导热有机硅材料的研究进展

有机硅材料虽然具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、耐候性、憎水性、耐腐蚀性等,但其导热性差,难以满足航空航天、电子电气、高频通信等领域对设备高性能化和小型化的需求。近年来,利用各种导热填料改性有机硅材料以赋予其导热性已成为研究热点之一。本文介绍了有机硅材料的导热机理,重点综述了近年来导热硅脂和导热硅橡胶的研究进展,并展望了其发展方向。

炭黑/硅橡胶复合型导电橡胶的导电特性

研究了炭黑 /硅橡胶复合型导电橡胶的导电特性 .对升温过程中导电硅橡胶电阻变化的过程及导电粒子含量对导电硅橡胶电阻温度特性的影响进行了研究 ,测量了在不同热处理温度下电阻率的变化及加力时电阻的弛豫时间 .分析了温度对电阻特性影响的机理 .

填充粒子对复合型导电硅橡胶电阻温度特性的影响

研究了炭黑填充复合型导电硅橡胶的电阻温度特性，分析了升温过程中导电硅橡胶电阻特性的详细变化过程。研究了导电粒子和白炭黑含量对导电硅橡胶电阻温度特性的影响，测量了在不同热处理温度下电阻率的变化及加力时电阻的弛豫时间。分析了热处理对电阻特性影响的机理。

表面处理剂对Al_2O_3填充硅橡胶导热性能的影响

以Al2O3为导热填料,制备了热硫化导热硅橡胶。考察了5种表面处理剂六甲基二硅氮烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯对Al2O3填充硅橡胶性能的影响。结果发现,这5种表面处理剂均能提高硅橡胶的热导率及拉伸强度;其中A-172的效果最好,添加A-172后样品的热导率(0.616 W/m.K)比未加表面处理剂时(0.546 W/m.K)提高了12.7%。A-172的较佳用量为Al2O3质量的2%。表面处理剂对硅橡胶导热性能的影响应该是"桥联"和"包覆"共同作用的结果。

混合填料对导热硅橡胶性能的影响

对MgO/Al2O3、MgO/石墨、Al2O3/石墨混合填料填充硅橡胶的力学性能、导热性能以及电性能进行了研究。结果表明,在相同配比下(80份),热导率顺序为:MgO/石墨填充硅橡胶>Al2O3/石墨填充硅橡胶>MgO/Al2O3填充硅橡胶;绝缘性能顺序为:Al2O3/石墨填充硅橡胶、MgO/石墨填充硅橡胶<MgO/Al2O3填充硅橡胶;力学性能顺序为:MgO/石墨填充硅橡胶的拉伸强度最大,MgO/Al2O3及Al2O3/石墨填充硅橡胶的扯断伸长率较好。

电子封装用加成型硅橡胶的研制

以端乙烯基硅油、含氢硅油、乙烯基MQ树脂为原料,气相法白炭黑为补强剂,氧化铝为导热填料,氧化铈为耐热填料,铂(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷配合物为催化剂,2-乙烯基异戊醇为抑制剂,制备了电子封装用低黏、导热、耐热单组分加成型硅橡胶,并采用均匀设计试验进行了配方优化。较佳配方为:端乙烯基硅油100.00 g、乙烯基MQ树脂9.52 g、含氢硅油7.68 g、白炭黑4.51 g、氧化铝130.80 g、氧化铈2.31 g、铂催化剂1.20 g、2-乙烯基异戊醇0.20 g;所得封装胶硫化后的热导率为0.76 W/m·K,耐270℃×30 min热稳定性明显提高;所得封装胶应用于大功率整流二极管Cell粒子的封装,合格率高于市售国外某品牌产品。

温度对导电硅橡胶电阻特性的影响

研究了升温过程中导电硅橡胶电阻特性的变化 ,发现升温过程中电阻的变化分为两个过程 :升温过程和恒温过程。测量了在不同热处理温度下电阻率的变化及加 2 0 g拉力时电阻的弛豫时间。分析了温度对电阻特性影响的机理。

耐高温高导热硅橡胶的研究与应用进展

概述了导热硅橡胶的种类、组成、固化机理和应用及发展方向。分析了硅橡胶的热老化机理,概述了几种提高硅橡胶耐热老化性能的方法,指出添加含杂原子聚硅氧烷是提高硅橡胶耐热性和综合性能的一条非常重要的有效途径。同时系统阐述了导热硅橡胶的导热理论和机理及提高硅橡胶导热性的方法,概述了导热填料的种类、晶体结构、粒径及制法、取向和纤维化及表面处理和复合杂化对硅橡胶导热性能的影响。

填充纳米粒子提高硅橡胶耐电弧性的作用机理

在硅橡胶基体中填充一定质量分数的纳米粒子是提高硅橡胶材料耐电弧性的重要方法。为此,针对填充纳米粒子提高硅橡胶耐电弧性的作用机理展开了研究,通过填充不同质量分数的氢氧化铝(ATH)和氮化硼(BN)纳米粒子,制备了不同耐电弧性的硅橡胶试样,结合扫描电子显微镜、击穿电场强度、热失重分析和导热系数等实验结果,分析讨论了填充纳米粒子提高硅橡胶耐电弧性的作用机理。结果表明:填充ATH可提高试样的耐电弧性,当ATH填充质量分数约为75%时试样的耐电弧性最优;只填充BN无法提高试样的耐电弧性;同时填充少量的BN和ATH可显著提高试样的耐电弧性,但其中BN填充质量分数最大应在25%~50%之间。分析认为,所填充的纳米粒子是从提高硅橡胶的导热性和热稳定性、自身分解吸热以及避免碳元素残留这4个方面同时作用,提高了硅橡胶材料的耐电弧性。

3/2接线保护死区的硅橡胶护套包覆解决方案

针对500 kV常规变电站3/2接线方式下保护死区内导线悬挂异物引起放电的问题,提出了硅橡胶护套包覆导线增大放电距离的方法。基于现场绝缘直接受设备间距离影响的实际情况,分析了加装电流互感器(CT)方案的局限性。通过材料选用、高导热性能分析、耐漏电起痕性能分析、厚度选择、安装工艺控制、电场仿真分析,提出紧凑型3/2接线方式硅橡胶护套包覆的保护死区解决方案,并通过试验结果验证了其可行性,为保护死区问题的解决提供理论基础和实践经验。

导热垫片导热性能的影响因素分析

分析硬度以及测试条件对导热垫片导热性能的影响。结果表明:随着硬度的增大,导热垫片的导热系数减小,热阻增大,适宜硬度为70度;随着测试压力的增大,导热垫片的导热系数增大,热阻减小,适宜测试压力为345 kPa;随着测试温度的升高,导热垫片的导热系数增大,热阻减小,适宜测试温度为80℃;减少导热垫片内部气体空穴,能够增大导热粉体接触几率,有助于改善导热垫片的导热性能。

炭黑的表面修饰及其对炭黑/硅橡胶导热性能的影响

通过采用羟基硅油对炭黑表面修饰,改善炭黑与硅橡胶之间的相容性,从而减小炭黑与硅橡胶界面热阻,制备了高导热系数炭黑填充硅橡胶,研究了炭黑填料与硅橡胶的相容性及炭黑/硅橡胶的导热系数。结果表明:与原炭黑/硅橡胶体系相比,经过羟基硅油修饰的炭黑与硅橡胶的相容性得到明显改善。当经表面修饰炭黑的质量分数为36.59%时,表面修饰炭黑/硅橡胶的导热系数可达到0.591W.(m.K)-1,较同含量未修饰炭黑/硅橡胶的导热系数高38.7%。

Fe_(3)O_(4)@PDA@MWCNTs的制备及对室温硫化液体硅橡胶导热性能的影响

采用多巴胺包覆处理多壁碳纳米管(MWCNTs),得到改性MWCNTs(PDA@MWCNTs)。将Fe_(3)O_(4)沉积到MWCNTs表面,制备Fe_(3)O_(4)@PDA@MWCNTs。将液体硅橡胶(SR)与Fe_(3)O_(4)@PDA@MWCNTs混合,制备SR/Fe_(3)O_(4)@PDA@MWCNTs复合材料。结果表明:Fe_(3)O_(4)@PDA@MWCNTs表面Fe的含量达到1.11%,负载后MWCNTs表面Fe_(3)O_(4)平均粒径为27.28 nm。随着Fe_(3)O_(4)@PDA@MWCNTs含量的增加,复合材料的导热性提高,热稳定性下降。当填料含量为100份时,复合材料的起始分解温度为284℃,导热系数为0.432 1 W/(m·K),比纯SR提升了73.5%。经过200 s加热,复合材料的表面温度达到42.3℃,具有良好的导热作用,满足CPU散热部件的使用要求。