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导热硅橡胶

发布日期:2020-09-18 作者:卢佳丽 点击:

随着智能手机、笔记本电脑、便携式可穿戴设备等电子产品更新换代的速度越来越快,其功能越来越多、用途也越来越广泛,这就要求处理器高度集成化,能够在很短的时间内运行更多的程序,这必然导致产品功耗增加,散发更多的热量。尤其是5G的迅速普及,更是加快了这一趋势。

在此背景下,电子产品的导热散热功能,就成为衡量其性能的一项关键指标,与此对应的是导热散热材料也逐渐变成当前科研工作者的一个研究热点。

导热硅橡胶,因其具有耐高低温、耐电压、高弹性、绝缘、高导热性等优点,已经越来越多地应用在电子产品中,可以为电子产品提供高效的导热解决方案,能够迅速将发热元器件产生的热量传导到散热器件,是一种非常重要的热管理材料。

导热硅橡胶,其主要成分包含硅橡胶基体及导热填料。其中,硅橡胶基体是导热硅橡胶的支撑材料,为导热硅橡胶提供优良的耐高低温、耐老化、绝缘、高弹性、高强度等特性。导热填料是导热硅橡胶的功能材料,为导热硅橡胶提供优良的导热性能。

下文分别对硅橡胶及导热填料做简要的介绍:

◆硅橡胶:硅橡胶是有机硅家族中重要的组成部分,是以-Si-O-Si-为主链的有机硅弹性体。未交联固化的硅橡胶强度较低,应用较少,通常称为硅橡胶生胶。应用Z广泛的是交联固化后的硅橡胶弹性体。按照交联反应的机理,用作导热硅橡胶基体的硅橡胶可分为铂金催化加成型硅橡胶和过氧化物硫化缩合型硅橡胶。其中铂金催化加成型硅橡胶是由乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶、含氢硅油、铂金催化剂以及抑制剂和硅烷偶联剂等成分构成,其交联固化机理为乙烯基跟硅氢键在铂金催化剂的作用下发生硅氢加成反应。过氧化物硫化缩合型硅橡胶,主要成分是甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、过氧化物硫化物以及硅烷偶联剂等,其反应机理主要是饱和的碳氢键在过氧化物硫化剂的作用下发生缩合反应。

◆导热填料:常用的导热填料主要有两类:1.导热又导电填料,主要包括石墨、碳纤维、碳纳米管、炭黑以及金属粉(铝、银、铜);2.导热绝缘填料,这类材料导热的同时绝缘性能好,主要包括氧化物(氧化铝、氧化镁、氧化铍、氧化锌、二氧化硅)、氮化物(氮化硅、氮化铝、氮化硼)以及碳化物(碳化硅、碳化硼)等。在导热硅橡胶的制备过程中,当单一填料无法达到设定的性能时,可以通过复配成混合填料的方式提升产品的导热性能。

导热硅橡胶的加工过程,根据不同产品的要求有不同的加工方式。但大体分为两步,首先是混料,即在一定的温度下,用捏合机将硅橡胶基体、导热填料、染色组分以及其它一些助剂混合均匀。其次是成型,可以用挤出机将其挤出形成一定厚度的膜材,也可以用其它一些方式将其加工成不同的形状。在此过程中要注意设置合适混料时间,确保各组分混合均匀,同时也要设置合适的加工温度,除掉体系中挥发性组分并且确保产品交联固化程度。


对于导热硅橡胶而言,导热性能(导热系数、热阻抗)以及机械性能(硬度、拉伸强度、撕裂强度等)是重要的性能指标,有些产品还要求阻燃。要合理设计配方以及加工工艺,才能达到理想的性能。导热填料的添加量,对导热硅橡胶的导热性能和机械性能影响非常大。当导热填料的添加量过少时,导热填料彼此间不能有效,因此无法形成有效的导热硅橡胶。当导热填料达到某一临界值时,导热填料在硅橡胶内部形成导热网络结构,从而形成导热路径。此外,只有导热路径跟热流方向相同时,导热硅橡胶才能有效导热。当导热填料的量太大,反而会影响导热硅橡胶的机械性能,降低导热硅橡胶的强度及韧性。


当前,科研工作者对导热材料的研究方兴未艾,各种各样的导热材料被开发出来,为电子产品提供各种各样的导热及散热解决方案。导热硅橡胶作为导热材料中不可或缺的组成部分,仍发挥着巨大的作用,需要科研工作者投入更多的时间跟精力,开发出性能更优异的产品。


本文网址:http://www.szjipeng.com/news/599.html

关键词:导热硅橡胶

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