导热绝缘室温固化硅橡胶

摘要

随着电子工业的发展，电子元件、集成电路趋于集成化、小型化，对硅橡胶的导热、绝缘性能提出了更高的要求，迫切需要开发出一种导热、绝缘等综合性能优良的硅橡胶材料。
　　本文以α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷为基体、四甲氧基硅烷为交联剂、二丁基二乙酸锡为催化剂，Al2O3为主要导热填料，AlN和SiC为辅助导热填料，ZnO、纳米TiO2、纳米SiO2和纳米Al2O3为防沉降添加剂。研究了硅油种类、交联剂种类与用量、催化剂种类与用量对硅橡胶基体性能的影响。研究发现，粘度1000mPa·s的羟基硅油适宜作为基体硅油;四甲氧基硅烷作为交联剂，合适用量为6份;二丁基二乙酸锡和双乙酰丙酮基二丁基锡均可作为催化剂，合适的二丁基二乙酸锡用量为0.3 wt％，此时所制备硅橡胶基体的综合性能较好。研究Al2O3种类、Al2O3表面处理、Al2O3用量对一步法导热绝缘硅橡胶性能的影响。经表面处理的10μmAl2O3比未处理的10μmAl2O3更适宜作为导热填料。随着Al2O3含量的增加，硅橡胶的力学强度、导热性能、硬度、耐热性均有所提高，体积电阻率和渗油率呈下降趋势。但一步法存在“黏度骤升”、贮存时间短、易沉降等缺点。
　　将羟基硅油进行甲氧基封端合成预聚物，利用预聚物与导热填料等混合，两步法制备导热绝缘硅橡胶。两步法提高了贮存稳定性，解决了“黏度高峰”问题。研究Al2O3/AlN复配填充、Al2O3/SiC复配填充对硅橡胶性能的影响，发现复配填充进一步提高了导热系数、耐热性能和绝缘性能。研究ZnO、纳米TiO2、纳米SiO2和纳米Al2O3对硅橡胶防沉降性能的影响。结果表明，当ZnO、纳米TiO2、纳米SiO2、纳米Al2O3单一添加，其填充量分别为8wt％、0.8 wt％、0.8 wt％、0.5wt％时，硅橡胶的防沉降性能优良，可一定程度提高硅橡胶的导热系数，且对力学性能和绝缘性能影响较小。
　　将苯基硅油与羟基硅油进行按一定配比混合作为基体硅油，研究纯硅橡胶基体的耐热性能。当苯基硅油含量为10 wt％，硅橡胶的外推起始分解温度达到467.4℃，比不添加苯基硅油提高了67℃。在实验基础上进行中试，产物的导热系数达到0.75 W/(m·K)，体积电阻率8.3×1011Ω·m，击穿电压15 kV/mm，达到产品使用要求。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 硅橡胶

1．2．1 硅橡胶种类

1．2．2 脱醇型单组份室温固化硅橡胶的交联机理

1．3 导热模型研究进展

1．4 室温固化硅橡胶研究进展

1．5 论文的研究意义与主要内容

第二章 实验部分

2．1 实验原料及设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 仪器及设备

2．2 工艺流程

2．3 分析测试与表征

2．3．1 导热系数

2．3．2 体积电阻率

2．3．3 拉伸强度和断裂伸长率

2．3．4 热重分析

2．3．5 邵氏硬度

2．3．6 粘度

2．3．7 红外光谱分析(FT-IR)

2．3．8 核磁共振氢谱(1H NlVlR)

第三章 结果与讨论

3．1 缩合型硅橡胶基体配方优化

3．1．1 硅油筛选

3．1．2 交联剂种类与用量的选择

3．1．3 催化剂种类和用量的选择

3．2 一步法制备导热绝缘硅橡胶

3．2．1 Al2O3表面处理

3．2．2 Al2O3种类和用量对硅胶粘度的影响

3．2．3 Al2O3对硅橡胶力学强度的影响

3．2．4 Al2O3对硅橡胶导热和体积电阻率的影响

3．2．5 Al2O3对硅橡胶硬度和渗油情况的影响

3．2．6 Al2O3对硅橡胶耐热稳定性的影响

3．3 两步法制备导热绝缘硅橡胶

3．3．1 预聚物的制备

3．3．2 贮存稳定性对比

3．3．3 Al2O3／AlN复配填充

3．3．4 Al2O3／SiC复配填充

3．3．5 本章小结

3．4 防沉降剂筛选

3．4．1 ZnO的防沉降效果

3．4．2 纳米TiO2的防沉降效果

3．4．3 纳米SiO2的防沉降效果

3．4．4 纳米Al2O3的防沉降效果

3．5 耐热改性

3．6 中试

第四章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况