用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及一種加成型硅橡膠添加劑，尤其涉及一種用于提高加成型硅橡膠導熱 性的添加劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國電子工業的飛速發展，電子產品的散熱（導熱）問題日益突出，對導熱材 料的要求也日益提高。由于電子產品對高分子導熱材料有絕緣(不導電）的要求，因此高分 子導熱材料為了提高導熱系數，就不能添加導熱系數很高的金屬粉，只能添加不導電導熱 系數較低的無機材料粉和金屬氧化物粉(例如：碳化硅，氧化硅，三氧化二鋁等)。而這些粉 體的添加，勢必降低高分子的物理性能，如抗拉強度，抗撕強度，從而使高分子導熱材料因 為力學性能下降而失去實際使用價值。同時這些粉體的添加也會增加高分子導熱材料的粘 度，從而使其粘度過大而造成高分子導熱材料失去流動性，造成使用的困難。即這些導熱粉 體的添加會給加成型硅橡膠帶來以下缺點：（1)降低有機硅橡膠的機械強度；（2)增加有機 硅橡膠基料的粘度，使膠料在固化前粘度太大，從而造成膠料失去實際使用性能。
【發明內容】
[0003] 本申請提供一種用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加劑及其制備方法，解決了現 有技術中存在的添加導熱粉會導致加成型硅橡膠機械強度降低的問題。
[0004] 提供一種既能提高導熱系數又不增加高分子導熱材料粘度的方法就是本發明的 一個宗旨。眾所周知：（1)熱能的傳輸主要是通過電子、光子和聲子等熱荷載者來傳輸；（2) 這三種熱能荷載者中以電子的傳熱效果是最好的。這也是金屬材料的傳熱效果遠高于非金 屬(主要是靠聲子來傳熱)的原因。基于此，若是在有機硅的硅氧之鏈上能接枝上金屬基團， 那么有機硅橡膠的傳熱效果應該有改善。選擇金屬"鋁"比較適合：一是"鋁"本身的導熱 效果也不錯，優于易于硅氧鏈接枝的其他"金屬"原子，如錫、鈦等；二是導熱硅橡膠中所添 加的導熱粉無非是三氧化二鋁、氮化硅、碳化硅、氧化鎂等材料，且以三氧化二鋁為最常用， 而三氧化二鋁與硅氧之鏈上接枝的"金屬鋁"基團還是有相互作用而不是相互排斥的效果。 通過在其加成型硅橡膠的硅氧鏈上接枝上"金屬"基因。特別是在有機硅橡膠中，接枝"金 屬鋁"基團，使之與硅橡膠中添加導熱粉體三氧化鋁中的鋁元素相互作用，提高有機硅橡 膠的導熱效果，從而達到提高有機硅橡膠的導熱系數。
[0005] 根據本申請的第一方面，本申請提供了一種用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加 劑的制備方法，包括以下步驟： (1) 將一定量的鋁酸酯放入反應瓶中，在攪拌條件下升溫到60°C ~70°C，滴加計量為鋁 酸酯I. 0~3. 0倍摩爾量的水，后在60°C ~70°C的條件下反應4~6個小時； (2) 后在（1)制得的反應物中加入計量為鋁酸酯0.2~1.0倍摩爾量的乙烯基硅烷偶聯 劑，在攪拌條件下加入有機酸，在攪拌條件下升溫到140°C~150°C反應4~6小時； (3) 后降溫到90°C - 100°C，脫除小分子雜質，制得添加劑。
[0006] 根據本申請的第二方面，本申請提供一種用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加 劑，其中添加劑由上述制備方法制備而得。
[0007] 本申請的有益效果是：通過往加成型硅橡膠加入通過本申請的制備方法制備而得 的添加劑，提高了加成型硅橡膠材料的導熱性且不影響其機械強度。
【具體實施方式】
[0008] 下面通過【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0009] 本申請制備的添加劑由于硅氧主鏈上接枝有鋁基因，可提高導熱效果；同時主鏈 帶有用于加成反應的乙烯/丙烯基基團，乙烯/丙烯基基團可與加成型硅橡膠進行加成反 應，從而制備網狀結構硅橡膠。
[0010] 本申請提到的導熱系數越高，硅橡膠導熱性越好。導熱系數提高率是加成型硅橡 膠在加入添加劑前后導熱系數提高的百分率。
[0011] 本申請將一定量的鋁酸酯放入反應瓶中。在攪拌條件下升溫到60°c ~70°C。滴加 計量為鋁酸酯1~3倍摩爾量的水，在40分鐘內滴完，之后在60°C ~70°C的條件下反應4~6 小時。在上述反應物中加入計量為鋁酸酯0. 2~1倍摩爾量的的乙烯基硅烷偶聯劑，在攪拌 條件下逐步加入有機酸，在攪拌條件下升溫到140°C ~150°C反應4~6小時，之后降溫到 90°C~100°C，減壓脫除小分子雜質，最后制得本申請的用于提高加成型硅橡膠導熱性的添 加劑。
[0012] 其中，鋁酸酯選用市售鋁酸酯，為鋁酸三異丙酯或鋁酸三異丁酯；乙烯基硅烷偶聯 劑選用市售的型號為A-151或A-171的乙烯基硅烷偶聯劑；有機酸作為催化劑，為市售的甲 酸或乙酸。
[0013] 實施例一：一種用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加劑的制備方法，包括以下步 驟： 在500ml三口瓶中加入297克(摩爾量為I. 5 mol)鋁酸三異丁酯，升溫到60°C之后， 在攪拌條件滴加27克(摩爾量為1.5 mol)水，在40分鐘內滴完。并在60°C下反應6小時； 在上述反應物中加入57克(摩爾量為0. 3 mol)乙條基硅烷偶聯劑，在上述物料加完之后反 應10分鐘，后再加入4克（0.06 mol)乙酸，之后在攪拌下升溫到140°C，在此條件下反應6 小時，降溫到90°C，最后減壓脫除小分子雜質，可制得添加劑。
[0014] 實施例二：一種用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加劑的制備方法，包括以下步 驟： 在500ml三口瓶中加入297克(摩爾量為I. 5 mol)鋁酸三異丁酯，升溫到70°C之后， 在攪拌條件滴加81克(摩爾量為4. 5 mol)水，在40分鐘內滴完。并在70°C下反應4小時； 在上述反應物中加入285克(摩爾量為I. 5mol)乙條基硅烷偶聯劑，在上述物料加完之后反 應15分鐘，后再加入13. 5克（0. 225mol)乙酸，之后在攪拌下升溫到150°C，在此條件下反 應4小時，降溫到KKTC，減壓脫除小分子雜質，可制得添加劑。
[0015] 實施例三：一種用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加劑的制備方法，包括以下步 驟： 在500ml三口瓶中加入297克(摩爾量為I. 5 mol)鋁酸三異丁酯，升溫到65°C之后， 在攪拌條件滴加36克(摩爾量為2 mol)水，在40分鐘內滴完。并在65°C下反應5小時； 在上述反應物中加入95克(摩爾量為0. 5 mol)乙條基硅烷偶聯劑，在上述物料加完之后反 應12分鐘，后再加入5克（0.08 mol)乙酸，之后在攪拌下升溫到140°C，在此條件下反應5 小時，降溫到95°C，減壓脫除小分子雜質，可制得添加劑。
[0016] 性能測試:本測試通過DRL - ΠΙ型熱流法導熱儀來測試樣品的導熱系數，萬能H&S 材料試驗機來測拉伸強度，將常用的道康寧公司的DC170加成型橡膠作為基膠，加入實施 例1-3制備的添加劑，測試結果如表1 ;將常用的國產的加成型硅橡膠作為基膠，加入實施 例1-3制備的添加劑，測試結果如表2。
[0017] 表 1
從表1和表2的測試結果可以看中，往100份的道康寧公司的DC170加成型橡膠或 國產的加成型硅橡膠加入2~8份實施例1-3任一項制得的添加劑，導熱系數明顯提高 16%-37. 5%，拉伸強度無變化，且黏度不影響加成型硅橡膠的進一步固化加工。
[0018] 以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發 明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【主權項】
1. 一種用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加劑的制備方法，其特征在于：包括以下步 驟： (1) 將一定量的鋁酸酯放入反應瓶中，在攪拌條件下升溫到60°C~70°C，滴加計量為鋁 酸酯I. 0~3.O倍摩爾量的水，后在60°C~70°C的條件下反應4~6個小時； (2) 后在（1)制得的反應物中加入計量為鋁酸酯0.2~1.O倍摩爾量的乙烯基硅烷偶聯 劑，在攪拌條件下加入有機酸，升溫到140°C~150°C反應4~6小時； (3) 降溫到90°C~100°C，脫除小分子雜質，制得添加劑。2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鋁酸酯為鋁酸三異丙酯或鋁酸 二異丁酯。3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述乙烯基硅烷偶聯劑為 乙烯基硅烷偶聯劑A-151或A-171。4. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述水滴加時間在40分鐘內。5. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述有機酸為甲酸或乙酸。6. 根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述有機酸的加入量為鋁酸酯、水和 乙烯基硅烷偶聯劑摩爾量總和的1%~3%。7. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述小分子雜質在減壓條件下脫除。8. -種用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加劑，其特征在于：所述添加劑根據權利要 求1-7任一項所述的制備方法制備而得。
【專利摘要】本申請公開了一種用于提高加成型硅橡膠導熱性的添加劑的制備方法，包括以下步驟：將一定量的鋁酸酯放入反應瓶中，在攪拌條件下升溫到60℃~70℃，滴加計量為鋁酸酯1~3倍摩爾量的水，后在60℃~70℃的條件下反應4~6個小時；在制得的反應物中加入計量為鋁酸酯0.2~1.0倍摩爾量的乙烯基硅烷偶聯劑，后在攪拌條件下加入有機酸，升溫到140℃~150℃反應4~6小時;降溫到90℃~100℃，脫除小分子雜質，制得添加劑。將該添加劑加入加成型橡膠，大大提高了其導熱性且不影響其機械強度等性能。
【IPC分類】C08K5/5425, C08L83/04
【公開號】CN104893295
【申請號】CN201510305059
【發明人】文正華
【申請人】深圳市富達瑞有機硅材料有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月6日