本發(fā)明涉及硅橡膠材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

硅橡膠是一種特種合成橡膠，以硅氧鍵為主鏈，而一般的橡膠是以碳-碳鍵為主鏈的結(jié)構(gòu)。由于其結(jié)構(gòu)的特殊性決定了它具有耐高溫、耐低溫、耐高電壓、耐臭氧老化、耐輻射性、耐侯、生理惰性、高透氣性、以及對潤滑油等介質(zhì)表現(xiàn)出優(yōu)異的化學(xué)惰性。此外，使用溫度范圍(-50～300℃)寬廣，彈性好、耐漏電起痕與電蝕損性能好，尤其是在其表面積污后仍具有良好的憎水性等特點。但是未填充的硅橡膠導(dǎo)熱性能很差，導(dǎo)熱率一般只有0.165W/(m·K)，通過填充導(dǎo)熱填料可提高其導(dǎo)熱性能。

硅橡膠是非結(jié)晶性材料，未補強的硅橡膠其物理機械性能較差，不能滿足實際應(yīng)用的要求，必須使用補強劑對其進行補強。中國專利CN 102757648 A公開了“一種導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料及其制備方法”，其使用最常用的氣相白炭黑或沉淀白炭黑作為補強材料，但是氣相白炭黑制備工藝復(fù)雜，價格昂貴，故選取一種價格適中的補強材料尤為必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)材合料及其制備方法，所述導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性，同時具有很好的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、阻燃性及力學(xué)性能，且制備方法簡單易行，易于實行工業(yè)化生產(chǎn)。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料，由以下重量份的原料組成：甲基乙烯基硅橡膠30-40份、納米凹凸捧土8-12份、導(dǎo)熱填料40-60份、聚四氟乙烯微粉2-4份、含氫硅油1-3份、硅烷偶聯(lián)劑0.4-0.6份、鈦酸酯偶聯(lián)劑1-1.5份、硫化劑0.5-1.5份、穩(wěn)定劑2-3份。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱填料氮化鋁、碳化硅、氮化硅的混合物。

優(yōu)選地，所述含氫硅油的含氫量為0.4-1.2％。

優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯。

優(yōu)選地，所述硫化劑為2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷或過氧化二異丙苯。

優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑為有機錫熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑的混合物。

導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱量：按比例稱取各原料；

(2)改性處理：將納米凹凸捧土配制為懸浮液，加入硅烷偶聯(lián)劑，調(diào)節(jié)pH至硅烷偶聯(lián)劑完全溶解，于50-60℃下攪拌2-3h后進行噴霧干燥，得包覆有一層硅烷偶聯(lián)劑的改性納米凹凸捧土；將導(dǎo)熱填料、穩(wěn)定劑混合均勻，得混合粉體，將鈦酸酯偶聯(lián)劑加入到乙醇溶液中，調(diào)節(jié)pH至鈦酸酯偶聯(lián)劑完全溶解，加入混合粉體，于50-60℃下攪拌1-2h后進行噴霧干燥，得表面包覆有一層鈦酸酯偶聯(lián)劑的改性混合粉體；

(3)混煉：將甲基乙烯基硅橡膠加到輥筒上，包輥后，先加入改性納米凹凸捧土，混煉至均勻；再加入改性混合粉體、含氫硅油、聚四氟乙烯微粉，混煉至均勻；然后加入硫化劑，混煉至均勻，薄通下片，即得硅橡膠混煉膠；將混煉好的硅橡膠放入模具中，冷壓充模后進行一段硫化，一段硫化成型后的樣品在鼓風(fēng)干燥箱中進行二段硫化，既得導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明采用納米凹凸捧土作為補強材料，并使用硅烷偶聯(lián)劑對其做改性處理，改善凹凸捧土在硅橡膠中的分散性，且硅烷偶聯(lián)劑中的乙烯基團會和硅橡膠上的乙烯基團在硫化過程中發(fā)生交聯(lián)，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。納米凹凸捧土的添加有效提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能及熱性能，同時可有效降低成本。

2.在導(dǎo)電填料氮化鋁、碳化硅、氮化硅的共同作用下，硅橡膠導(dǎo)電性能優(yōu)異，同時可提高硅橡膠的機械強度、抗老化性，聚四氟乙烯微粉可有效增強硅橡膠的耐熱性、耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性及阻燃性。

3.在制備過程中對導(dǎo)電填料進行改性處理，可以加強導(dǎo)熱填料與硅橡膠的結(jié)合從而使導(dǎo)熱性能更加優(yōu)異。

4.本發(fā)明制備方法簡單易行，易于實行工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，實施例不能理解為是對技術(shù)解決方案的限制。

實施例1：

一種導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料，由以下重量份的原料組成：甲基乙烯基硅橡膠35份、納米凹凸捧土10份、導(dǎo)熱填料50份、聚四氟乙烯微粉3份、含氫硅油2份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5份、四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯1.2份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷1份、穩(wěn)定劑2.5份。所述導(dǎo)熱填料氮化鋁、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氫硅油的含氫量為1.2％；所述穩(wěn)定劑為有機錫熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑的混合物。

導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱量：按比例稱取各原料；

(2)改性處理：將納米凹凸捧土配制為懸浮液，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，調(diào)節(jié)pH至γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷完全溶解，于60℃下攪拌2h后進行噴霧干燥，得包覆有一層γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性納米凹凸捧土；將導(dǎo)熱填料、穩(wěn)定劑混合均勻，得混合粉體，將四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯加入到乙醇溶液中，調(diào)節(jié)pH至四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯完全溶解，加入混合粉體，于60℃下攪拌1h后進行噴霧干燥，得表面包覆有一層四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯的改性混合粉體；

(3)混煉：將甲基乙烯基硅橡膠加到輥筒上，包輥后，先加入改性納米凹凸捧土，混煉至均勻；再加入改性混合粉體、含氫硅油、聚四氟乙烯微粉，混煉至均勻；然后加入2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷，混煉至均勻，薄通下片，即得硅橡膠混煉膠；將混煉好的硅橡膠放入模具中，冷壓充模后進行一段硫化，一段硫化成型后的樣品在鼓風(fēng)干燥箱中進行二段硫化，既得導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料。

實施例2：

一種導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料，由以下重量份的原料組成：甲基乙烯基硅橡膠30份、納米凹凸捧土12份、導(dǎo)熱填料40份、聚四氟乙烯微粉4份、含氫硅油1份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.6份、四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯1份、氧化二異丙苯1.5份、穩(wěn)定劑2份。所述導(dǎo)熱填料氮化鋁、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氫硅油的含氫量為0.4％；所述穩(wěn)定劑為有機錫熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑的混合物。

導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱量：按比例稱取各原料；

(2)改性處理：將納米凹凸捧土配制為懸浮液，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，調(diào)節(jié)pH至γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷完全溶解，于50℃下攪拌3h后進行噴霧干燥，得包覆有一層γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性納米凹凸捧土；

將導(dǎo)熱填料、穩(wěn)定劑混合均勻，得混合粉體，將四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯加入到乙醇溶液中，調(diào)節(jié)pH至四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯完全溶解，加入混合粉體，于50℃下攪拌2h后進行噴霧干燥，得表面包覆有一層四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯的改性混合粉體；

(3)混煉：將甲基乙烯基硅橡膠加到輥筒上，包輥后，先加入改性納米凹凸捧土，混煉至均勻；再加入改性混合粉體、含氫硅油、聚四氟乙烯微粉，混煉至均勻；然后加入氧化二異丙苯，混煉至均勻，薄通下片，即得硅橡膠混煉膠；將混煉好的硅橡膠放入模具中，冷壓充模后進行一段硫化，一段硫化成型后的樣品在鼓風(fēng)干燥箱中進行二段硫化，既得導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料。

實施例3：

一種導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料，由以下重量份的原料組成：甲基乙烯基硅橡膠40份、納米凹凸捧土8份、導(dǎo)熱填料60份、聚四氟乙烯微粉2份、含氫硅油3份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.4份、四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯1.5份、過氧化二異丙苯0.5份、穩(wěn)定劑3份。所述導(dǎo)熱填料氮化鋁、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氫硅油的含氫量為0.8％；所述穩(wěn)定劑為有機錫熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑的混合物。

導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱量：按比例稱取各原料；

(2)改性處理：將納米凹凸捧土配制為懸浮液，加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，調(diào)節(jié)pH至γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷完全溶解，于55℃下攪拌2.5h后進行噴霧干燥，得包覆有一層γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性納米凹凸捧土；將導(dǎo)熱填料、穩(wěn)定劑混合均勻，得混合粉體，將四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯加入到乙醇溶液中，調(diào)節(jié)pH至四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯完全溶解，加入混合粉體，于55℃下攪拌1.5h后進行噴霧干燥，得表面包覆有一層四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯的改性混合粉體；

(3)混煉：將甲基乙烯基硅橡膠加到輥筒上，包輥后，先加入改性納米凹凸捧土，混煉至均勻；再加入改性混合粉體、含氫硅油、聚四氟乙烯微粉，混煉至均勻；然后加入過氧化二異丙苯，混煉至均勻，薄通下片，即得硅橡膠混煉膠；將混煉好的硅橡膠放入模具中，冷壓充模后進行一段硫化，一段硫化成型后的樣品在鼓風(fēng)干燥箱中進行二段硫化，既得導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料。

實施例4：

一種導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料，由以下重量份的原料組成：甲基乙烯基硅橡膠38份、納米凹凸捧土11份、導(dǎo)熱填料55份、聚四氟乙烯微粉4份、含氫硅油2份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.6份、四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯1.2份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷1.2份、穩(wěn)定劑2份。所述導(dǎo)熱填料氮化鋁、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氫硅油的含氫量為0.6％；所述穩(wěn)定劑為有機錫熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑的混合物。

導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料的制備方法同實施例2。

實施例5：

一種導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料，由以下重量份的原料組成：甲基乙烯基硅橡膠32份、納米凹凸捧土9份、導(dǎo)熱填料45份、聚四氟乙烯微粉3份、含氫硅油3份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.4份、四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯1.4份、過氧化二異丙苯0.8份、穩(wěn)定劑2份。所述導(dǎo)熱填料氮化鋁、碳化硅、氮化硅的混合物；所述含氫硅油的含氫量為1％；所述穩(wěn)定劑為有機錫熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑的混合物。

導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)合材料的制備方法同實施例2.

性能測試：對由實施例1-5所制得的導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)材合料進行性能測試，測試結(jié)果如表1所示：

表1導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)材合料的性能測試結(jié)果

由表1結(jié)果可以看出，本發(fā)明中的導(dǎo)熱硅橡膠復(fù)材合料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性，同時具有很好的耐熱性及抗拉強度。