[发明专利]一种高流动性的绝缘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，具体涉及一种高流动性的绝缘导热硅脂及其制备方法。本发明提供一种高流动性的绝缘导热硅脂，所述导热硅脂的原料包括：聚硅氧烷2～40重量份，改性导热填料60～98重量份；所述改性导热填料采用下述方法制得：将液态金属与导热填料采用机械研磨的加工方法，通过机械剪切诱导的力化学作用，使得液态金属中的空轨道能与无机微纳米材料表面存在的孤对电子形成强的相互作用从而锚定在无机微纳米材料表面；液态金属和导热填料的比例为：导热填料90～99.9重量份，液态金属0.1～10重量份。本发明通过在聚硅氧烷中引入少量液态金属改性的导热填料，制得了一种兼具高流动性和高导热性的导热硅脂。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高流动性的绝缘导热硅脂及其制备方法。

背景技术

随着可穿戴设备与柔性电子器件的快速发展，电子元器件的功率及集成度不断提高，电子元器件的热管理问题成为制约其性能提升的一大瓶颈。热界面材料作为连接电子元器件热源与散热部件的核心材料，对器件的热管理起着至关重要的作用。导热硅脂是一种膏状的导热界面材料，主要用于填补两部件接合或接触时产生的微空隙及部件表面凹凸不平的孔洞，减少传热接触热阻，提高器件散热性能，在航空航天、电子电气等领域应用广泛。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于具有较好的流动性和填隙性被广泛用作热界面材料的原料。纯PDMS的导热系数很低(10^-1～10⁰W/(m·K))，需要加入高含量导热填料粒子来提高其热传导，比如金属粉末、石墨、Al₂O₃、SiC和AlN、金刚石等。要进一步改善导热硅脂的导热率，需要加大填料的加入量，但固态填料含量的过度增加不可避免的引起液态PDMS粘度的大幅升高，使导热硅脂的流动性变差，反而影响实际应用的填隙性和散热性能。由于导热硅脂导热性和流动性的矛盾，同时具备高导热率和良好流动性的导热硅脂极为罕见。高导热和易流动的导热硅脂对于改善电子产品的可靠性及使用寿命都具有重要意义。

发明内容

针对上述缺陷，本发明通过在聚硅氧烷中引入少量液态金属改性的导热填料，制得了一种兼具高流动性和高导热性的导热硅脂。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高流动性的绝缘导热硅脂，所述导热硅脂的原料包括：聚硅氧烷2～40重量份，改性导热填料60～98重量份；其中，所述改性导热填料采用下述方法制得：将液态金属与导热填料采用机械研磨的加工方法，通过机械剪切诱导的力化学作用，使得液态金属中的空轨道能与无机微纳米材料表面存在的孤对电子形成强的相互作用从而锚定在无机微纳米材料表面；液态金属和导热填料的比例为：导热填料90～99.9重量份，液态金属0.1～10重量份。

进一步，所述聚硅氧烷为：聚二甲基硅氧烷、环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷中的一种。

进一步，所述液态金属选自：金属镓、金属铟、金属铷或金属铯中的至少一种；本发明中，液态金属可以是镓、铟、铷或铯中的至少一种，也可以是上述金属(镓、铟、铷或铯)与金属铟或金属锡的合金金属，还可以是上述金属(镓、铟、铷或铯)与上述金属的混合物。

进一步，所述导热填料选自：金属、金属氧化物、氮化物或碳系材料。

更进一步，所述金属为铜、铝或铁等。

更进一步，所述金属氧化物为氧化铝或氧化镁。

更进一步，所述氮化物为氮化硼或氮化铝等。

更进一步，所述碳系材料为石墨烯、碳纳米管、膨胀石墨、石墨、金刚石或碳化硅等。

进一步，所述机械研磨的加工方法选自：球磨、研磨、砂磨或高速搅拌等固相研磨加工方式中的至少一种。