導熱阻燃液體硅橡膠及其制備方法

專利名稱：：導熱阻燃液體硅橡膠及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種新型橡膠材料，尤其是涉及用于發熱元器件散熱用的導熱硅橡膠材料。
背景技術：
：為解決高發熱電器元件在工作時的及時散熱問題以保證其穩定運行，通過附著在發熱元件表面的材料將熱量傳到金屬散熱片而達到散熱目的.這樣就要求導熱材料具有良好的導熱和絕緣的性能。導熱硅橡膠材料是一種典型的高分子復合材料，在導熱材料中占重要地位。其導熱性能主要是由導熱填料的種類和導熱填料在硅橡膠基體中的分布情況決定的。金屬填料(如A1、Ag等)具有較高的導熱系數，但是大多數是既能導熱也可導電的；無機非金屬材料(如A1N、SiC等)導熱系數也較高，但價格相當昂貴；目前主要使用金屬氧化物(如AW)3、Zn0等)作為導熱填料。各種填充材料的導熱機理均不同，金屬材料主要是靠電子運動進行導熱，金屬導熱率隨溫度的升高而降低；非金屬的熱擴散速度主要取決于鄰近原子的震動及結合基團，在強共價鍵合的材料中，在有序的晶體晶格中導熱是比較有效率的。所以在采用非金屬材料作為導熱填料時，提高體系中的導熱"堆砌度"是提高導熱系數的主要手段。現在常見的導熱硅橡膠是在過氧化物高溫硫化類型的硅橡膠中添加導熱填料制成的。通常的制備過程是分為兩個階段進行，第一階段將硅生膠、導熱填料、添加劑、硫化劑和結構控制劑進行混煉，然后將混煉料在金屬模具中加壓加熱成型和硫化，其壓力為50Kg/cm2左右，操作溫度120130°C，時間為2030分鐘，或者操作溫度160170°C，時間1015分鐘；第二階段將硅橡膠從模具中取出后，放人烘箱內，于20025(TC下烘24小時，使橡膠進一步硫化，同時使有機過氧化物分解揮發。采用上述方法制備導熱硅橡膠，由于生膠價格較高，不利于降低成本，而且橡膠組分中的填料、油、抗氧劑、樹酯可能在一定條件下消耗自由基，需要嚴格選配；采用過氧化物硫化方法制得的橡膠制品拉伸和撕裂強度低，且硫化時間不易調整，硫化時過氧化物會釋放刺激性氣味體，影響生產環境，硫化溫度高，大量消耗電能，產品的粘度大不易操作，并且因為是聚合物材料，易燃，發煙量大，有時是火災的直接導火線。上述制品已不能滿足電器元件對散熱材料高導熱，絕緣，阻燃的綜合性能要求。
發明內容本發明的目的是提供一種導熱阻燃性能優良、流動性好易操作的導熱阻燃液體硅橡膠。本發明的另一目的是提供一種硫化速度快、節約資源環保安全的導熱阻燃液體硅橡膠的制備方法。本發明的技術解決方案是一種導熱阻燃液體硅橡膠，它包括以下重量份的組分a)、1040份通式為R2SiO(SiRR'0)nSiR2的乙烯基封端的有機聚硅氧烷，鏈節中與硅連接的垸基R和R'是甲基、乙基、丙基或丁基，25。C時聚合粘度為5005000mPa.s;b)、1040份通式為R2SiO(SiRR，0)nSiR2的乙烯基封端的有機聚硅氧烷，鏈節中與硅連接的烷基R和R，是甲基、乙基、丙基或丁基，25。C時聚合粘度為1000050000raPa.s;c)、15份的通式為R，R2SiO(SiRHO)nSiR2R，的含氫聚硅氧垸，其中R是甲基、乙基、丙基或丁基，R'是氫或烷基；d)、28份的通式為R3SiNHSiR3的烷基二硅氮烷，R為甲基、乙烯基或苯基；e)、2050份表面疏水的A1A粉末，平均粒徑520微米；f)、1050份的A1(OH)3粉末，平均粒徑520微米；g)、0.32份的加成固化催化劑；h)、0.010.06份的炔醇類固化抑制劑；1)、0.52份的蒸餾水。作為一種優化方案，一種導熱阻燃液體硅橡膠，包括以下重量份的組分a)、1040份乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，25r時聚合粘度為5005000mPa.s;b)、1040份乙烯基封端的聚二甲基硅氧垸，25。C時聚合粘度為1000050000mPa,s;c)、15份含氫聚硅氧垸，25。C時聚合粘度為20150mPa.s;d)、28份六甲基二硅氮烷；e)、2050份平均粒徑5微米的表面疏水Ah03粉末；f)、1050份平均粒徑5微米的A1(0H)3粉末；g)、0.32份的鉑或鉑化合物；h)、0.010.06份的炔醇類固化抑制劑；i)、0.52份的蒸餾水。A1A粉末和A1(0H)3粉末加入比例為3:14:1，八1203粉末作為導熱填料，Al(OHh粉末作為阻燃填料，按照這樣的比例加入可以達到均衡的導熱阻燃效果。所述的鉑或鉑化合物為鉑黑、氯鉑酸、氯鉑酸的醇溶液、氯鉑酸-石蠟絡合物或鉑-乙烯基硅氧垸絡合物。鉑或鉑絡合物具有很好的阻燃效果，配合Al必,粉末和Al(OH)3粉末可以進一步提高餐盤的阻燃效果。加成固化催化劑和炔醇類固化抑制劑的加入比例為40:1，可以提高硫化速度，無需加壓以及二段硫化過程。所述的炔醇類固化抑制劑為3-甲基-已炔基-3-醇、3，5-二甲基-1-已炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇或2-苯基-3-丁炔基-2-醇。本發明的導熱阻燃液體硅橡膠的制備方法方法，包括以下步驟a)、在捏合機中加入25。C時聚合粘度為5005000mPa.s的乙烯基封端的有機聚硅氧烷、25。C時聚合粘度為1000050000mPa.s的乙烯基封端的有機聚硅氧烷、烷基二硅氮烷和蒸餾水，捏合均勻；b)、加入A1A粉末和A1(0H)3粉末，捏合成團后繼續在室溫下捏合1小時；c)、升溫至15(TC恒溫捏合1小時；d)、在15(TC真空條件下捏合2小時，停止真空，降溫至12(TC捏合均勻后制得基膠；e)、在基膠中加入含氫聚硅氧烷、加成固化催化劑和醇類固化抑制劑，攪拌均勻后升溫至8015(TC硫化，得到導熱阻燃液體硅橡膠。步驟b中的八1203粉末和A1(0H)3粉末混合均勻后分批加入，加入間隔不少于5分鐘。可以保證填料均勻分布在膠料中，提高橡膠的品質。步驟d中真空條件為表壓0.0腦pa,防止烷基二硅氮烷殘留在膠料中，造成膠料顯堿性，提高產品儲存穩定性。步驟e中加入的加成固化催化劑和醇類固化抑制劑的比例為40:1，可以提高硫化速度，無需加壓以及二段硫化過程。本發明有以下優點生產及硫化過程中不產生有毒物質或刺激性氣體，沒有副產物，效率高；硫化速度快，能源消耗少，節省人力；符合節能降耗及環保要求。制得的產品儲存穩定性好，粘度適中操作性好，最重要的是能很好的把導熱、絕緣、阻燃性能集于一身以滿足電器行業更高的需求，性價比高。具體實施例方式實施例l:一種導熱阻燃液體硅橡膠，其制備步驟如下a)、25。C下在捏合機中加入10Kg聚合粘度為5005000mPa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅氧垸、10Kg聚合粘度為1000050000mPa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、2Kg六甲基二硅氮烷、0.5Kg蒸餾水和0.OlKg白色粉，捏合均勻；b)、混合20Kg粒徑為5微米的A1A粉末和10Kg粒徑為5微米的Al(0H):t粉末，分批次加入捏合機，每次間隔不少于5分鐘，捏合成團后繼續在室溫下捏合1小時；c)、升溫至15(TC恒溫捏合1小時；d)、在15(TC抽真空，表壓0.08Mpa條件下捏合2小時，停止真空，降溫至12(TC捏合均勻后制得基膠；e)、在基膠中加入lKg含氫聚硅氧烷、0.3Kg氯鉑酸-石蠟絡合物和0.OlKg的3-甲基-已炔基-3-醇為固化抑制劑，攪拌均勻后升溫至8015(TC硫化8分鐘，得到液態白色導熱阻燃液體硅橡膠。實施例2:—種導熱阻燃液體硅橡膠，其制備步驟如下a)、25t:下在捏合機中加入40Kg聚合粘度為5005000mPa.s的乙烯基封端的聚二乙基硅氧垸、40Kg聚合粘度為1000050000mPa.s的乙烯基封端的聚二丙基硅氧烷、5Kg六甲基二硅氮烷、2Kg蒸餾水和0.02Kg黃色膏，捏合均勻；b)、混合50Kg粒徑為20微米的A1A粉末和50Kg粒徑為20微米的A1(0H)3粉末，分批次加入捏合機，每次間隔不少于5分鐘，捏合成團后繼續在室溫下捏合1小時；c)、升溫至15(TC恒溫捏合1小時；d)、在15(TC抽真空，表壓0.08Mpa條件下捏合2小時，停止真空，降溫至12(TC捏合均勻后制得基膠；e)、在基膠中加入1Kg含氫聚硅氧垸、2Kg氯鉑酸和0.06Kg的3，5-二甲基-1-已炔基-3-醇為固化抑制劑，攪拌均勻后升溫至8015(TC硫化5分鐘，得到液態黃色導熱阻燃液體硅橡膠。實施例3:—種導熱阻燃液體硅橡膠，其制備步驟如下a)、25。C下在捏合機中加入25Kg聚合粘度為5005000mPa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅氧垸、25Kg聚合粘度為1000050000mPa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅氧垸、3.5Kg六甲基二硅氮垸、lKg蒸餾水和0.01Kg黃色膏，捏合均勻；b)、混合30Kg粒徑為10微米的八1203粉末和25Kg粒徑為10微米的Al(0H)3粉末，分批次加入捏合機，每次間隔不少于5分鐘，捏合成團后繼續在室溫下捏合l小時；c)、升溫至15(TC恒溫捏合1小時；d)、在15(TC抽真空，表壓0.08Mpa條件下捏合2小時，停止真空，降溫至120。C捏合均勻后制得基膠；e)、在基膠中加入3Kg含氫聚硅氧垸、1Kg鉑-乙烯基硅氧烷絡合物和0.25Kg的2-甲基-3-丁炔基-2-醇為固化抑制劑，攪拌均勻后升溫至8015(TC硫化5分鐘，得到液態黃色導熱阻燃液體硅橡膠。實施例4:一種導熱阻燃液體硅橡膠，其制備步驟如下a)、25i:下在捏合機中加入10Kg聚合粘度為5005000mPa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、10Kg聚合粘度為1000050000mPa.s的乙烯基封端的聚二甲基硅氧垸、2Kg六甲基二硅氮烷、lKg蒸餾水和0.01Kg硅藻土，捏合均勻；b)、混合40Kg粒徑為5微米的Al203粉末和10Kg粒徑為5微米的Al(0H)3粉末，分批次加入捏合機，每次間隔不少于5分鐘，捏合成團后繼續在室溫下捏合1小時；c)、升溫至15(TC恒溫捏合1小時；d)、在15(TC抽真空，表壓0.08Mpa條件下捏合2小時，停止真空，降溫至12(TC捏合均勻后制得基膠；e)、在基膠中加入1Kg含氫聚硅氧烷、0.4Kg鉑-乙烯基硅氧烷絡合物和0.OlKg的2-苯基-3-丁炔基-2-醇為固化抑制劑，攪拌均勻后升溫至S015(TC硫化5分鐘，得到液態導熱阻燃液體硅橡膠。制得的產品指標為密度(g/cm3)2.0-2.4體積電阻率(Q.cm)混合粘度(mPa.s)可流動固化溫度rc)固化時間(min)工作時間(min)拉伸強度(kgf/cm2)模量(kgf/cm2)溫度范圍(°C)熱導性硬度(球形硬度計)阻燃級別8.8X101410000-6000080-1505-820-6025-3010-15-45—2001W/(m.k)10-55UL94V—0級以下通過實驗進一步說明本發明的有益效果對比實驗例1)、在捏合機中加入生膠(粘度4080萬mPa.s)100份，氧化鋁粉末400份，碳酸鎂粉末20份混煉成基膠；2)、向基膠中加入俗稱"雙二五"的過氧化物，混合均一配成膠料；3)、將混煉料在金屬模具中加壓加熱成型和硫化，其壓力為50Kg/cm2，溫度160170。C，時間1015分鐘，得到硅橡膠；4)、二段硫化硅橡膠從模具中取出后，放入烘箱內，于20025(TC下烘24小時硫化，制得對比產品。抽取實施例2和實施例4的產品，與對比產品分別進行性能測定，結果如下表<table>complextableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從上表可以看出，本發明的制備方法以及制得的產品相比對比產品而言，生產及硫化過程中不產生有毒物質或刺激性氣體，沒有副產物；硫化速度快，效率高，能源消耗少；符合節能降耗及環保要求。制得的產品粘度適中操作性好。總體性價比高。另外實施例2產品加入的Al^粉末和A1(0H)3的比例為1:1，粒徑也較大，相比實施例4產品中加入八1203粉末和A1(0H)3的比例4:1，粒徑也較小，在導熱性能上前者不如后者，但前者的綜合性能還是優于對比產品。權利要求1、一種導熱阻燃液體硅橡膠，其特征在于它包括以下重量份的組分a)、10～40份通式為R2SiO(SiRR’O)nSiR2的乙烯基封端的有機聚硅氧烷，鏈節中與硅連接的烷基R和R’是甲基、乙基、丙基或丁基，25℃時聚合粘度為500～5000mPa.s；b)、10～40份通式為R2SiO(SiRR’O)nSiR2的乙烯基封端的有機聚硅氧烷，鏈節中與硅連接的烷基R和R’是甲基、乙基、丙基或丁基，25℃時聚合粘度為10000～50000mPa.s；c)、1～5份的通式為R’R2SiO(SiRHO)nSiR2R’的含氫聚硅氧烷，其中R是甲基、乙基、丙基或丁基，R’是氫或烷基；d)、2～8份的通式為R3SiNHSiR3的烷基二硅氮烷，R為甲基、乙烯基或苯基；e)、20～50份表面疏水的Al2O3粉末，平均粒徑5～20微米；f)、10～50份的Al(OH)3粉末，平均粒徑5～20微米；g)、0.3～2份的加成固化催化劑；h)、0.01～0.06份的炔醇類固化抑制劑；I)、0.5～2份的蒸餾水。2、根據權利要求1所述的導熱阻燃液體硅橡膠，其特征在于它包括以下重量份的組分a)、1040份乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，25。C時聚合粘度為5005000mPa.s;b)、1040份乙烯基封端的聚二甲基硅氧垸，25。C時聚合粘度為1000050000mPa.s;c)、15份含氫聚硅氧烷，25。C時聚合粘度為20150mPa.s;d)、28份六甲基二硅氮垸；e)、2050份平均粒徑5微米的表面疏水A1A粉末；f)、1050份平均粒徑5微米的A1(0H)3粉末；g)、0.32份的鉑或鉑化合物；h)、0.010.06份的炔醇類固化抑制劑；1)、0.52份的蒸餾水。3、根據權利要求2所述的導熱阻燃液體硅橡膠，其特征在于AL03粉末和A1(0H)3粉末加入比例為3:14:1。4、根據權利要求2所述的導熱阻燃液體硅橡膠，其特征在于所述的鉑或鉑化合物為鉑黑、氯鉑酸、氯鉑酸的醇溶液、氯鉑酸-石蠟絡合物或鉬-乙烯基硅氧烷絡合物。5、根據權利要求1所述的導熱阻燃液體硅橡膠，其特征在于加成固化催化劑和炔醇類固化抑制劑的比例為40:1。6、根據權利要求1或2所述的導熱阻燃液體硅橡膠，其特征在于所述的炔醇類固化抑制劑為3-甲基-已炔基-3-醇、3，5-二甲基-1-已炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇或2-苯基-3-丁炔基-2-醇。7、一種制備權利要求1所述的導熱阻燃液體硅橡膠的方法，其特征在于它包括以下步驟a)、在捏合機中加入25t:時聚合粘度為5005000mPa.s的乙烯基封端的有機聚硅氧烷、25。C時聚合粘度為1000050000mPa.s的乙烯基封端的有機聚硅氧烷、垸基二硅氮烷和蒸餾水，捏合均勻；b)、加入AW)3粉末和A1(0H)3粉末，捏合成團后繼續在室溫下捏合1小時；c)、升溫至15(TC恒溫捏合1小時；d)、在15(TC真空條件下捏合2小時，停止真空，降溫至12(TC捏合均勻后制得基膠；e)、在基膠中加入含氫聚硅氧烷、加成固化催化劑和醇類固化抑制劑，攪拌均勻后升溫至8015(TC硫化，得到導熱阻燃液體硅橡膠。8、根據權利要求7所述的導熱阻燃液體硅橡膠的制備方法，其特征在于步驟b中的A1A粉末和Al(0H)3粉末混合均勻后分批加入，加入間隔不少于5分鐘。9、根據權利要求7所述的導熱阻燃液體硅橡膠的制備方法，其特征在于步驟d中真空條件為表壓0.0腦pa。10、根據權利要求7所述的導熱阻燃液體硅橡膠的制備方法，其特征在于步驟e中加入的加成固化催化劑和醇類固化抑制劑的比例為40:1。全文摘要本發明公開了一種導熱阻燃液體硅橡膠，它包括以下重量份的組分10～40份25℃時聚合粘度為500～5000mPa.s的乙烯基封端的有機聚硅氧烷；10～40份25℃時聚合粘度為10000～50000mPa.s的乙烯基封端的有機聚硅氧烷，1～5份的含氫聚硅氧烷，其中R是甲基、乙基、丙基或丁基，2～8份的烷基二硅氮烷，20～50份平均粒徑5～20微米的表面疏水Al₂O₃粉末，10～50份平均粒徑5～20微米的Al(OH)₃粉末，0.3～2份的加成固化催化劑，0.01～0.06份的炔醇類固化抑制劑，0.5～2份的蒸餾水，通過加成型熱硫化方式制取，生產過程中不產生有毒物質或刺激性氣體，硫化速度快，符合節能降耗及環保要求。產品儲存穩定性好，粘度適中操作性好，集導熱、絕緣、阻燃性能于一身，性價比高。文檔編號C08L83/00GK101168620SQ20071003008公開日2008年4月30日申請日期2007年9月4日優先權日2007年9月4日發明者芳陳申請人:廣州兆舜化工材料有限公司