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导热氧化铝填料如何搭配才能获得高导热硅胶?

文章出处:产品百科 责任编辑:东莞东超新材料科技有限公司 发表时间:2023-05-12
  ​       ​α-氧化铝(下称氧化铝)导热粉体因来源广,成本低,在聚合物基体中填充量大,具有较高性价比,是制备导热硅胶垫片最常用的导热粉体。氧化铝形貌有球形、角型、类球形等,不同形貌对热界面材料的加工性能、应用性能、成本等有不同影响,加之不同粒径的影响,在体系中会形成一定的孔隙,影响导热界面材料的导热系数。本文将从以下几个方面探讨不同形貌、不同粒径的氧化铝导热粉体的搭配工艺,为制备高导热硅胶垫片提供参考。

1、同等粒径相同添加量下,不同形貌

选取5μm和45μm的球形、类球形氧化铝形、角形氧化铝在添加量75%下测试其对导热硅胶垫片加工粘度的影响,相同粒径球形氧化铝的加工粘度最小,角形氧化铝加工粘度最大;相同形貌粒径越大,加工粘度越低。主要是因为同等粒径下,球形氧化铝表面能越小,球的表面流动性越好,与基体搅拌成膜均匀,体系粘度就越低,而角形氧化铝形貌不规则,其颗粒的表面能大,颗粒之间越易粘附在一起,粘度就越大;而在相同相貌下,粒径越大,吸油值越小。

2、同等粒径不同形貌下,不同添加量

选取45μm类球形氧化铝形、球形、角形氧化铝,分别在75%、80%、85%添加量下测试对导热硅胶垫片导热系数的影响,在同等添加量下,75%添加量时角形氧化铝制备的导热硅胶垫片的导热系数较高。添加量在80%和85%时,类球形氧化铝形氧化铝制备的导热硅胶垫片导热系数较高。在添加量较少时,随着添加量增加,三种形貌氧化铝制备的垫片导热系数不断升高。由于角型氧化铝比表面积大,在基体中形成的导热网络会更多,因此垫片的导热效果较好。当添加量增加,由于类球形氧化铝是单晶颗粒、转化率高、颗粒表面光滑,导热系数最高,虽然球形氧化铝球形度好,但是转化率较低并且颗粒表面粗糙,导致导热系数较低。



3、同等形貌不同添加量氧化铝导热粉体,在不同复配比例

考虑最佳性价比和粉体颗粒堆积原理,选取45μm球形氧化铝、45μm类球形氧化铝和5μm角型氧化铝以2:2:1,2:1:1,1:2:1,1:1:1复配分别在80%、85%、90%的添加量下对导热硅胶垫片导热系数的影响。相同复配比例,随着添加量增加,四种复配粉体填充的垫片导热系数不断增加,这是由于随着粉体添加量增加,颗粒之间的接触点越多,逐渐形成致密导热网络,因此导热系数增加。另外,由于类球形氧化铝的转化率高,导热系数高,因此其比例较大,导热硅胶垫片导热系数的提升越明显。



4、同等添加量及不同复配比例对复配氧化铝导热粉体堆积性能的影响

选取45μm球形氧化铝、45μm类球形氧化铝和5μm角型氧化铝以2:2:1、2:1:1、1:2:1、1:1:1比例复配,球形氧化铝、类球形氧化铝与角形氧化铝比例1:2:1时堆积密度最大,这是因为颗粒之间的缝隙被相互填充,空隙小,密度大。

     另外制作导热硅胶垫片时,常常会遇到粘膜、表面掉粉问题。造成这一问题原因之一是粉体与硅油相容性差,油粉粘度高、混合不均匀,使得垫片内聚强度低,分子间作用力小于垫片表面与离型膜的吸附力,导致垫片剥离时出现粘膜、表面掉粉现象。如何解决这个问题?

      导热剂等产品可较好解决这样问题。与普通导热粉体不同的是,这类导热粉体采用我司独有的改性技术制备而成,增强了粉体与硅油之间的相容性,确保硅胶中即使填充了大量该导热粉体,仍能分散均匀,使导热硅胶垫片具有较高的内聚强度,从而改善垫片撕膜时粘膜、表面掉粉现象。

导热硅胶垫片时,由于粒径太粗,导致垫片有针眼。怎么办?
      通过限制高导热粉体最大粒径,同时配以复合搭配和表面改性技术,研发了一款高性能导热粉体。该产品堆积密度大,应用时可以降低复合体系的空隙,不仅能避免体系出现针眼,还能提高材料导热系数。另外,改性技术降低了粉体表面极性,改善了粉体与树脂的相容性,使体系易排泡。

      综上,要制备高导热率导热硅胶垫片,需要寻求合适的导热粉体原料、粉体形貌,确认粒径级配等,非一步即可完成。东超新材料在氧化铝、氢氧化铝等的应用研究已经有10+年的经验,可根据客户具体的产品指标、工艺特色、应用目标,提供个性化的导热阻燃高分子材料解决方案。
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