本發(fā)明涉及熱界面材料，尤其是涉及一種低成本高性能導(dǎo)熱硅脂及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著電子產(chǎn)品的小型化和集成化發(fā)展，對電子元器件的散熱要求越來越高。元器件的高工作溫度會降低設(shè)備的壽命和性能。導(dǎo)熱硅脂通過增強熱源與散熱器之間的熱傳導(dǎo)，有效降低元器件的工作溫度，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，廣泛用于電子設(shè)備的熱管理系統(tǒng)。

2、導(dǎo)熱填料是決定導(dǎo)熱硅脂性能的關(guān)鍵因素。目前高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱硅脂多采用石墨粉、碳納米管等高導(dǎo)熱填料，然而這些材料的制備工藝復(fù)雜，價格昂貴，且絕緣性能有限，此外這類材料在實現(xiàn)高填充量時也面臨挑戰(zhàn)。一些導(dǎo)熱硅脂通過增加導(dǎo)熱填料的填充量來提升熱導(dǎo)率，但這種方法往往導(dǎo)致導(dǎo)熱硅脂的粘度顯著增加，使得涂覆過程變得困難，且容易發(fā)生干化、開裂等問題。為改善潤濕性，部分導(dǎo)熱硅脂采用改性有機硅烷或?qū)μ盍线M(jìn)行表面處理，但這些方法通常需要特殊的改性工藝，流程復(fù)雜且成本較高，難以廣泛推廣。

3、因此，開發(fā)一種具有高導(dǎo)熱性、低成本、且綜合性能優(yōu)異的導(dǎo)熱硅脂，以滿足日益增長的市場需求，顯得尤為重要。這類導(dǎo)熱硅脂不僅需要在導(dǎo)熱性能上有所突破，還要兼顧粘度控制、絕緣性能以及制備工藝的簡化，才能真正滿足電子設(shè)備、光電器件等領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種低成本高性能導(dǎo)熱硅脂及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明的導(dǎo)熱硅脂一方面熱導(dǎo)率高，粘度適中，具有優(yōu)異的觸變性和低滲油率，表現(xiàn)出良好的綜合性能，另一方面制備工藝簡便，所用原料廉價易得且無需特殊處理，生產(chǎn)成本低。相較于目前市場上常見的熱導(dǎo)率為6w/m·k的導(dǎo)熱硅脂，本發(fā)明的導(dǎo)熱硅脂熱導(dǎo)率可達(dá)8.50w/m·k，具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，能夠滿足市場日益增長的需求。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種低成本高性能導(dǎo)熱硅脂，包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：

4、硅油：1-200份，導(dǎo)熱填料a：0-1000份，導(dǎo)熱填料b：0-1000份，導(dǎo)熱填料c：1-500份，導(dǎo)熱填料d：1-500份，導(dǎo)熱填料e：0-200份，導(dǎo)熱填料f：0-200份，偶聯(lián)劑：1-20份。

5、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，低成本高性能導(dǎo)熱硅脂包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：

6、硅油：80-100份，導(dǎo)熱填料a：500-700份，導(dǎo)熱填料c：200-300份，導(dǎo)熱填料d：100-200份，導(dǎo)熱填料e：0-100份，導(dǎo)熱填料f：0-100份，偶聯(lián)劑：15-20份。

7、優(yōu)選的，低成本高性能導(dǎo)熱硅脂包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：

8、硅油：80-100份，導(dǎo)熱填料a：590-610份，導(dǎo)熱填料c：230-250份，導(dǎo)熱填料d：150-170份，導(dǎo)熱填料e：90-110份，導(dǎo)熱填料f：90-110份，偶聯(lián)劑：17-18份。

9、優(yōu)選的，低成本高性能導(dǎo)熱硅脂包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：

10、硅油：80-100份，導(dǎo)熱填料a：590-610份，導(dǎo)熱填料c：230-250份，導(dǎo)熱填料d：150-170份，偶聯(lián)劑：17-18份。

11、進(jìn)一步優(yōu)選的，低成本高性能導(dǎo)熱硅脂包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：

12、硅油：90份，導(dǎo)熱填料a：600份，導(dǎo)熱填料c：240份，導(dǎo)熱填料d：160份，導(dǎo)熱填料e：100份，導(dǎo)熱填料f：100份，偶聯(lián)劑：17.5份。

13、進(jìn)一步優(yōu)選的，低成本高性能導(dǎo)熱硅脂包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料制備得到：

14、硅油：90份，導(dǎo)熱填料a：600份，導(dǎo)熱填料c：240份，導(dǎo)熱填料d：160份，偶聯(lián)劑：17.5份。

15、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述硅油為二甲基硅油、含氫硅油、苯甲基硅油、羥基硅油或乙烯基硅油中的一種或兩種以上的組合；所述硅油25℃下的粘度范圍100-2000mpa·s。

16、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，導(dǎo)熱填料a、b、c、d、e、f各分別選自氧化鋁、氧化鋅、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、鋁粉、銅粉、氮化鋁或金剛石中的一種或兩種以上的組合；導(dǎo)熱填料a、b、c、d、e、f之間相同或不同。

17、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，導(dǎo)熱填料a的d50粒徑：100μm≤d50≤200μm，導(dǎo)熱填料b的d50粒徑：20μm≤d50＜100μm，導(dǎo)熱填料c的d50粒徑：5μm≤d50＜20μm，導(dǎo)熱填料d的d50粒徑：2.5μm≤d50＜5μm，導(dǎo)熱填料e的d50粒徑：1μm≤d50＜2.5μm，導(dǎo)熱填料f的d50粒徑：50nm≤d50≤200nm。

18、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，導(dǎo)熱填料a、b、c、d、e、f的形狀為球形狀、類球形狀或片形狀的一種或兩種以上的組合。

19、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑；優(yōu)選的，偶聯(lián)劑為丙基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或兩種以上的組合。

20、上述低成本高性能導(dǎo)熱硅脂的制備方法，包括步驟：

21、將硅油、偶聯(lián)劑、導(dǎo)熱填料a、導(dǎo)熱填料b、導(dǎo)熱填料c、導(dǎo)熱填料d、導(dǎo)熱填料e、導(dǎo)熱填料f充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；然后?jīng)研磨、充分?jǐn)嚢杌旌系玫降统杀靖咝阅軐?dǎo)熱硅脂。

22、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，低成本高性能導(dǎo)熱硅脂的制備方法包括步驟：

23、s1.將硅油與偶聯(lián)劑加入行星式離心混料機中；

24、s2.將導(dǎo)熱填料a、導(dǎo)熱填料b、導(dǎo)熱填料c、導(dǎo)熱填料d、導(dǎo)熱填料e、導(dǎo)熱填料f依次加入行星式離心混料機中，每加入一種填料攪拌5-15min；

25、s3.將上述步驟s2所得混合物轉(zhuǎn)移到三輥研磨機中研磨1-3遍；

26、s4.將上述步驟s3研磨所得的混合物從三輥研磨機轉(zhuǎn)移到行星式離心混料機中，在真空環(huán)境下攪拌20-30min；最終得到低成本高性能導(dǎo)熱硅脂。

27、優(yōu)選的，s2中攪拌速率為800-1600r/min；

28、優(yōu)選的，s4中攪拌速率為1000-2000/min，真空度保持在-0.092～-0.098mpa。

29、上述低成本高性能導(dǎo)熱硅脂在電子元器件散熱中的應(yīng)用。

30、本發(fā)明的技術(shù)特點及有益效果如下：

31、本發(fā)明以添加大粒徑導(dǎo)熱填料a為主，利用其較大的接觸面積，能夠更好地橋接導(dǎo)熱填料之間的空隙，形成高效的熱傳導(dǎo)路徑，從而有效減少接觸熱阻，提高整體導(dǎo)熱性。相比于小粒徑填料，大粒徑填料具備較低的比表面積和界面相互作用力，能防止硅脂粘度過高，同時優(yōu)化觸變性，從而保持其良好的涂覆性和操作性。此外，大粒徑填料a制備簡單，易獲得且價格低廉，極大降低了導(dǎo)熱硅脂的制備成本。

32、本發(fā)明通過精確設(shè)計多級粒徑尺寸的導(dǎo)熱填料配比，使填料能夠自適應(yīng)地填充空氣間隙，在硅油中形成更為密集的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，從而顯著降低產(chǎn)品的熱阻，極大提升了導(dǎo)熱系數(shù)。在保證高填充率的同時，產(chǎn)品仍保持適宜的粘度和觸變性。導(dǎo)熱填料的粒徑尺寸、填料之間的配比及其用量是影響本發(fā)明性能的關(guān)鍵因素。若粒徑選擇或搭配不當(dāng)，填料不易分散，且間隙無法有效填充，導(dǎo)熱路徑會出現(xiàn)不連續(xù)的情況，導(dǎo)致熱阻增加，進(jìn)而降低導(dǎo)熱性能。同時，不合適的填料配比會導(dǎo)致導(dǎo)熱填料在導(dǎo)熱硅脂中分布不均，產(chǎn)生導(dǎo)熱“短路”或“斷路”，顯著削弱導(dǎo)熱效果。此外，填料用量過多會使導(dǎo)熱硅脂粘度過高，硅油無法充分填充填料間隙，影響材料的流動性和熱導(dǎo)率；填料用量不足則無法形成足夠的導(dǎo)熱路徑，導(dǎo)致導(dǎo)熱效率下降。

33、本發(fā)明的制備流程簡單，操作便捷，所選原料易得且價格低廉，有助于在成本可控的前提下，顯著提升產(chǎn)品的整體性能，適合大規(guī)模生產(chǎn)并滿足市場需求。原料的選擇直接影響硅脂的導(dǎo)熱性、機械性能、耐溫性及成本，如果原料選擇不當(dāng)，會導(dǎo)致硅脂的熱穩(wěn)定性和耐久性下降，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品的操作性和安全性。

34、本發(fā)明的核心在于精確控制導(dǎo)熱填料的粒徑、配比和用量，結(jié)合合理的原料選擇和搭配，通過優(yōu)化制備工藝，以較低成本生產(chǎn)出具備高導(dǎo)熱系數(shù)和優(yōu)異綜合性能的導(dǎo)熱硅脂。通過優(yōu)化這些關(guān)鍵條件，本發(fā)明在未加入石墨粉、碳納米管等高導(dǎo)熱填料的情況下，仍能通過常規(guī)制備工藝，得到熱導(dǎo)率高達(dá)8.50w/m·k的導(dǎo)熱硅脂。該導(dǎo)熱硅脂不僅具有優(yōu)秀的導(dǎo)熱性能，還具有適宜的流動性和觸變性，滲油率低，粘度適中，且不易出現(xiàn)干化和開裂問題，展現(xiàn)出極高的應(yīng)用價值。