專利名稱：一種導熱填料的表面處理方法及應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及導熱材料領域，具體涉及一種導熱填料的表面處理方法，及其用于制備優異性能導熱硅膠片的應用。
背景技術：
目前國內生產的導熱硅膠片存在兩個突出的問題:要么是導熱系數不夠高，特別是在導熱絕緣材料方面顯得更加突出；要么是導熱硅膠片的硬度過高，達不到國外產品的柔軟度。影響這兩個問題的主要方面是導熱填料的添加使用量，但是這兩個問題又是一個矛盾體。要提高導熱系數就要多添加導熱填料，結果是導熱系數提高了，但是導熱片的硬度卻提高了，柔軟度下降了 ；反過來要提高導熱片的柔軟度就必須少添加導熱填料，那么導熱系數就會下降。通過對導熱填料進行表面處理可以有效地平衡這一矛盾體，在一定范圍能夠達到提高導熱系數而不會降低材料的柔軟度，甚至能夠降低柔軟度。無機填料的表面處理一般都是使用偶聯劑來做表面處理劑的，偶聯劑是指能改善填料與高分子材料之間界面特性的一類物質。其分子結構種存在兩種官能團:一種官能團可與高分子基體發生化學反應或至少有好的相容性；另一種官能團可與無機填料形成化學鍵。偶聯劑可以改善高分子材料與填料之間的界面性能，提高界面的粘合性，改善填充或增強后的高分子材料的性能。目前常用于填料處理的偶聯劑主要有:硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑等，應用最為廣泛的當屬硅烷偶聯劑。偶聯劑處理導熱材料的方法可分為:干法處理和濕法處理。干法處理一般是直接把處理劑與無機填料混合，然后再與有機載體混合，甚至就直接把處理劑、無機填料和有機載體混合，這種處理方法比較簡單，但是處理的效果也相對較差。濕法處理是把處理劑溶解于有機溶劑中形成一定濃度的有機處理液，然后再把無機填料加入有機處理液中，經過一定時間的處理后，過濾出無機填料，然后再烘干填料，最后才把無機填料添加到有機載體中。濕法處理的工藝和過程都比較復雜，但是其處理效果要優于干法處理。
發明內容
本發明的目的是針對上述不足，提供一種導熱填料的表面處理方法，采用硅烷偶聯劑作為表面處理劑，運用濕法處理法，將硅烷偶聯劑制成稀溶液，以利于與被處理表面進行充分接觸。本發明的目的還在于提供該導熱填料制備導熱硅膠片的應用。本發明為實現上述目的所采用技術方案為:—種導熱填料的表面處理方法，其包括以下步驟:(I)按比例分別稱取硅烷偶聯劑、有機溶劑和蒸餾水，其中所述的有機溶劑為95%乙醇、無水乙醇或異丙醇；(2)將步驟(I)所稱取的有機溶劑和蒸餾水，依次加入硅烷偶聯劑中，攪拌混合均勻后，滴入酸溶液，將混合溶液PH值調至3.5 5.5，然后在25°C條件下靜置5 30分鐘，備用;(3)稱取導熱填料，將步驟(2)制備的混合溶液加熱至50 80°C，并保持溫度，將導熱填料加入到混合溶液中，回流攪拌2 6小時后，濾出導熱填料；(4)將步驟(3)濾出的導熱填料放入烤箱中，在80 120°C條件下，烘烤2 6小時，得到經表面處理的導熱填料。所述各組份按以下重量百分比稱取:
導熱填料49% 56%
硅烷偶聯劑0.5% 1.5%
有機溶劑40% 49%
蒸餾水0.5% 3%。所述的娃燒偶聯劑為16燒基二甲氧基娃氧燒、12燒基二甲氧基娃氧燒、8燒基二甲氧基硅氧烷、KH560、KH570、KH792、A151、A171 中的一種。所述的導熱填料是金屬粉末、金屬氧化物、氮化物其中的一種或幾種。所述的金屬粉末為銀粉、鋁粉或銅粉，金屬氧化物為氧化鎂、氧化鋁或氧化鋅，氮化物為氮化鋁、氮化硼或氮化硅。所述導熱填料的應用，以下組份按質量份數比例，將18份粘度為400mPa.S的乙烯基硅油，加入80份處理過的導熱填料中，攪拌均勻，然后依次加入0.1份抑制劑、1.6份交聯劑和0.3份催化劑，混合均勻后真空脫泡，然后放在模具中，在150°C條件下硫化成型，制得導熱硅膠片。所述的抑制劑為50%的乙炔環己醇溶液。所述的交聯劑為0.1 %含氫娃油和0.2%含氫娃油的混合液。所述的催化劑為的鉬金催化劑。由于應用的有機載體是硅橡膠，所以本發明主要是采用硅烷偶聯劑作為表面處理齊U，處理方法選用濕法處理。硅烷偶聯劑是以下式所表示的一類有機硅化合物，其特點是分子中具有2種以上不同的反應基團。通式:Y-R-Si_X3R:燒基或芳基；X:甲氧基、乙氧基、氣基等；Y:有機反應基(乙稀基、環氧基、氣基、疏基等)。X所表示的水解性基團能與有機材料化學結合，故硅烷偶聯劑在無機材料和有機材料的界面起著橋梁作用，因而被廣泛用于復合材料的改性。濕法處理法需將 硅烷偶聯劑酸成稀溶液，以利與被處理表面進行充分接觸。所用溶劑多為水、醇或水醇混合物，并以不含氟離子的水及價廉無毒的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基硅烷外，由其他硅烷配制的溶液均需加入醋酸作水解催化劑，并將pH值調至3.5-5.5。長鏈烷基及苯基硅烷由于穩定性較差，不宜配成水溶液使用。為了達到較好的處理效果，需要先讓偶聯劑水解一定的時間后在把無機填料加入有機稀溶液中處理一定時間。在實際應用過程中，處理劑的種類、處理劑的濃度、處理的溫度、處理的時間以及干燥的溫度都會影響到無機填料的處理效果。本發明直接把處理過的導熱填料應用在導熱硅橡膠的生產中，通過對比導熱硅橡膠的硬度和導熱系數來檢驗處理的效果，導熱硅橡膠的導熱系數越高、硬度越低就說明處理的效果越好。本發明的有益效果是:本發明采用硅烷偶聯劑作為表面處理劑，運用濕法處理法，將硅烷偶聯劑制成稀溶液，以利于與被處理表面進行充分接觸。采用該方法處理的導熱填料所制得的導熱硅膠片，導熱系數更高，硬度系數更低，且不會應為某一系數的升高，而使另一系數降低，綜合性能好。本發明提供的方法及產品，易于生產，且可降低生產成本，同時，降低有害物質的排放，有利于環保。
具體實施例方式實施例1:本實施例提供的導熱填料的表面處理方法，其包括以下步驟:(I)按比例分別稱取硅烷偶聯劑、有機溶劑和蒸餾水，其中所述的有機溶劑為95%乙醇、無水乙醇或異丙醇；(2)將步驟(I)所稱取的有機溶劑和蒸餾水，依次加入硅烷偶聯劑中，攪拌混合均勻后，滴入酸溶液，將混合溶液PH值調至3.5 5.5，然后在25°C條件下靜置5 30分鐘，備用;(3)稱取導熱填料，將步驟(2)制備的混合溶液加熱至50 80°C，并保持溫度，將導熱填料加入到混合溶液中，回流攪拌2 6小時后，濾出導熱填料；(4)將步驟(3)濾出的導熱填料放入烤箱中，在80 120°C條件下，烘烤2 6小時，得到經表面處理的導熱填料。所述各組份按以下 重量百分比稱取:
導熱填料49% 56%
硅烷偶聯劑0.5% 1.5% 有機溶劑40% 49%
蒸饋水0.5% 3%。所述的娃燒偶聯劑為16燒基二甲氧基娃氧燒、12燒基二甲氧基娃氧燒、8燒基二甲氧基硅氧烷、KH560、KH570、KH792、A151、A171 中的一種。所述的導熱填料是金屬粉末、金屬氧化物、氮化物其中的一種或幾種。所述的金屬粉末為銀粉、鋁粉或銅粉，金屬氧化物為氧化鎂、氧化鋁或氧化鋅，氮化物為氮化鋁、氮化硼或氮化硅。上述導熱填料的應用，以下組份按質量份數比例，將18份粘度為400mPa.S的乙烯基硅油，加入80份處理過的導熱填料中，攪拌均勻，然后依次加入0.1份抑制劑、1.6份交聯劑和0.3份催化劑，混合均勻后真空脫泡，然后放在模具中，在150°C條件下硫化成型，制得導熱硅膠片，該產品導熱性能優異。所述的抑制劑為50%的乙炔環己醇溶液。所述的交聯劑為0.1%含氫硅油和0.2%含氫硅油的混合液。
所述的催化劑為的鉬金催化劑。實施例2:本實施例提供一種導熱填料的表面處理方法及應用，其方法步驟與實施例I基本相同，其不同之處在于:導熱填料的表面處理方法，其包括以下步驟:(I)稱取16烷基三甲氧基硅氧烷2g、95%乙醇196g，蒸餾水2g ；(2)將步驟⑴所稱取的95%乙醇和蒸餾水，依次加入16烷基三甲氧基硅氧烷中，攪拌混合均勻后，滴入冰醋酸稀溶液，將混合溶液PH值調至5.5，然后在25°C條件下靜置20分鐘，備用；(3)稱取200g中位粒徑45微米和5微米的氧化鋁，按質量比6: 4混合，將步驟
(2)制備的混合溶液加熱至60°C，并保持溫度，將氧化鋁混合物加入到混合溶液中，回流攪拌2小時后，濾出氧化鋁混合物；(4)將步驟(3)濾出的氧化鋁混合物放入烤箱中，在120°C條件下，烘烤3小時，得到經表面處理的導熱填料。根據上述的經表面處理的導熱填料的應用，以下組份按質量份數比例，將18份粘度為400mPa.S的乙烯基硅油，加入80份處理過的導熱填料中，攪拌均勻，然后依次加入0.05份50%的乙炔環己醇溶液作為抑制劑、0.7份0.1 %含氫硅油和0.9份0.2%含氫硅油作為交聯劑和0.3份5000ppm的鉬金催化劑，混合均勻后真空脫泡，然后放在模具中，在150°C條件下硫化成型，制得導熱硅膠片。實施例3:本實施例提供的導熱填料的表面處理方法及應用，其方法步驟與實施例1、2基本相同，其不同之處在于:導熱填料的表面處理方法，其包括以下步驟:(I)稱取KH7924g、無水乙醇146g，蒸餾水IOg ；(2)將步驟(I)所稱取的無水乙醇和蒸餾水，依次加入KH792中，攪拌混合均勻后，滴入冰醋酸稀溶液，將混合溶液PH值調至4.8，然后在25°C條件下靜置10分鐘，備用；(3)稱取200g氮化鋁，將步驟(2)制備的混合溶液加熱至50°C，并保持溫度，將氮化鋁加入到混合溶液中，回流攪拌6小時后，濾出氮化鋁；(4)將步驟(3)濾出的氮化鋁放入烤箱中，在110°C條件下，烘烤2小時，得到經表面處理的導熱填料。根據上述的經表面處理的導熱填料的應用，以下組份按質量份數比例，將18份粘度為400mPa.S的乙烯基硅油，加入80份處理過的導熱填料中，攪拌均勻，然后依次加入
0.05份50%的乙炔環己醇溶液作為抑制劑、0.7份0.1 %含氫硅油和0.9份0.2%含氫硅油作為交聯劑和0.3份5000ppm的鉬金催化劑，混合均勻后真空脫泡，然后放在模具中，在150°C條件下硫化成型，制得導熱硅膠片。實施例4:本實施例提供一種導熱填料的表面處理方法及應用，其方法步驟與實施例1、2、3基本相同，其不同之處在于:導熱填料的表面處理方法，其包括以下步驟:(I)稱取12燒基二甲氧基娃氧燒3g、異丙醇192g,蒸懼水5g ；(2)將步驟⑴所稱 取的異丙醇和蒸餾水，依次加入12烷基三甲氧基硅氧烷中，攪拌混合均勻后，滴入稀硫酸，將混合溶液PH值調至3.5，然后在25°C條件下靜置30分鐘，備用；(3)稱取200g氧化鎂，將步驟(2)制備的混合溶液加熱至80°C，并保持溫度，將氧化鎂加入到混合溶液中，回流攪拌3小時后，濾出氧化鎂；(4)將步驟(3)濾出的氧化鎂放入烤箱中，在100°C條件下，烘烤5小時，得到經表面處理的導熱填料。根據上述的經表面處理的導熱填料的應用，以下組份按質量份數比例，將18份粘度為400mPa.S的乙烯基硅油，加入80份處理過的導熱填料中，攪拌均勻，然后依次加入
0.05份50%的乙炔環己醇溶液作為抑制劑、0.7份0.1 %含氫硅油和0.9份0.2%含氫硅油作為交聯劑和0.3份5000ppm的鉬金催化劑，混合均勻后真空脫泡，然后放在模具中，在150°C條件下硫化成型，制得導熱硅膠片。實施例5:本實施例提供一種導熱填料的表面處理方法及應用，其方法步驟與實施例1、2、3、4基本相同,其不同之處在于:導熱填料的表面處理方法，其包括以下步驟:(I)稱取 KH5604g、95% 乙醇 196g,蒸懼水 2g ;(2)將步驟⑴所稱取的95%乙醇和蒸餾水，依次加入KH560中，攪拌混合均勻后，滴入稀鹽酸，將混合溶液pH值調至4.0，然后在25°C條件下靜置5分鐘，備用；(3)稱取200g中位粒徑45微米和5微米的氧化鋁，按質量比6: 4混合，將步驟
(2)制備的混合溶液加熱至70°C，并保持溫度，將氧化鋁混合物加入到混合溶液中，回流攪拌4小時后，濾出氧化鋁混合 物；
(4)將步驟(3)濾出的氧化鋁混合物放入烤箱中，在80°C條件下，烘烤6小時，得到經表面處理的導熱填料。根據上述的經表面處理的導熱填料的應用，以下組份按質量份數比例，將18份粘度為400mPa.S的乙烯基硅油，加入80份處理過的導熱填料中，攪拌均勻，然后依次加入
0.05份50%的乙炔環己醇溶液作為抑制劑、0.7份0.1 %含氫硅油和0.9份0.2%含氫硅油作為交聯劑和0.3份5000ppm的鉬金催化劑，混合均勻后真空脫泡，然后放在模具中，在150°C條件下硫化成型，制得導熱硅膠片。對比例:將18份粘度為400mPa-S的乙烯基硅油，加入80份未處理過的導熱填料中，攪拌均勻，然后依次加入0.05份50%的乙炔環己醇溶液作為抑制劑、0.7份0.1%含氫硅油和0.9份0.2%含氫硅油作為交聯劑和0.3份5000ppm的鉬金催化劑，混合均勻后真空脫泡，然后放在模具中，在150°C條件下硫化成型，制得對比導熱硅膠片。實驗結果對比如表I所示，本發明產品性能明顯優異于對比例:表I實施例2至5及對比例導熱系數與硬度參數
權利要求
1.一種導熱填料的表面處理方法，其特征在于，其包括以下步驟: (1)按比例分別稱取硅烷偶聯劑、有機溶劑和蒸餾水，其中所述的有機溶劑為95%乙醇、無水乙醇或異丙醇； (2)將步驟(I)所稱取的有機溶劑和蒸餾水，依次加入硅烷偶聯劑中，攪拌混合均勻后，滴入酸溶液，將混合溶液PH值調至3.5 5.5，然后在25 °C條件下靜置5 30分鐘，備用； (3)稱取導熱填料，將步驟(2)制備的混合溶液加熱至50 80°C，并保持溫度，將導熱填料加入到混合溶液中，回流攪拌2 6小時后，濾出導熱填料； (4)將步驟(3)濾出的導熱填料放入烤箱中，在80 120°C條件下，烘烤2 6小時，得到經表面處理的導熱填料。
2.根據權利要求1所述的導熱填料的表面處理方法，其特征在于，所述各組份按以下重量百分比稱取:導熱填料49% 56%硅烷偶聯劑0.5% 1.5%有機溶劑40% 49%蒸餾水0.5% 3%。
3.根據權利要求1所述的 導熱填料的表面處理方法，其特征在于，所述的硅烷偶聯劑為16烷基三甲氧基硅氧烷、12烷基三甲氧基硅氧烷、8烷基三甲氧基硅氧烷、KH560、KH570、KH792、A151、A171 中的一種。
4.根據權利要求1所述的導熱填料的表面處理方法，其特征在于，所述的酸溶液為冰醋酸、鹽酸或硫酸的稀溶液。
5.根據權利要求1所述的導熱填料的表面處理方法，其特征在于，所述的導熱填料是金屬粉末、金屬氧化物、氮化物其中的一種或幾種。
6.根據權利要求5所述的導熱填料的表面處理方法，其特征在于，所述的金屬粉末為銀粉、鋁粉或銅粉，金屬氧化物為氧化鎂、氧化鋁或氧化鋅，氮化物為氮化鋁、氮化硼或氮化硅。
7.一種根據權利要求1至6之一所述導熱填料的應用，其特征在于，以下組份按質量份數比例，將18份粘度為400mPa.S的乙烯基硅油，加入80份處理過的導熱填料中，攪拌均勻，然后依次加入0.1份抑制劑、1.6份交聯劑和0.3份催化劑，混合均勻后真空脫泡，然后放在模具中，在150°C條件下硫化成型，制得導熱硅膠片。
8.根據權利要求7所述導熱填料的應用，其特征在于，所述的抑制劑為50%的乙炔環己醇溶液。
9.根據權利要求7所述導熱填料的應用，其特征在于，所述的交聯劑為0.1 %含氫硅油和0.2%含氫硅油的混合液。
10.根據權利要求7所述導熱填料的應用，其特征在于，所述的催化劑為的鉬金催化劑。
全文摘要
本發明公開了一種導熱填料的表面處理方法，其特征在于，其包括以下步驟(1)分別稱取硅烷偶聯劑、有機溶劑和蒸餾水；(2)將有機溶劑和蒸餾水，依次加入硅烷偶聯劑中，攪拌混合均勻后，滴入酸溶液，將混合溶液pH值調至3.5～5.5，然后在25℃條件下靜置5～30分鐘，備用；(3)稱取導熱填料，將制備的混合溶液加熱至50～80℃，并保持溫度，將導熱填料加入到混合溶液中，回流攪拌2～6小時后，濾出導熱填料；(4)將濾出的導熱填料放入烤箱中，在80～120℃條件下，烘烤2～6小時，得到經表面處理的導熱填料。本發明還公開了該導熱填料制備制得導熱硅膠片的應用，該硅膠片導熱性能優異，綜合性能好。
文檔編號C09C1/00GK103087556SQ20121059338
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者張安洪, 劉燕鋒 申請人:東莞市萬鈞化工新材料科技有限公司