一种高导热吸波硅胶垫片及其制备方法

技术领域

本发明涉及导热吸波材料技术领域，具体是一种高导热吸波硅胶垫片及其制备方法。

背景技术

随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境和人的影响日益增大，电子产品释放的电磁波，会给周围的其它电子设备带来电磁干扰，使其工作异常，使电磁环境的改善和兼容问题变得日益重要。在电子设备的热源和散热器之间，需要兼顾散热和电磁屏蔽，其中吸波材料在电磁屏蔽领域得到广泛的应用，吸波材料之前的研究重点在铁氧体、磁性金属微粉等高磁损耗材料上，这类材料存在密度大、吸波频带窄、易被氧化腐蚀的缺点，使其难以满足现代复杂多样的综合性能要求，为了更好的兼顾散热和电磁屏蔽，需要设计出新的高导热吸波硅橡胶。

目前市场上通常采用填充吸波填料，来提高硅橡胶的吸波性能，但是吸波填料的填充，会造成材料的导热性能大幅度降低，另外，导热填料和吸波填料的过多填充，会对垫片的硬度以及其力学性能产生很大影响，且现有技术中导热吸波材料，在采用导热填料和吸波填料的填充下，往往忽略了两者在有机硅体系相容性的差异问题，很难兼具两者的良好均匀分散，其分散效果不好，导致导热及吸波性能均达不到理想的效果，难以解决导热吸波材料导热性和吸波性能兼具的问题。因此，本领域技术人员提供了一种高导热吸波硅胶垫片及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高导热吸波硅胶垫片及其制备方法，本发明硅胶垫片通过对各原料组分进行改性，调整每一种粉体的偶联剂用量，使每种粉体都均匀的进行了改性包覆，提高了粉体与聚硅氧烷之间的浸润性，同时，由于添加了改性球形氧化铝粉，以及使用多种粒径颗粒进行复配，提高了填料整体的添加量，使得该硅胶垫片兼具优异的导热性及吸波性，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高导热吸波硅胶垫片，所述硅胶垫片按重量份包括以下组分：乙烯基聚硅氧烷100～150份、改性球形氧化铝粉600～1200份、改性氧化锌粉60～150份、改性吸波粉体1000～1500份、含氢硅油5～15份、抑制剂0.3～0.6份和催化剂0.5～2份。

作为本发明进一步的方案：所述乙烯基聚硅氧烷为双端乙烯基聚二甲基硅氧烷或甲基乙烯基聚硅氧烷中的任意一种，且乙烯基聚硅氧烷的粘度为50～2000mPa.s。

作为本发明再进一步的方案：所述改性球形氧化铝粉的具体制备方法为：利用高混机在球形氧化铝粉体中加入0.05～0.3％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于100～110℃的烘箱，处理2～4h,使硅烷偶联剂与球形氧化铝粉体反应完全，即得到改性球形氧化铝粉。

作为本发明再进一步的方案：所述改性球形氧化铝粉中的球形氧化铝的球形度≧90；所述改性球形氧化铝粉为三种粒径的球形氧化铝颗粒，第一粒径的球形氧化铝颗粒粒径为90～150μm，第二粒径的球形氧化铝颗粒粒径为40～60μm，第三粒径的球形氧化铝颗粒粒径为3～7μm；且三种球形氧化铝颗粒的质量比为5～6:1～2:2。

作为本发明再进一步的方案：所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷或γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。

作为本发明再进一步的方案：所述改性氧化锌粉采用以下方法制备而成：利用高混机在氧化锌粉体中加入0.2～1％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于100～110℃烘箱，处理2～4h，使硅烷偶联剂与氧化锌粉反应完全，即得到改性氧化锌粉；所述氧化锌粉体为纯度不低于99.5％的高纯氧化锌，其粒径为0.8～3μm。

作为本发明再进一步的方案：所述改性吸波粉体的具体制备方法为：利用高速混机在吸波粉体中加入0.2～0.6％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于100～110℃烘箱，处理2～4h，使硅烷偶联剂与吸波粉反应完全，即得到改性吸波粉；所述吸波粉体为铁硅粉、铁硅铝粉、镍铁钼粉、坡莫合金粉或超坡莫合金粉中的任意一种，且吸波粉体的粒径为0.5～3μm。

作为本发明再进一步的方案：所述含氢硅油为单端含氢硅油，其中，活泼氢含量为0.1～0.5％。

作为本发明再进一步的方案：所述抑制剂为炔醇类抑制剂。

一种高导热吸波硅胶垫片的制备方法，所述硅胶垫片的具体制备方法包括以下步骤：

S101：填料处理：将改性球形氧化铝粉、改性氧化锌粉和改性吸波粉使用高速混合机混合均匀，制得导热吸波填料；

S102：硅油与导热吸波填料搅拌混合：将上述导热吸波填料加入乙烯基聚硅氧烷中，在非匀质搅拌机中搅拌均匀，再加入含氢硅油、抑制剂和催化剂，高速搅拌，搅拌速度为800～2000rpm，搅拌时间为3～5min，得到基料；

S103：抽真空：将搅拌均匀的基料放置真空机中抽真空，使混在基料中的气泡完全被抽出；

S104：硫化成型：将基料压延成型，在120～140℃烘箱，硫化5～20min，即得到高导热吸波硅胶垫片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了一种高导热吸波硅胶垫片及其制备方法，本发明硅胶垫片通过对各原料组分进行改性，调整每一种粉体的偶联剂用量，使每种粉体都均匀的进行了改性包覆，提高了粉体与聚硅氧烷之间的浸润性，同时，由于添加了改性球形氧化铝粉，以及使用多种粒径颗粒进行复配，提高了填料整体的添加量，使得该硅胶垫片兼具优异的导热性及吸波性，解决了现有技术中硅胶垫片导热及吸波性能不理想、无法兼具高导热及吸波性的问题；本发明制备方法简单，原料易得，成本较低，适宜大规模推广应用。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，

实施例1

一种高导热吸波硅胶垫片，硅胶垫片按重量份包括以下组分：乙烯基聚硅氧烷100份、改性球形氧化铝粉600份、改性氧化锌粉60份、改性吸波粉体1000、含氢硅油15份、抑制剂0.3和催化剂0.5份。

进一步的，乙烯基聚硅氧烷为双端乙烯基聚二甲基硅氧烷，且乙烯基聚硅氧烷的粘度为50mPa.s。

再进一步的，改性球形氧化铝粉的具体制备方法为：利用高混机在球形氧化铝粉体中加入0.3％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于100℃的烘箱，处理2h,使硅烷偶联剂与球形氧化铝粉体反应完全，即得到改性球形氧化铝粉。

再进一步的，改性球形氧化铝粉中的球形氧化铝的球形度≧93；改性球形氧化铝粉为三种粒径的球形氧化铝颗粒，第一粒径的球形氧化铝颗粒粒径为90μm，第二粒径的球形氧化铝颗粒粒径为40μm，第三粒径的球形氧化铝颗粒粒径为3μm；且三种球形氧化铝颗粒的质量比为6:2:2。

再进一步的，硅烷偶联剂为正癸基三甲氧基硅烷。

再进一步的，改性氧化锌粉采用以下方法制备而成：利用高混机在氧化锌粉体中加入1％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于100℃烘箱，处理2h，使硅烷偶联剂与氧化锌粉反应完全，即得到改性氧化锌粉；氧化锌粉体为纯度99.5％的高纯氧化锌，其粒径为0.8μm。

再进一步的，改性吸波粉体的具体制备方法为：利用高速混机在吸波粉体中加入0.2％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于100℃烘箱，处理2h，使硅烷偶联剂与吸波粉反应完全，即得到改性吸波粉；吸波粉体为铁硅铝粉，且吸波粉体的粒径为3μm。

再进一步的，含氢硅油为单端含氢硅油，其中，活泼氢含量为0.5％。

再进一步的，抑制剂为炔醇类抑制剂，催化剂为铂金催化剂。

一种高导热吸波硅胶垫片的制备方法，硅胶垫片的具体制备方法包括以下步骤：

S101：填料处理：将改性球形氧化铝粉、改性氧化锌粉和改性吸波粉使用高速混合机混合均匀，制得导热吸波填料；

S102：硅油与导热吸波填料搅拌混合：将上述导热吸波填料加入乙烯基聚硅氧烷中，在非匀质搅拌机中搅拌均匀，再加入含氢硅油、抑制剂和催化剂，高速搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为3min，得到基料；

S103：抽真空：将搅拌均匀的基料放置真空机中抽真空，使混在基料中的气泡完全被抽出；

S104：硫化成型：将基料压延成型，在120℃烘箱，硫化5min，即得到高导热吸波硅胶垫片。

实施例2

一种高导热吸波硅胶垫片，硅胶垫片按重量份包括以下组分：乙烯基聚硅氧烷100份、改性球形氧化铝粉720份、改性氧化锌粉80份、改性吸波粉体1100份、含氢硅油8份、抑制剂0.45份和催化剂1份。

进一步的，乙烯基聚硅氧烷为双端乙烯基聚二甲基硅氧烷，且乙烯基聚硅氧烷的粘度为200mPa.s。

再进一步的，改性球形氧化铝粉的具体制备方法为：利用高混机在球形氧化铝粉体中加入0.15％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于105℃的烘箱，处理3h,使硅烷偶联剂与球形氧化铝粉体反应完全，即得到改性球形氧化铝粉。

再进一步的，改性球形氧化铝粉中的球形氧化铝的球形度≧90；改性球形氧化铝粉为三种粒径的球形氧化铝颗粒，第一粒径的球形氧化铝颗粒粒径为120μm，第二粒径的球形氧化铝颗粒粒径为50μm，第三粒径的球形氧化铝颗粒粒径为5μm；且三种球形氧化铝颗粒的质量比为5:2:2。

再进一步的，硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷。

再进一步的，改性氧化锌粉采用以下方法制备而成：利用高混机在氧化锌粉体中加入0.4％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于105℃烘箱，处理3h，使硅烷偶联剂与氧化锌粉反应完全，即得到改性氧化锌粉；氧化锌粉体为纯度99.7％的高纯氧化锌，其粒径为1μm。

再进一步的，改性吸波粉体的具体制备方法为：利用高速混机在吸波粉体中加入0.4％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于105℃烘箱，处理3h，使硅烷偶联剂与吸波粉反应完全，即得到改性吸波粉；吸波粉体为坡莫合金粉，且吸波粉体的粒径为1.5μm。

再进一步的，含氢硅油为单端含氢硅油，其中，活泼氢含量为0.18％。

再进一步的，抑制剂为炔醇类抑制剂，催化剂为铂金催化剂。

一种高导热吸波硅胶垫片的制备方法，硅胶垫片的具体制备方法包括以下步骤：

S101：填料处理：将改性球形氧化铝粉、改性氧化锌粉和改性吸波粉使用高速混合机混合均匀，制得导热吸波填料；

S102：硅油与导热吸波填料搅拌混合：将上述导热吸波填料加入乙烯基聚硅氧烷中，在非匀质搅拌机中搅拌均匀，再加入含氢硅油、抑制剂和催化剂，高速搅拌，搅拌速度为1500rpm，搅拌时间为4min，得到基料；

S103：抽真空：将搅拌均匀的基料放置真空机中抽真空，使混在基料中的气泡完全被抽出；

S104：硫化成型：将基料压延成型，在130℃烘箱，硫化12min，即得到高导热吸波硅胶垫片。

实施例3

一种高导热吸波硅胶垫片，硅胶垫片按重量份包括以下组分：乙烯基聚硅氧烷150份、改性球形氧化铝粉1200份、改性氧化锌粉150份、改性吸波粉体1500份、含氢硅油5份、抑制剂0.6份和催化剂2份。

进一步的，乙烯基聚硅氧烷为甲基乙烯基聚硅氧烷，且乙烯基聚硅氧烷的粘度为2000mPa.s。

再进一步的，改性球形氧化铝粉的具体制备方法为：利用高混机在球形氧化铝粉体中加入0.05％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于110℃的烘箱，处理4h,使硅烷偶联剂与球形氧化铝粉体反应完全，即得到改性球形氧化铝粉。

再进一步的，改性球形氧化铝粉中的球形氧化铝的球形度≧95；改性球形氧化铝粉为三种粒径的球形氧化铝颗粒，第一粒径的球形氧化铝颗粒粒径为150μm，第二粒径的球形氧化铝颗粒粒径为60μm，第三粒径的球形氧化铝颗粒粒径为7μm；且三种球形氧化铝颗粒的质量比为6:1:2。

再进一步的，硅烷偶联剂为N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷。

再进一步的，改性氧化锌粉采用以下方法制备而成：利用高混机在氧化锌粉体中加入0.2％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于110℃烘箱，处理4h，使硅烷偶联剂与氧化锌粉反应完全，即得到改性氧化锌粉；氧化锌粉体为纯度99.7％的高纯氧化锌，其粒径为3μm。

再进一步的，改性吸波粉体的具体制备方法为：利用高速混机在吸波粉体中加入0.6％的硅烷偶联剂，混合均匀，然后放置于110℃烘箱，处理4h，使硅烷偶联剂与吸波粉反应完全，即得到改性吸波粉；吸波粉体为铁硅粉，且吸波粉体的粒径为0.5μm。

再进一步的，含氢硅油为单端含氢硅油，其中，活泼氢含量为0.1％。

再进一步的，抑制剂为炔醇类抑制剂，催化剂为铂金催化剂。

一种高导热吸波硅胶垫片的制备方法，硅胶垫片的具体制备方法包括以下步骤：

S101：填料处理：将改性球形氧化铝粉、改性氧化锌粉和改性吸波粉使用高速混合机混合均匀，制得导热吸波填料；

S102：硅油与导热吸波填料搅拌混合：将上述导热吸波填料加入乙烯基聚硅氧烷中，在非匀质搅拌机中搅拌均匀，再加入含氢硅油、抑制剂和催化剂，高速搅拌，搅拌速度为2000rpm，搅拌时间为5min，得到基料；

S103：抽真空：将搅拌均匀的基料放置真空机中抽真空，使混在基料中的气泡完全被抽出；

S104：硫化成型：将基料压延成型，在140℃烘箱，硫化20min，即得到高导热吸波硅胶垫片。

实验例

实验条件：将上述实施例1、实施例2和实施例3中的制得的高导热吸波硅胶垫片按照标准ASTM D5470测试导热系数，按照ASTM D2240测试邵氏00硬度，按照标准JB/T 13536测试磁导率。

实验结果：具体实验结果详见下表1

表1高导热吸波硅胶垫片主要性能测试结果

由此可知，本发明高导热吸波硅胶垫片其导热系数均在4.2w/m·k以上，邵氏00硬度≤40；磁导率≥12，兼具良好的导热及吸波性能。

综上所述，本发明硅胶垫片通过对各原料组分进行改性，调整每一种粉体的偶联剂用量，使每种粉体都均匀的进行了改性包覆，提高了粉体与聚硅氧烷之间的浸润性，同时，由于添加了改性球形氧化铝粉，以及使用多种粒径颗粒进行复配，提高了填料整体的添加量，使得该硅胶垫片兼具优异的导热性及吸波性，解决了现有技术中硅胶垫片导热及吸波性能不理想、无法兼具高导热及吸波性的问题；本发明制备方法简单，原料易得，成本较低，适宜大规模推广应用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。