一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料及其制备方法和应用与流程
本发明涉及有机材料领域，尤其涉及一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、随着信息通信领域技术的蓬勃发展，电子元器件进一步朝集成化、高性能化、微型化方向发展，但其造成设备热量积聚，对材料的导热性能提出更高的要求。导热硅橡胶复合材料因其电绝缘性能、耐老化性能、易加工等优点，在电子电器、汽车行业、电线电缆等领域应用逐渐广泛。
2、由于硅橡胶本征热导率仅为0.16w/(m·k)，使得导热硅橡胶一般通过填充氧化铝等无机填料来获得满足实际使用需求的性能，被广泛应用于电子电器、电线电缆等多个领域。但是导热硅橡胶通常需要添加大量具有高热导率的导热填料来获得高导热性能，其填料的高填充量所形成的导热路径并不连续，同时会导致硅橡胶加工困难、力学性能劣化等问题。需要寻求一种导热性能高且力学性能优越、加工简易的硅橡胶复合材料。
技术实现思路
1、本发明提供了一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料及其制备方法和应用，由于目前硅橡胶需填充大量导热填料而导致力学性能低、加工困难，本申请以少量导热填料即可实现较高的导热性能，同时保持较高的力学性能，解决目前硅橡胶材料导热系数和力学性能难以同时满足较高要求的技术问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料，包括以下重量份组分：
3、胶粉组合物：100-1000份；
4、硅橡胶：100份；
5、交联剂：0.5-2份；
6、助交联剂：0.5-2份；
7、所述胶粉组合物的制备方法包括以下步骤：
8、(1)利用过氧化氢和盐酸的混合溶液室温下氧化处理硅橡胶胶粉3-10min，洗涤干燥得到改性硅橡胶胶粉，所述过氧化氢和盐酸的混合溶液中过氧化氢、盐酸和水的体积比为1：1：5；
9、(2)通过高速混合设备将质量比为10：(1-9)改性硅橡胶胶粉和导热填料搅拌混合，得到胶粉组合物，所述改性硅橡胶胶粉和导热填料的粒径比为(6-80)。
10、通过采用上述方案，本申请将改性硅橡胶胶粉与导热填料间预先高速混合，由于导热填料和改性硅橡胶胶粉的粒径大小不一致，同时对硅橡胶胶粉的表面进行改性处理，在高速混合过程中使得导热填料吸附嵌入改性硅橡胶胶粉的表面，形成表面包覆导热填料的胶粉组合物，后续与硅橡胶生胶混合、热压固化，在平板热压过程中，导热填料因无法进入胶粉内部，受制于胶粉的体积排斥作用而沿胶粉表面规整排列，因而仅需较少导热填料添加就能形成完善的三维导热网络，进而实现高导热性能，且复合材料所需的导热填料较少，力学性能优越。
11、作为优选方案，所述改性硅橡胶胶粉的粒径为50-400μm，所述导热填料的粒径为5-50μm。
12、作为优选方案，所述导热填料为氮化硼和/或片状氧化铝。
13、作为优选方案，所述导热填料为氮化硼，采用氮化硼作为导热填料时，复合材料的力学性能更优越，且导热性能大幅提高。
14、作为优选方案，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和/或甲基苯基乙烯基硅橡胶。
15、作为优选方案，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶，本申请采用甲基乙烯基硅橡胶作为硅橡胶时，热导率较高，且拉伸强度和断裂伸长率可以满足较高要求，综合性能更优越。
16、作为优选方案，所述交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷。
17、作为优选方案，所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯。
18、作为优选方案，在所述胶粉组合物的制备方法中，步骤(2)搅拌混合的速率为2000-4000r/min，时间为1-5min。
19、为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一具有三维导热网络的硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：将胶粉组合物与硅橡胶在开炼设备上进行混合，依次加入交联剂、助交联剂，随后平板热压固化，得到硅橡胶复合材料。
20、作为优选方案，开炼设备参数为辊筒间距为0.5-0.9mm，速比为1.2-1.4，开炼时间为15-30min；平板热压温度为140-160℃，时间为20-60min。
21、为了解决上述技术问题，本发明目的之三提供了一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料在制备电子电器、电线电缆领域中的应用。
22、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
23、本申请对硅橡胶胶粉的表面进行改性处理，使得改性硅橡胶胶粉与导热填料高速混合过程中，导热填料可以吸附嵌入改性硅橡胶胶粉的表面，形成表面包覆导热填料的胶粉组合物，后续与硅橡胶平板热压过程中，导热填料受制于胶粉的体积排斥作用而沿胶粉表面规整排列并相互连接，因而仅需较少导热填料添加就能形成完善的三维导热网络，进而实现高导热性能，且复合材料所需添加的导热填料较少，力学性能可以保持优越，满足多领域的应用要求。
技术特征：
1.一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份组分：
2.如权利要求1所述的一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述改性硅橡胶胶粉的粒径为50-400μm，所述导热填料的粒径为5-50μm。
3.如权利要求1所述的一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述导热填料为氮化硼和/或片状氧化铝。
4.如权利要求1所述的一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和/或甲基苯基乙烯基硅橡胶。
5.如权利要求1所述的一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷。
6.如权利要求1所述的一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯。
7.如权利要求1所述的一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料，其特征在于，在所述胶粉组合物的制备方法中，步骤(2)搅拌混合的速率为2000-4000r/min，时间为1-5min。
8.一种如权利要求1-7任一所述的具有三维导热网络的硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将胶粉组合物与硅橡胶在开炼设备上进行混合，依次加入交联剂、助交联剂，随后平板热压固化，得到硅橡胶复合材料。
9.如权利要求8所述的一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，开炼设备参数为辊筒间距为0.5-0.9mm，速比为1.2-1.4，开炼时间为15-30min；平板热压温度为140-160℃，时间为20-60min。
10.一种如权利要求1-7任一所述的具有三维导热网络的硅橡胶复合材料在制备电子电器、电线电缆领域中的应用。
技术总结
本发明公开了一种具有三维导热网络的硅橡胶复合材料及其制备方法和应用，涉及有机材料领域。复合材料包括胶粉组合物、硅橡胶、交联剂、助交联剂，胶粉组合物为表面包裹有导热填料的改性硅橡胶胶粉。本申请导热填料吸附嵌入改性硅橡胶胶粉的表面，形成表面包覆导热填料的胶粉组合物，与硅橡胶平板热压过程中，导热填料受制于胶粉的体积排斥作用而沿胶粉表面规整排列并相互连接，因而仅需较少导热填料添加就能形成完善的三维导热网络，进而实现高导热性能，力学性能可以保持优越，可以满足电子电器、电线电缆等领域的应用要求。
技术研发人员：付强,李智,彭磊,张丽,林木松,李浩明,付程曦,郭宝春,唐征海,冼锋,黄烈弘
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23