本發(fā)明屬于高導(dǎo)熱性能高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法。
背景技術(shù)：
1、有機(jī)硅樹(shù)脂是一種具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高交聯(lián)聚硅氧烷材料通常通過(guò)多官能度的有機(jī)硅烷單體在堿或酸等催化劑的作用下，經(jīng)由水解和縮合反應(yīng)制備而成，并且有機(jī)硅樹(shù)脂還能在催化劑作用或加熱條件下進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，最終固化成不溶不熔的熱固性樹(shù)脂。有機(jī)硅樹(shù)脂的主鏈?zhǔn)怯深愃茻o(wú)機(jī)材料的si-o-si結(jié)構(gòu)，而側(cè)鏈主要包括甲基、乙烯基和苯基等有機(jī)基團(tuán)。這種獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)賦予了有機(jī)硅樹(shù)脂一系列優(yōu)異的性能，包括耐熱性、耐候性、電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性。這些特性使得有機(jī)硅樹(shù)脂能夠在廣泛的溫度范圍內(nèi)保持性能穩(wěn)定，并對(duì)多數(shù)化學(xué)品表現(xiàn)出良好的抵抗能力。因此，有機(jī)硅樹(shù)脂在多個(gè)領(lǐng)域都展現(xiàn)了極高的應(yīng)用價(jià)值，尤其是在航空航天、電子電氣、建筑和交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中，它被廣泛應(yīng)用于密封、粘接、涂層和封裝等方面，以滿足這些行業(yè)對(duì)材料高性能的要求。
2、近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體器件功率密度的不斷提高，對(duì)能夠高效導(dǎo)熱的電子封裝材料和熱界面材料的需求日益增長(zhǎng)。這些材料的關(guān)鍵作用在于能夠迅速將器件產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，以防止過(guò)熱造成的損害，進(jìn)而避免潛在的安全隱患。盡管有機(jī)硅樹(shù)脂憑借其優(yōu)秀的電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性和柔韌性，在電子封裝領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但其較低的導(dǎo)熱率成為了制約其高性能電子封裝及熱管理解決方案中更廣泛應(yīng)用的主要障礙。
3、為了克服這一限制，需要探索各種方法來(lái)提高有機(jī)硅樹(shù)脂的導(dǎo)熱率，這些方法包括但不限于添加高導(dǎo)熱率的填料，以及開(kāi)發(fā)新型的有機(jī)硅復(fù)合材料，目的是在保留原有材料優(yōu)勢(shì)的同時(shí)增強(qiáng)其導(dǎo)熱性能。目前，已有文獻(xiàn)報(bào)道了使用高導(dǎo)熱率的金屬顆粒、金屬氧化物和陶瓷顆粒作為導(dǎo)熱填料，將其混合到有機(jī)硅樹(shù)脂中，以提高整體復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。然而，在實(shí)際操作過(guò)程中，由于導(dǎo)熱填料顆粒容易被有機(jī)硅樹(shù)脂相互隔離，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)均勻分布，因此，難以構(gòu)建有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，這限制了復(fù)合材料整體導(dǎo)熱性能的進(jìn)一步提升。
4、因此，提供一種導(dǎo)熱性能和耐熱性優(yōu)異的有機(jī)硅樹(shù)脂，是該領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種高導(dǎo)熱性和耐熱性，同時(shí)具有絕緣和較高機(jī)械性能的高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂。通過(guò)乙烯基硅烷偶聯(lián)劑處理，在高導(dǎo)熱材料表面引入乙烯基基團(tuán)，可以使高導(dǎo)熱材料在乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂中的分散更加均勻，這不僅減少了高導(dǎo)熱功能填料之間的空隙，還降低了高導(dǎo)熱填料與乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂之間的界面熱阻，從而提高了有機(jī)硅樹(shù)脂的整體熱傳導(dǎo)效率。具體地，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下內(nèi)容：
2、一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，包括下列步驟∶
3、將高導(dǎo)熱功能填料、引發(fā)劑和苯乙烯加入分別到乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂中，在功率為40～80w的環(huán)境中超聲3～4h后得到混合溶液，將所述混合溶液倒入模具中，進(jìn)行真空脫泡后升溫至45～80℃反應(yīng)1～2h，再升溫至80～105℃，反應(yīng)2～3h制得所述高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂。
4、進(jìn)一步地，所述乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂的制備方法包括以下步驟：
5、將乙烯基硅烷、氨基硅烷和烷氧基硅烷分散在異丙醇中，40～80w超聲30～60min后加入去離子水制成混合溶液，調(diào)整混合溶液的ph值至5，在40～50℃環(huán)境中反應(yīng)3～4h，反應(yīng)結(jié)束后再調(diào)整混合溶液的ph值至8，攪拌反應(yīng)1～2h后旋蒸收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物水洗至ph值為7后真空干燥制得所述乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂。
6、進(jìn)一步地，所述高導(dǎo)熱功能填料的制備方法包括以下步驟：
7、將高導(dǎo)熱材料分散在異丙醇中，超聲分散獲得高導(dǎo)熱材料分散液，將正硅酸乙酯加入到上述高導(dǎo)熱材料分散液中在25℃攪拌反應(yīng)2～3h，攪拌結(jié)束后加入乙烯基硅烷偶聯(lián)劑繼續(xù)攪拌反應(yīng)4～6h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)水洗干燥制得所述高導(dǎo)熱功能填料。
8、進(jìn)一步地，所述去離子水的用量為去離子水與乙烯基硅烷、氨基硅烷和烷氧基硅烷總重量的重量比為1∶1。
9、進(jìn)一步地，所述乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂為乙烯基硅烷、氨基硅烷和烷氧基硅烷的聚合物。
10、進(jìn)一步地，所述乙烯基硅烷包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷?或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一種。
11、進(jìn)一步地，所述氨基硅烷包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷（kh-550）或n―β―(氨乙基)―γ―氨丙基三甲氧基硅烷（kh-792）中的任意一種。
12、進(jìn)一步地，所述烷氧基硅烷包括甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷或丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。
13、進(jìn)一步地，所述乙烯基硅烷、氨基硅烷和烷氧基硅烷的重量比為5～7∶1∶2～3。
14、進(jìn)一步地，所述高導(dǎo)熱材料為碳納米管、氮化鋁或石墨烯納米片中至少兩種的混合物。
15、進(jìn)一步地，所述高導(dǎo)熱材料中各組分按重量份計(jì)包括碳納米管0.5～2份、氮化鋁5～10份或石墨烯納米片0.5～2份。
16、進(jìn)一步地，所述乙烯基硅烷偶聯(lián)劑包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。
17、進(jìn)一步地，高導(dǎo)熱材料、正硅酸乙酯和乙烯基硅烷偶聯(lián)劑的重量比為1∶0.5～1.5∶1～1.5。
18、進(jìn)一步地，所述超聲分散的功率為40～80w，超聲分散的時(shí)間為3～4h。
19、進(jìn)一步地，所述乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂、高導(dǎo)熱功能填料、引發(fā)劑和苯乙烯的重量比為100∶100～200∶0.05～0.15∶5～10。
20、進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑包括過(guò)氧化二異苯丙、過(guò)氧化二苯甲?；蜻^(guò)氧化苯甲酰中的任意一種。
21、進(jìn)一步地，所述真空脫泡的真空度為0.08～0.10mpa，真空脫泡的時(shí)間為20～30min。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
23、（1）從創(chuàng)造高導(dǎo)熱性能高分子材料的角度出發(fā)，合成具有新型結(jié)構(gòu)的高密度氫鍵有機(jī)硅樹(shù)脂。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)原位聚合的方法改善有機(jī)-無(wú)機(jī)界面，利用雙逾滲理論和協(xié)同作用等方式調(diào)控高導(dǎo)熱功能填料的分布狀態(tài)來(lái)進(jìn)行導(dǎo)熱改性，從而制備出具有高導(dǎo)熱和耐熱性，又具備良好絕緣性能及較高機(jī)械強(qiáng)度的有機(jī)硅樹(shù)脂。
24、（2）乙烯基硅烷偶聯(lián)劑中的乙烯基通過(guò)自由基聚合反應(yīng)與乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂中的乙烯基基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。高導(dǎo)熱功能填料通過(guò)乙烯基硅烷偶聯(lián)劑與有機(jī)硅樹(shù)脂之間建立了物理和化學(xué)上的結(jié)合，這種結(jié)合方式增加了高導(dǎo)熱功能填料與乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂之間的作用力，使得高導(dǎo)熱功能填料不易從乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂中脫落，從而確保最終制得的有機(jī)硅樹(shù)脂具有更高的導(dǎo)熱性能。
1.一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，其特征在于，包括下列步驟∶
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，其特征在于，所述高導(dǎo)熱功能填料的制備方法包括以下步驟∶
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，其特征在于，所述高導(dǎo)熱材料為碳納米管、氮化鋁或石墨烯納米片中至少兩種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，其特征在于，高導(dǎo)熱材料、正硅酸乙酯和乙烯基硅烷偶聯(lián)劑的重量比為1∶0.5～1.5∶1～1.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，其特征在于，所述超聲分散的功率為40～80w，超聲分散的時(shí)間為3～4h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，其特征在于，所述乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂為乙烯基硅烷、氨基硅烷和烷氧基硅烷的聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，其特征在于，所述乙烯基硅烷、氨基硅烷和烷氧基硅烷的重量比為5～7∶1∶2～3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，其特征在于，所述乙烯基有機(jī)硅樹(shù)脂、高導(dǎo)熱功能填料、引發(fā)劑和苯乙烯的重量比為100∶100～200∶0.05～0.15∶5～10。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法，其特征在于，所述真空脫泡的真空度為0.08～0.10mpa，真空脫泡的時(shí)間為20～30min。
10.一種通過(guò)權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂的改性接枝方法制備得到的高導(dǎo)熱有機(jī)硅樹(shù)脂。