导热耐高温单包装RTV硅橡胶研究.pdf

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1、‘134‘’2000中国有机硅学术交流会论文集导热耐高温单包装RTV硅橡胶研究曹永兴(南京大学应用化学研究所，南京210093)摘要：一种既导热又耐高温的RTV硅橡胶是由端羟基聚二甲基硅氧烷、新型固化体系、耐热和导热填料所组成，本文着重讨论了对各组份的选择、配方组成和性能测试。关键词：胶粘剂，偶联荆，导热，耐投随着电子工业的高速发展，电路元件高度集中，电子元器件和电子设备向薄、轻、小的方向发展以及PCT元件的应用，元器件的散热问题成为一个普遍而突出的问题，这将直接影响到整个系统的寿命、质量的可靠性。

2、有些散热可以通过研究各种形式的散热器来解决。但有些必须研究导热材料来解决，导热硅橡胶便是导热材料中的一种重要成员。往往需要导热的地方普遍存在耐高温的问题，在众多的绝缘胶粘剂中，硅橡胶的耐高温最突出，所以既耐高温又有好的导热性的单包装RTv硅橡胶在军用电子产品和家用电子产品上将有广泛用途。单包装RTV硅橡胶的耐热性在固化体系方面有二种情况：一种是交联彻底、较耐高温。例如脱醋酸型，在加入耐热填料后可耐300℃高温：另～种因是固化体系的原因比较不耐高温。例如含胺类增粘剂的脱肟型或脱醇型，只能耐150℃温度

3、。要制备耐高温硅橡胶必须选择能耐高温的固化体系。在不怕腐蚀的场合可以选用脱醋酸型。由于电子工业中的元器件太多是怕腐蚀的，所以我们选用了非醋酸型的新型固化体系。除考虑固化体系外，接着就是选择耐热填料和导热填料。由于硅橡胶分子的结构决定了它本身的机械强度很低，需用补强填料白炭黑填充补强，因此白炭黑是不可缺少的重要填料。白炭黑表面有大量羟基存在，在高温情况下，它将引起大分子降解，因此自炭黑表面必须进行钝化处理，使用不同处理剂将得不同结果。研究证明六甲基二硅氮烷处理较好“1。在耐热填料的选择方面，据报导“J

4、，在硅橡胶中加入少量氧化铁可以克服在高温时发生侧链甲基的氧化，如再加入少量Ce晚对硅橡胶的热稳定性有更大改进。导热填料的选择是本研究的重点。选择导热填料要考虑颗粒大小、密度、导热系数和表面吸附性等。例如氮化硼虽然导热系数高。但由于颗粒小、表面吸附性强、密度小，所以加入胶后粘度增加很快。加入份量少，导热系数也就小。表1是导热系数相近的A12q和BN配成胶后的导热系数比较”1。衰1他q和BN所配成胶的导热系数比较从测得的数据可知，含A1203胶的导热系数是含BN胶的2．5倍，原因是Ak03加入胶中的量比

5、BN要多得多，因此胶的导热系数不仅取决于填料本身的导热系数，而且还取决于填料颗粒表面的形状和总表面。用一个简单的公式定性表示为：R^=五Ac’2000中国有机硅学术交流会论文集．135．R。面积系数A。聚合物表面被导热绝缘的填料微粒覆盖的面积A，导热绝缘微粒的总表面积A。与聚合物的粘度、填料的形状和表面积、填料表面被润湿的难易有关。A，与填料颗粒的形状和表面积有关。当聚合物粘度很小，填料很润湿，鳞片状的颗粒所加的填料就越多，尺．越接近于l，但胶的最大导热系数只能等于填料的导热系数，当然A。、A，是在

6、相同体积下进行比较的，由于填料的形状和颗粒的分散性很难定量确定，因此不能准确算出，导热系数只能通过实验测出来。表2列出了几种常用填料的导热系数。表2几种常用填料的导热系数BeO是一种导热性和绝缘性均佳的材料，但它的价格高、毒性大，失去实用价值；AIN是一种新型的导热填料，价格高昂也无法选用“J。ZnO虽然导热系数不高，但由于颗粒细，它在胶中分布均匀能使微粒之间有接触碰撞的机会，因而起导热作用。如果ZnO表面经过处理可使ZnO在胶中的填充增加，能起到良好传递热最作用，因此ZnO是必不可少的一种。A12

7、03是比较好的导热填料，但要选用颗粒比较细的。最后我们选用了一种新型的导热填料S一1，从工艺、价格和性能几方面评价都是优良的。1实验部分1．1固化剂的合成以甲基三氯硅烷为原料与氯气在紫外光作用下进行气相反应，将反应混合物进行分馏得一氯甲基三氯硅烷和二氯甲基三氯硅烷，再与乙醇或甲醇进行醇解反应制得一氯甲基三甲(乙)氧基硅烷和二氯甲基三甲(乙)氧基硅烷。一氯三甲(乙)氧基硅烷与各种含官能的有机化合物反应可制得不同取代基的官能硅烷偶联剂。1．2填料的表面处理在1000nd装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的三

8、颈瓶中加入填料、溶剂和偶联剂加温，高速搅拌处理2—3h后蒸去溶剂，最后真空干燥。1．3配方组成试验导热耐高温RTV硅橡胶是由端羟基聚二甲基硅氧烷、处理白炭黑、处理ZnO、№03、ce02、她03、S—l等和甸化剂组成。端羟基聚二甲蓦硅氧烷选用合适的分子量，填料采用复合填料，表面经过处理剂处理，固化体系选用自己合成的官能硅烷偶联剂。组成：端羟基聚二甲基硅氧烷100份填料80份固化剂9份2性能测试在配方组成和配比筛选试验过程中，以抗张强度、伸长率、硬度、耐热性和导热性来评