高性能有机硅导热材料的制备与研究

高性能有机硅导热材料的制备与研究

摘要：随着电子器件向小型化、多功能化和高性能的方向发展，高密度的3D

系统集成技术也随之产生，三维结构的一体化使装配效率提高，信号传输速率加快，系统的可靠性得到提高，利用设计式散热技术，可以将积聚于电子产品内部

的热及时排出，使其工作温度维持在一个合理的设计值之内，以保证系统的稳定

与可靠，导热系数被用来说明物质的导热系数，热传导率愈高，则物料之热传导

率愈高，所以，对于高性能的热辐射材料，最根本的需求就是要有较高的导热系数，高性能的导热垫片导衬垫通常要达到热传导率高，产品可靠性高，使用方便，减震降噪，绿色环保等方面的要求。

关键词：高性能有机硅导热；材料制备；应用研究；

1.有机硅导热材料的制备

1.1主要原料及设备

低粘度乙烯基硅油：粘度200mPa·s，乙烯摩尔分数0.35%；高粘度乙烯基

硅油：粘度5000mPa·s，乙烯摩尔分数0.35%；含氢硅油：粘度50mm2/s，活性

氢质量分数0.1%；改性有机硅树脂：烟台德邦先进硅材料有限公司；铂催化剂（KE-808）和抑制剂（8081）：广州康谷佳化工有限公司；氧化铝：纯度≥99%，平均粒径20μm，中国铝业郑州研究院；氮化铝：纯度99.5%，平均粒径0.5μm，上海申益新材料技术开发有限公司；球形氧化铝：纯度≥99.8%，平均粒径70μm。南京天星新材料有限公司有限公司双行星混合机：DMP-1QT型，罗斯设备有限公司；烘箱：Z120306型，热循环型，深圳市张氏电热设备有限公司。

1.2有机硅导热垫片的制备

将80g低粘度的乙烯基硅油，8g高粘度的乙烯基硅油，6g含氢硅油，5g改

性的有机硅树脂，1.0g催化剂，0.2g抑制剂，搅拌0.5h，并进行真空脱泡；接着，添加氮化铝55g，搅拌0.5h，接着添加氧化铝445g，搅拌均匀，并在真空中

去除泡沫；最后，将402g的球状氧化铝添加到真空中，进行0.5h的搅拌，并在

真空中除去气泡。将所制得的膏体于隔膜间涂上一层薄层，于120°C固化30min，再于150°C焙烧30min，即可制得有机硅胶导热垫片。

1.3性能测试

热传导率：热传导率测定由瑞典热德士公司的TPS2500S热传导率测定仪器

测定，根据ASTM5470-2006测定；耐热性能：根据ASTM5470-2006，由台湾瑞灵

公司生产的LW9389型耐热性能测量仪测定；硬度：使用邵氏OO型硬度计，由上

海奥瓦检测设备有限公司进行测定；密度：采用美国康塔设备公司DPY-31型正

确率测定仪，采用氦正确率方法测定；抗拉强度：根据ASTMD412-2006标准，由

美国公司生产的LS1电子万用仪测试；拉伸延伸：根据ASTMD412-2006标准，使

用一家株式会社的ETM103A型可控式电子万能试验机进行测试；体积电阻率：根

据ASTMD257-2007，由Ltd.1508型绝缘试验装置测定；相对介电常数：根据ASTMD150-2011标准，使用HJC—50KV耐压试验机测定；180度的剥离力：用美

国化学国际株式会社的AR-1000剥离力试验机进行试验；抗高温老化性能：使用Ltd.Z120306热循环式烘箱；试验方法：将试样在150℃、440小时、冷却到室温

后进行热阻测定；冷、热冲击老化试验：在烟台信达仪表有限公司的WIEETS60

型高、低温冲击试验箱内进行试验；测试方法：在-40-125℃的环境中，采用冷、热交替实验，将试样置于-40℃和125℃的温度分别为0.5小时和0.5小时，方法

包含了一个检测440个循环，在此之前，将其冷却到室温，以检测试样的热电阻；耐湿热老化试验：使用日本日本株式会社KTHB-415TBS型恒温式湿度计，于85℃，85%相对湿度下存放440小时，待温度降至室温后，测定其耐湿热老化性能；暂

态压力：按规定的压缩比进行试验，使试验结果满足规定的可变压缩条件；耐压：在指定的压缩速率下，对指定的压缩变形量进行检测和维持超过5分钟。

2.高性能有机硅导热材料的应用研究

2.1屏幕保护有机硅材料

屏幕保护有机硅材料是一种以反应性硅烷为基团，以含氟有机修饰基为基团

的涂料，该涂层既具有氟化物的疏油性能，又具有有机硅的防水耐候性能，同时

又具有有机硅的疏水性能，耐候性能，它能够使得膜层的水接触角超过1150，油酸接触角超过74°，从而使得屏幕保护膜层拥有优良的防污、斥水、斥油性能，降低手印和各种污渍的粘附，提高擦拭清洁能力；另外，对薄膜进行了表面改性处理，并对薄膜进行了表面改性处理，得到了较好的效果，当前，市场上销售的产品，在经过3000次（负载1kg,0000#钢丝绒，接触面积20mm的情况下），经过20mm的反复摩擦，其表面的水接触角仍然在108°以上，在此基础上，利用纳米TiO2在有机硅膜中的光催化活性，实现对有机硅膜的防污、抗菌功能。

2.2边框粘接用有机硅材料

低溶剂单组份湿气固化是一种应用于触摸屏边缘粘合的新型粘合剂，可为设计人员在触摸屏结构设计中实现防水和窄边框的设计理念及制作目标提供一定的参考，有机硅热熔胶是一种反应材料，当胶粘剂在高温环境中应用时，液态胶粘可形成0.5毫米以下的非常细小的胶粘线条，迅速达到胶粘强度，并可在常温下迅速冷却凝固，提高产品装配效率；有机硅热熔胶完全固化后，其粘性极佳，可与普通塑料、金属等材料结合，它便于对成品进行自动紫外线检测，而且操作时间长，其特点是可在24个小时之内返工重涂，耐高温，无毒，无味，不挥发，经充分固化的有机硅热熔胶，耐化学腐蚀，耐水，防尘性能优良，使电子产品更可靠，与传统的双面胶相比，有机硅热熔胶在设计与装配智能装备等方面表现出更好的应用前景；另外，通过对一亿台0.8mm窄边框的智能机的玻璃盖板的边缘粘接试验，结果表明，有机硅热熔胶可使整个系统的成本下降20%。

2.3屏幕贴合用有机硅材料

这种液态透明的硅胶能够将触摸屏与面板完美的结合起来，从而避免了两个屏幕间的空气，因此，可有效地降低因反射及散射所造成的光线损耗及显示器面板与玻璃间的干扰，达到低反光的显示效果。

2.4热界面有机硅材料

随着触摸屏器件的集成程度越来越高，器件的功能越来越强，但器件的工作功率和工作温度也越来越高，太高的温度会损害电子器件的可靠性，缩短电子器