必要的增多。

作为本发明所述的高导热硅脂的一种改进，所述表面处理剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸钡和硬脂酸镁中的至少一种。表面处理剂硬脂酸锌处理过的导热硅脂热导率之所以高于未处理的导热硅脂，原因在于未经过表面处理的填料和硅油基体间存在表面张力，表面张力的存在使得填料表面很难被硅油润湿，从而导致填料与硅油之间存在空隙，增大了复合材料之间界面热阻，而添加硬脂酸锌的导热硅脂，填料与硅油结合良好，因为添加表面处理剂后增强了填料对硅油的润湿性能，界面相容性较高，亲油基团裸露在外，亲油基与甲基硅油相结合，使得硅油与粒子的界面更加致密，同时粒子与粒子之间的密布也更加致密。填料与基底之间相容性较高，提高了导热硅脂体系的热导率。因此，适量的表面处理剂可以提高填料和硅油的相容性，但是过量的表面处理剂会导致亲油基团相互纠缠，引起更多的声子散射，从而影响导热硅脂整体的导热效果。