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一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料及其制法和应用.pdf

  • 上传人:徐敬
  • 文档编号:8995486
  • 上传时间:2021-01-25
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201410156149.9

    申请日:

    20140417

    公开号:

    CN103951983B

    公开日:

    20160907

    当前法律状态:

    有效性:

    有效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C08L83/07,C08L83/05,C09K5/14,C08K13/02,C08K5/55,C08K3/38,C08K3/28,C08K3/34

    主分类号:

    C08L83/07,C08L83/05,C09K5/14,C08K13/02,C08K5/55,C08K3/38,C08K3/28,C08K3/34

    申请人:

    中科院广州化学有限公司

    发明人:

    黄月文,王斌

    地址:

    510000 广东省广州市天河区兴科路368号

    优先权:

    CN201410156149A

    专利代理机构:

    广州市华学知识产权代理有限公司

    代理人:

    张燕玲

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    内容摘要

    本发明公开了一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料及其制法和应用。所述复合材料由以下组分组成:100质量份乙烯基聚硅氧烷、20~100质量份乙烯基甲基MQ硅树脂、0~0.5质量份抑制剂、0.05~0.5质量份贵金属有机化合物催化剂、3~30质量份硼吖嗪和/或硼吖嗪衍生物、0~5质量份甲基含氢硅油和50~150质量份高导热陶瓷粉体。本发明高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料导热系数高,弹性好,防水防潮、绝缘、减震;耐高温老化性能优异,在航空、航天、电子、电气以及通信照明等领域中具有广阔的应用前景。

    权利要求书

    1.一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料,其特征在于,所述复合材料由以下质量份数的组分组成:其中所述的贵金属有机化合物催化剂的质量份数以贵金属含量计。 2.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述乙烯基聚硅氧烷为端乙烯基聚二甲基硅氧烷、侧乙烯基聚二甲基硅氧烷或同时含端乙烯基和侧乙烯基的聚二甲基硅氧烷中的至少一种;其粘度为1000~80000mPa·s。 3.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述乙烯基甲基MQ硅树脂的乙烯基含量为1.0~4.0wt%,M基团和Q基团的摩尔比为0.6~1.5;所述抑制剂为乙炔基环己醇。 4.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述贵金属有机化合物催化剂为三(三苯基膦)羰基氢化铑(I),或是三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)与铂的二乙烯基四甲基二硅氧烷的络合物溶液的混合物,混合物中金属铑与铂的质量比例为100:0.5~100。 5.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述硼吖嗪衍生物包括取代硼吖嗪、硼吖嗪二聚体、硼吖嗪低聚物、硼吖嗪聚合物或取代硼吖嗪聚合物中的至少一种;所述硼吖嗪和硼吖嗪衍生物中均至少含有一个B-H键。 6.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述甲基含氢硅油中活性硅氢键中氢的百分含量为0.36~1.00wt%,其粘度为50~1000mPa·s。 7.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述高导热陶瓷粉体为氮化硼、氮化铝、碳化硅或氮化硅中的至少一种,粉体颗粒平均粒径为1~50μm。 8.权利要求1~7任一项所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:将100质量份乙烯基聚硅氧烷、20~100质量份乙烯基甲基MQ硅树脂、0~0.5质量份抑制剂、0.05~0.5质量份贵金属有机化合物催化剂、3~30质量份硼吖嗪和/或硼吖嗪衍生物、0~5质量份甲基含氢硅油和50~150质量份高导热陶瓷粉体按比例混匀后,50~150℃固化得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。 9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述固化是指在50~150℃固化2~5h;或者是先在50~80℃前固化0.5~1h,再于120~150℃进行后固化。 10.权利要求1~7任一项所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料在航空、航天、电子、电气或通信照明领域中的应用。

    说明书

    技术领域

    本发明属于有机硅纳米复合材料领域,具体涉及一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料及其制法和应用。

    背景技术

    导热防护材料广泛应用于航空、航天、电子、电气、通信照明、武器装备、核反应堆等领域中需要散热和传热的部位,还可作为普通导热材料应用于诸如化工生产和废水处理中使用的热交换器、太阳能热水器、蓄电池冷却器等,还可用作输送、封闭、装饰、埋嵌等材料,具有广阔的应用前景。随着电子设备设施和半导体材料的集成化、微型化和大功率化的高速发展,对其提出了更高的要求,除了提供防潮、绝缘、防腐蚀、耐高温防护作用外,及时散热能力成为影响其使用性能的重要限制因素。大量实践证明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%,50℃时的寿命只有25℃时的1/6。

    高导热的无机陶瓷基导热防护材料刚性大、易龟裂、不易施工操作,已逐渐被导热有机高分子复合材料所代替。有机高分子复合材料具有优良的防潮、减震、耐腐蚀性能和力学性能,绝大多数有机聚合物都是绝缘体,具有优良的电绝缘性能,但是它们的热导率却很低,一般在0.15W/(m·K)~0.25W/(m·K)范围。在有机聚合物中填充具有高导热系数的填料是制备聚合物基导热复合材料的常用方法。目前,制备导热材料常用的有机聚合物有:天然橡胶,聚氨酯橡胶,聚乙烯,丁腈橡胶,硅橡胶,环氧树脂等。

    导热脂是以硅油或矿物油为载体,加入高导热耐高温陶瓷颗粒型填料氮化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅等研磨成的膏状物,其热导率一般也只有0.6-1.2W/(m·K),将其涂抹于传热界面,能够充分浸润传热界面,降低界面热阻。但导热硅脂易沾黏,清洗困难,导热脂经长期贮存,会出现分油,引起热阻升高。有机硅型导热脂是一种非交联型材料,其最高使用温度为150℃,当温度超过180℃时,导热脂中的硅油会剧烈挥发,并产生降解反应,因而不适用于在150℃以上或光学性能要求很高的部件。

    聚硅氧烷橡胶由于其结构的特殊性使其具有防水防潮、耐高低温、耐高电压、耐老化、耐辐射性、耐候性、易加工性等性能,使其成为常用的制备导热材料的基体树脂材料。加成型液体硅橡胶极容易驱除接触界面孔隙内的空气,交联固化形成橡胶时没有小分子释放,体积变化很小,能承受高低温间的交变环境,内应力小。导热聚硅氧烷硅橡胶材料具有优异的防水防潮、绝缘、减震和散热的特性,除了可在广泛的操作条件下保持其物理及电气性能外,还可抵受臭氧及紫外线的裂解,具有良好的化学稳定性,使其在电子元器件等领域有着不可替代的作用。

    纳米MQ硅树脂是由单官能团(M基团)有机硅氧烷封闭链节R3SiO1/2(R全部为甲基则为甲基MQ硅树脂;R中一小部分为乙烯基,其它为甲基制备出的产物为乙烯基甲基MQ硅树脂)和四官能团(Q基团)有机硅氧烷链节SiO2进行水解缩合而成的性能特殊的纳米尺寸有机硅树脂材料,为双层结构紧密球状体,其中球芯为Si-O链连接,密度较高,聚合度为15~50的笼状SiO2,球壳为密度较低的R3SiO1/2层,其摩尔质量一般为1000~8000g/mol。

    发明内容

    为解决现有技术的缺点和不足之处,本发明的首要目的在于提供一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    本发明的另一目的在于提供上述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法。

    本发明的再一目的在于提供上述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的应用。

    为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:

    一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料,所述复合材料由以下质量份数的组分组成:

    优选的,所述乙烯基聚硅氧烷(也称乙烯基硅油)为端乙烯基聚二甲基硅氧烷(也称端乙烯基甲基硅油)、侧乙烯基聚二甲基硅氧烷(也称侧乙烯基甲基硅油)或同时含端乙烯基和侧乙烯基的聚二甲基硅氧烷中的至少一种;其粘度为1000~80000mPa·s。

    更优选的,所述乙烯基聚硅氧烷的粘度为3000~50000mPa·s。

    优选的,所述乙烯基甲基MQ硅树脂的乙烯基含量为1.0~4.0wt%,M基团和Q基团的摩尔比为0.6~1.5。

    优选的,所述抑制剂为乙炔基环己醇。

    优选的,所述贵金属有机化合物催化剂为三(三苯基膦)羰基氢化铑(I),或是三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)与铂的二乙烯基四甲基二硅氧烷的络合物溶液的混合物,混合物中金属铑与铂的质量比为100:0.5~100。

    贵金属催化剂在室温下与抑制剂乙炔基环己醇形成络合物,乙炔基环己醇中的π电子与贵金属中的空轨道配对,金属活性受到抑制。随着时间的延长和温度升高,金属催化活性逐渐被释放,催化反应进行,高温下反应加速。

    优选的,所述硼吖嗪衍生物包括取代硼吖嗪、硼吖嗪二聚体、硼吖嗪低聚物、硼吖嗪聚合物或取代硼吖嗪聚合物中的至少一种;所述硼吖嗪和硼吖嗪衍生物中均至少含有一个B-H键。

    所述硼吖嗪和硼吖嗪衍生物的结构式分别如式1-5所示,其中固体硼吖嗪聚合物、取代硼吖嗪聚合物的颗粒粒径为10~100μm。

    上述式1-5中,R1-R6为H、烷基或硅烷基。

    优选的,所述甲基含氢硅油中活性硅氢键(Si-H)中氢的百分含量为0.36~1.00wt%,其粘度为50~1000mPa·s。

    优选的,所述高导热陶瓷粉体为氮化硼、氮化铝、碳化硅或氮化硅中的至少一种,粉体颗粒平均粒径为1~50μm。

    上述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:将100质量份乙烯基聚硅氧烷、20~100质量份乙烯基甲基MQ硅树脂、0~0.5质量份抑制剂、0.05~0.5质量份贵金属有机化合物催化剂、3~30质量份硼吖嗪和/或硼吖嗪衍生物、0~5质量份甲基含氢硅油和50~150质量份高导热陶瓷粉体按比例混匀后,50~150℃固化得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    优选的,所述固化是指在50~150℃固化2~5h;或者是先在50~80℃前固化0.5~1h,再于120~150℃进行后固化。

    上述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料在航空、航天、电子、电气或通信照明领域中的应用。

    本发明的原理在于:本发明以加成型乙烯基甲基聚硅氧烷为基胶,以微米级高导热陶瓷粉体氮化硼、氮化硅、氮化铝、碳化硅等为导热填料,以纳米级乙烯基甲基MQ硅树脂和分子级别的硼吖嗪及其衍生物为活性导热填料,纳米级乙烯基甲基MQ硅树脂和硼吖嗪及其液体衍生物以分级级别均匀地分散到基体树脂和导热填料中,在贵金属有机化合物催化剂作用下,通过硼氢加成、硅氢加成聚合反应形成完整的硅橡胶陶瓷复合材料,加成聚合后硼氮杂环、MQ硅树脂分子进入硅橡胶主链或侧链,显著有效地降低了微米级陶瓷导热颗粒、取代硼吖嗪聚合物固体颗粒与基体树脂的界面热阻,形成了良好的导热通路,大大提高了复合材料的导热性,同时显著提高了复合材料的耐高温性能。

    与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:

    (1)导热系数高,弹性好,防水防潮、绝缘、减震;实验结果表明本发明制备的复合材料导热系数从基料的0.20W/(m·K)提高到9.5W/(m·K)以上,远高于普通导热硅脂的1.0W/(m·K),提高了近十倍以上。

    (2)耐高温老化性能优异,可长时间耐300℃的高温,实验结果表明本发明制备的复合材料可以在300℃的环境中使用,远高于普通导热硅脂150℃的环境下使用。

    具体实施方式

    下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

    实施例1:原料准备

    (1)将颗粒平均粒径为1~50μm的导热耐高温陶瓷粉体填料氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅分别置于真空干燥箱中,抽真空,并升温到150℃,保持真空度(-101.3KPa)3小时,然后冷却取出,放置于干燥箱中,备用。

    (2)硅烷基硼吖嗪的制备:从低温-5℃储存室中取出40.3g的硼吖嗪,倒入一装有干燥装置的1000mL的三口瓶中,加入200g的干燥的二氯甲烷,室温搅拌下加入0.4g的RhH(CO)(PPH3)3,保持搅拌下缓慢加入乙烯基三(三甲基硅氧基)硅烷322g,室温搅拌反应8小时,然后加入乙炔基环己醇0.2g,减压蒸馏,除去低沸点溶剂,制备出以二硅烷基为主的硅烷基硼吖嗪BZ2,低温-5℃下保存,备用。制备反应如反应式1所示。

    (3)三硅烷基硼吖嗪的制备:从低温-5℃储存室中取出20.1g的硼吖嗪,倒入一装有干燥装置的1000mL的三口瓶中,加入200g的干燥的二氯甲烷,室温搅拌下加入0.3g的RhH(CO)(PPH3)3,保持搅拌下缓慢加入乙烯基三(三甲基硅氧基)硅烷241.5g,室温搅拌反应24小时,减压蒸馏,除去低沸点溶剂,制备出三硅烷基硼吖嗪BZ3,低温-5℃下保存,备用。

    硼吖嗪又称环硼氮烷,硼(B)原子上含有空轨道,相邻的氮(N)原子含有孤对电子,彼此之间形成配对。经单晶X射线衍射分析证实,环硼氮烷分子中存在共轭π键,其结构与苯相似,是与苯等电子的环状物,具有芬香性。硼吖嗪(环硼氮烷)的物理性质与苯接近,一种无色的挥发性液体。但由于硼和氮的电负性不同,氮原子上的电子云密度较大,硼原子上的电子云密度较小,因此氮原子仍然保持它的部分碱性,而硼原子则保持它的部分酸性。所以,在一定温度下硼吖嗪中B-H和N-H容易发生加成或聚合反应。

    硼吖嗪在贵金属铑的络合物三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)RhH(CO)(PPH3)3催化下将含乙烯基的硅烷乙烯基三(三甲基硅氧基)硅烷中的乙烯基与B-H键室温下发生硼氢加成反应形成了硅烷基硼吖嗪,在抑制剂乙炔基环己醇的作用下,多余的B-H键得到保留,形成的产物硅烷基硼吖嗪中含有多余的B-H键。因硅烷基的空间位阻作用,硅烷基硼吖嗪中的B-H键相对稳定,在低温下可较长时间保存。

    (4)硼吖嗪液体低聚物的制备:在一干燥回流装置的500mL的三口烧瓶中加入241.5g的硼吖嗪(低温保存),加热至80℃并保温两小时,然后迅速冷却,制备出硼吖嗪液体低聚物PBZL2,并放置于-5℃的冰箱中密封保存,备用。制备反应如反应式2所示。

    硼吖嗪中的B-H键相对活泼,在一定温度下(70~110℃)逐渐会发出脱氢自聚反应,开始时形成线型液体低聚物,随着时间的延长,低聚物一定温度(70~110℃)下在进一步交联固化,形成固体网状聚合物。

    (5)硼吖嗪固体聚合物的制备:在一密闭的1L的不锈钢容器中加入241.5g的硼吖嗪,在密闭条件下升温至75℃,并保温48小时,制得硼吖嗪固体聚合物。然后取样研磨,分别过筛,制备出100~80μm、20~10μm的固体粉末PBZS1,然后低温0℃下密闭保存,备用。制备反应如反应式3所示。

    (6)硼吖嗪-烷基硼吖嗪低聚物的制备:在一干燥回流装置的500mL的三口烧瓶中加入10.1g的硼吖嗪(低温保存)和261.6g的三硅烷基硼吖嗪BZ3(见(3)),搅拌,加热至80℃并保温4小时,然后迅速冷却,制备出含B-H键的液状硼吖嗪-烷基硼吖嗪低聚物PBZL3,并放置于-5℃的冰箱中密封保存,备用。制备反应如反应式4所示。

    (7)硼吖嗪-烷基硼吖嗪固体聚合物的制备:在一密闭的1L的不锈钢容器中加入20.1g的硼吖嗪和181.1g的二硅烷基硼吖嗪(见2-1),在密闭条件下升温至80℃,并保温48小时,制得硼吖嗪-烷基硼吖嗪固体聚合物。然后取样研磨,分别过筛,制备出100~80μm、20~10μm的固体粉末PBZS2,然后低温0℃下密闭保存,备用。制备反应如反应式5所示。

    本实施例中硅烷基硼吖嗪、三硅烷基硼吖嗪、硼吖嗪液体低聚物、硼吖嗪固体聚合物、硼吖嗪-烷基硼吖嗪低聚物和硼吖嗪-烷基硼吖嗪固体聚合物的制备方法主要参考以下文献中所述的方法:

    (1)Fazen P J,Remsen E E,Beck J S,et al.Chem.Mater.,1995,7:1942-1956

    (2)Brunner A R,Bujalski D R,Moyer E S,et al.Chem.Mater.,2000,12:2770-2780

    (3)Laubengayer A W,Beachler O T.Jr,in“Boron-Nitrogen Chemistry”,R F Gould,Ed,Advances in Chemistry Series,No 42,American Chemical Society,Washington D C,1964,281

    实施例2

    一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:

    室温下将端乙烯基甲基硅油(粘度50000mPa·s)100g、乙烯基甲基MQ硅树脂(乙烯基含量4.0wt%,M/Q=1.5)30g、三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)RhH(CO)(PPH3)3(金属铑的含量为11.2wt%)0.45g、硼吖嗪3g和实施例1干燥处理过的氮化硼陶瓷粉体(平均粒径50μm)100g混合均匀后,放置于50℃环境中保温5小时,得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    复合材料冷却后测定其邵氏硬度、导热系数和耐高温老化性能。实验测试结果列于表1中。

    邵氏硬度测试:用LX-A型邵氏橡胶硬度计直接测试硅橡胶的硬度。

    导热系数:用DRL-III导热系数测试仪直接测试。

    耐高温老化性能测试:将液体硅橡胶复合材料组合物(本发明的未固化的复合材料组合物)分别涂覆在干净的金属铝板和陶瓷基板上,按照指定的固化温度和固化程序固化,称重并观察复合材料的外观,然后放置于300℃环境中500小时进行热空气老化试验,观察硅橡胶复合材料的外观变化(包括颜色、龟裂情况及粘接面脱落情况),冷却后称重,计算硅橡胶复合材料的质量损失。

    实施例3

    一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:

    室温下将端乙烯基甲基硅油(粘度3000mPa·s)100g、乙烯基甲基MQ硅树脂(乙烯基含量2.4wt%,M/Q=0.75)100g、乙炔基环己醇0.48g、三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)RhH(CO)(PPH3)3(金属铑的含量为11.2wt%)4.3g、二硅烷基硼吖嗪BZ2(实施例1制备所得)30g和实施例1干燥处理过的氮化硼陶瓷粉体(平均粒径10μm)100g混合均匀后,放置于150℃环境中2小时,得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    复合材料冷却后测定其硬度、导热系数和耐高温老化性能,检测方法同实施例1。实验测试结果列于表1中。

    实施例4

    一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:

    室温下将端乙烯基甲基硅油(粘度1000mPa·s)100g、乙烯基甲基MQ硅树脂(乙烯基含量1.0wt%,M/Q=0.6)100g、乙炔基环己醇0.2g、三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)RhH(CO)(PPH3)3(金属铑的含量为11.2wt%)0.9g、液态硼吖嗪低聚物PBZL2(实施例1制备所得)15g、硼吖嗪聚合物固体粉末PBZS1(实施例1制备所得)(100~80μm)10g和实施例1干燥处理过的氮化硼陶瓷粉体(平均粒径10μm)100g、碳化硅陶瓷粉体(平均粒径5μm)50g混合均匀后,先放置于80℃环境中保温0.5小时,然后升温至150℃并保温1.5小时,得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    复合材料冷却后测定其硬度、导热系数和耐高温老化性能,检测方法同实施例1。实验测试结果列于表1中。

    实施例5

    一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:

    室温下将端乙烯基甲基硅油(粘度5000mPa·s)50g、侧链乙烯基甲基硅油(粘度80000mPa·s)50g、乙烯基甲基MQ硅树脂(乙烯基含量2.4wt%,M/Q=0.75)100g、乙炔基环己醇0.3g、三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)RhH(CO)(PPH3)3(金属铑的含量为11.2wt%)0.9g、硼吖嗪-硅烷基硼吖嗪低聚物PBZL3(实施例1制备所得)10g、硼吖嗪聚合物固体粉末PBZS1((实施例1制备所得)20~10μm)20g和实施例1干燥处理过的氮化硼陶瓷粉体(平均粒径10μm)50g、氮化硅陶瓷粉体(平均粒径20μm)50g混合均匀后,放置于120℃环境中4小时,得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    冷却后测定复合材料的硬度、导热系数和耐高温老化性能,检测方法同实施例1。实验测试结果列于表1中。

    实施例6

    一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:

    室温下将乙烯基甲基硅油(分子中同时含端乙烯基和侧乙烯基,粘度10000mPa·s)100g、乙烯基甲基MQ硅树脂(乙烯基含量2.4wt%,M/Q=0.75)20g、乙炔基环己醇0.2g、三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)RhH(CO)(PPH3)3(金属铑的含量为11.2wt%)0.9g、硼吖嗪5g、硼吖嗪-硅烷基硼吖嗪聚合物固体粉末PBZS2(20~10μm)(实施例1制备所得)25g和实施例1干燥处理过的氮化硼陶瓷粉体(平均粒径10μm)100g混合均匀后,放置于50℃环境中1小时,然后升温至120℃保温4小时,得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    复合材料冷却后测定其硬度、导热系数和耐高温老化性能,检测方法同实施例1。实验测试结果列于表1中。

    实施例7

    一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:

    室温下将端乙烯基甲基硅油(粘度5000mPa·s)100g、乙烯基甲基MQ硅树脂(乙烯基含量1.0wt%,M/Q=0.6)50g、乙炔基环己醇0.2g、三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)RhH(CO)(PPH3)3(铑的含量为11.2wt%)0.9g、铂的二乙烯基四甲基二硅氧烷(乙烯基双封头)络合物溶液(2000ppm)0.5g(金属铂的含量为0.5*0.2%=0.001g)、液态硼吖嗪低聚物PBZL2(实施例1制备所得)10g、硼吖嗪聚合物固体粉末PBZS1(实施例1制备所得)(100~80μm)20g、甲基含氢硅油(活性氢0.36wt%,粘度1000mPa·s)5g和实施例1干燥处理过的氮化硼陶瓷粉体(平均粒径10μm)50g、碳化硅陶瓷粉体(平均粒径5μm)50g混合均匀后,放置于120℃环境中保温5小时,得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    复合材料冷却后测定其硬度、导热系数和耐高温老化性能,检测方法同实施例1。实验测试结果列于表1中。

    实施例8

    一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:

    室温下将端乙烯基甲基硅油(粘度5000mPa·s)80g、侧链乙烯基甲基硅油(粘度80000mPa·s)20g、乙烯基甲基MQ硅树脂(乙烯基含量1.0wt%,M/Q=0.6)80g、乙炔基环己醇0.2g、三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)RhH(CO)(PPH3)3(铑的含量为11.2wt%)0.9g、铂的二乙烯基四甲基二硅氧烷(乙烯基双封头)络合物溶液(2000ppm)0.3g(金属铂的含量为0.3*0.2%=0.0006g。)、硼吖嗪3g、硼吖嗪-烷基硼吖嗪聚合物固体粉末PBZS2(100~80μm)(实施例1制备所得)10g、甲基含氢硅油(活性氢1.0wt%,粘度50mPa·s)3g和实施例1干燥处理过的氮化硼陶瓷粉体(平均粒径10μm)50g、氮化硅陶瓷粉体(平均粒径20μm)50g混合均匀后,先放置于50℃环境中保温1小时,然后升温至130℃并保温2小时,得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    复合材料冷却后测定其硬度、导热系数和耐高温老化性能,检测方法同实施例1。实验测试结果列于表1中。

    实施例9

    一种高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:

    室温下将乙烯基甲基硅油(分子中同时含端乙烯基和侧乙烯基,粘度10000mPa·s)30g、端乙烯基甲基硅油(粘度5000mPa·s)70g、乙烯基甲基MQ硅树脂(乙烯基含量2.4wt%,M/Q=0.75)100g、乙炔基环己醇0.1g、三(三苯基膦)羰基氢化铑(I)RhH(CO)(PPH3)3(铑的含量为11.2wt%)0.45g、铂的二乙烯基四甲基二硅氧烷(乙烯基双封头)络合物溶液(20000ppm)2.5g(金属铂的含量为2.5*2%=0.05g)、硼吖嗪-硅烷基硼吖嗪低聚物PBZL3(实施例1制备所得)30g、甲基含氢硅油(活性氢0.75wt%,粘度200mPa·s)4g和实施例1干燥处理过的氮化硼陶瓷粉体(平均粒径3μm)40g、氮化铝陶瓷粉体(平均粒径1μm)10g混合均匀后,放置于100℃环境中保温5小时,得到所述高导热耐高温聚硅氧烷陶瓷复合材料。

    复合材料冷却后测定其硬度、导热系数和耐高温老化性能,检测方法同实施例1。实验测试结果列于表1中。

    表1热固化后陶瓷复合防护材料的性能测试结果

    由表可见,本发明制备的聚硅氧烷陶瓷复合材料在热和催化剂作用下固化形成具有一定硬度和弹性的硅橡胶导热复合材料,不仅具有很高的导热系数(或称导热率),高达9.5W/(m·K)(远高于导热硅脂的1.0W/(m·K))以上,还在高温300℃长达500小时环境下复合材料无脱落、龟裂和变色现象,质量损失小,具有优异的耐高温老化性能。

    上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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    一种 导热 耐高温 聚硅氧烷 陶瓷 复合材料 及其 制法 应用
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