[发明专利]一种橡胶基石墨烯导热材料

说明书

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种橡胶基石墨烯导热材料。本发明公开了一种橡胶基石墨烯导热材料，按重量份计，其制备原料包括：橡胶生胶30‑34份、交联剂0.3‑1份、金属氧化物13‑18份、陶瓷填料20‑25份、石墨烯25‑30份；其中，所述橡胶生胶包括天然橡胶生胶、异戊橡胶生胶、丁苯橡胶生胶、顺丁橡胶生胶、氟橡胶生胶、硅橡胶生胶、氯丁橡胶生胶、三元乙丙橡胶生胶、改性三元乙丙橡胶生胶中的至少一种。

技术领域

本发明属于导热材料技术领域，具体涉及一种橡胶基石墨烯导热材料。

背景技术

随着电子科技的发展对材料发展提出的新要求，导热橡胶材料的研究的价值也变得越来越凸显出来。由于在大量的电子器件中需要使用橡胶垫片，而大部分电子材料在使用时会产生振动并释放热量，如果不能及时的将热量排除，将严重影响电子元器件的使用寿命，而传统的金属和无机材料虽然具有良好的导热性能，却表现出很差的弹性，不能充当此类材料使用。此时，导热橡胶材料发挥了高弹性、高导热的优势。

橡胶复合材料的热传导性能是由于无定型材料中声子转移造成，无规网络的形成有利于声子转移和提高材料热传导，热传导率高，传热能力强时，其寿命会延长，因此提高橡胶材料的热传导率不仅使橡胶行业的维修更换成本降低，同时也能拓宽橡胶的应用领域。而石墨烯作为新一代橡胶填充材料，由于其优异的性能从所有填料里脱颖而出，其足够大的表面积，大约5000w/m·k的热传导率，较大的纵横比，可以在聚合物中形成渗透网络，从而形成热传导链，进而提高橡胶的热传导性，已成为高性能橡胶复合材料的理想填料。

但是对于石墨烯类片层状的填料的导热性能其平面内(径向)热导率与垂直平面方向(轴向)热导率相差悬殊，如果能实现片层状填料在基体中的沿轴向排布则可以使此类填料的高导热特性得到更充分发挥，从而达到显著提升复合材料导热性能的目的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种橡胶基导热材料，按重量份计，其制备原料包括：橡胶生胶30-34份、交联剂0.3-1份、金属氧化物13-18份、陶瓷填料20-25份、石墨烯25-30份；其中，所述橡胶生胶包括天然橡胶生胶、异戊橡胶生胶、丁苯橡胶生胶、顺丁橡胶生胶、氟橡胶生胶、硅橡胶生胶、氯丁橡胶生胶、三元乙丙橡胶生胶、改性三元乙丙橡胶生胶中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述金属氧化物选自氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化铅、四氧化三铅中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述氧化锌为球形结构粉体。

作为一种优选的技术方案，所述氧化锌的平均粒径为100-800nm。

作为一种优选的技术方案，所述氧化锌由平均粒径为100nm的氧化锌和平均粒径为600nm的氧化锌组成。

作为一种优选的技术方案，所述陶瓷填料为氮化铝和氮化硼的混合物。

作为一种优选的技术方案，所述氮化铝和氮化硼的重量比为(2-5)：1。

作为一种优选的技术方案，所述氮化硼为氮化硼纳米片。

本发明的第二方面提供了所述的橡胶基导热材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将金属氧化物、陶瓷材料、石墨烯依次加入到100-300重量份异丙醇中，70-90摄氏度下反应1-3小时，过滤；

S2：将步骤S1得到的混合物、橡胶生胶、交联剂在温度为30-40℃、辊间距为1mm条件下混炼；

S3：利用双辊开炼机对步骤S2中得到的混合物反复挤压，挤压为厚度小于0.5mm的薄片，将1-10片所述薄片叠层后压成块体；

S4：将块体沿垂直方向切片；将切取的片材加热到150-180摄氏度，2-6MPa压力下，反应5-30min，即得。