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文章编号：1001-9731（2014）20-20001-06高导热率低膨胀复合型硅橡胶及导热填料研究进展*袁腾1，周显宏2，王锋1，涂伟萍1，柯文皓3（1．华南理工大学化学与化工学院，广州510640；2．东莞理工学院化学与环境工程学院，广东东莞523808；3．东莞市柏力有机硅科技有限公司，广东东莞523000）摘要：主要综述了高导热率低膨胀加成型硅橡胶及导热填料的研究进展。
首先介绍了常见的导热填料及其基本性能，主要包括金属类、氧化物类、氮化物类、碳化物类等；详细描述了各类填料的性能特点，并指出了填料基本性能对导热系数的影响，主要包括填料的比例、尺寸、尺寸分布、形状及填料的表面性质等。
其次详细介绍了提高导热系数的基本途径，主要包括导热机理介绍；基体材料研究；研发新型高性能导热填料；进行导热填料表面改性；对硅橡胶成型工艺进行优化等；然后介绍了降低热膨胀系数的一些基本途径，主要包括无机纳米粒子改性等。
最后指出了目前该研究领域存在的一些基本问题及解决思路，并对未来的发展方向进行了展望。
关键词：高导热率；低膨胀；导热填料；复合型；硅橡胶；热界面材料中图分类号：TQ327；TB332；TQ336．8文献标识码：A DOI：10．3969/j．issn．1001-9731．2014．20．0011引言随着微电子技术的发展，电子元件向薄、轻、小、多功能化方向变化，元件组装密度越来越高，发热元件的散热已成为一个突出问题。
如果积聚的热量不能及时散出，将导致元件工作温度升高，直接影响到各种高精密设备的寿命和可靠性。
在电子原件封装过程中，为了更好地降低器件组装时存在的热阻，提高整体传热能力，需要在传热部件和散热部件之间使用热界面材料（TIM），将其制成柔软的导热贴片可以较好地贴合在发热部件和散热部件之间，既可使二者紧密贴合，起到减震作用，又可以解决缝隙中空气热导率低、影响散热的问题。
导热硅橡胶具有优异的绝缘性能，同时能够快速有效地散除电子设备产生的热量，提高电子设备的使用寿命和工作效率。
第28卷 第1期2007年2月特种橡胶制品Special P ur po se Rubbe r P roduc ts V o l.28 N o.1 F ebruary 2007硅橡胶的研究与应用进展许 莉1,腾雅娣2*,华远达2,张丽丽2(1.北京橡胶工业研究设计院,北京 100039;2.沈阳化工学院应用化学学院,沈阳 110142)摘 要:综述了硅橡胶耐热性、耐寒性、导热性等机理,并指出了改变侧链结构、在主链中引入大体积链段和在胶料中加入耐热助剂是提高耐热氧老化性的3种途径。
引入少量改性链节来破坏分子链结构的规整性是提高硅橡胶耐寒性的主要途径,还归纳了硅橡胶在耐高温、耐寒性、绝缘性、导热性方面以及在生物医学领域的应用和液体硅橡胶的应用。
关键词:硅橡胶;耐热性;耐寒性;导热性;绝缘性;液体硅橡胶中图分类号:T Q333.93 文献标识码:A 文章编号:1005-4030(2007)01-0055-05收稿日期:2006-08-17作者简介:许 莉(1966-),女,北京市人,工程师。
*通讯联系人。
硅橡胶具有许多独特性能,如耐高低温、电器绝缘及生理惰性等,为其他有机高分子材料所不能比拟和替代,因而在航天、化工、农业及医疗卫生等方面得到广泛应用,并已成为国民经济重要而必不可少的新型高分子材料。
本文介绍了硅橡胶的耐热性、耐寒性、导热性、导电性、绝缘性、适应性研究和应用及液体硅橡胶的应用。
1 耐热性硅橡胶是高相对分子质量聚硅氧烷经补强、硫化等工序而制成的有机硅弹性体,其主链是以交替Si -O 键连接,由于Si -O 键键能比C -C 键键能高得多,因而硅橡胶具有高耐热稳定性。
但是随着科技的发展,硅橡胶的耐热性已不能满足在苛刻条件下的使用要求。
因此,改善硅橡胶的耐热性是当前硅橡胶领域的热门话题。
1.1 耐热及降解机理硅橡胶在热氧老化过程中的结构变化可分为2类:(1)是侧链甲基的氧化反应;(2)是主链降解断裂反应[1]。
导热橡胶的研究进展杨坤民,陈福林,岑 兰,周彦豪(广东工业大学材料与能源学院,广东广州 510640) 摘要:概述导热橡胶的典型理论模型和导热机理,介绍导热橡胶填料的应用研究及导热橡胶的加工进展。
填充型导热橡胶的典型理论模型包括粉状填料模型、纤维填料模型和片状填料模型;橡胶复合材料的导热性主要取决于所用填料的导热性及其在基体中的分布形式,只有当填料用量达到能够在基体中形成导热网链时才能起到改善材料导热性的作用;三氧化二铝、碳化钛、氮化硼等高导热性填料的加入可有效提高NR 、SBR 、IIR 和硅橡胶等材料的导热性。
关键词:导热橡胶;填料模型;导热机理 中图分类号:TQ33618 文献标识码:B 文章编号:10002890X (2005)022*******作者简介:杨坤民(19742),男,湖北襄樊人,广东工业大学在读硕士研究生,主要从事聚合物基复合材料及聚合物改性的研究工作。
导热橡胶是侧重导热性能的一类橡胶基复合材料,导热性能的提高通常伴随着散热性能的优化。
散热对电子产品极其重要,统计资料表明,电子元气件温度每升高2℃,其可靠性下降10%;50℃时的寿命只有25℃时的1/6[1]。
导热橡胶广泛应用于航天、航空、电子、电器领域中需要散热和传热的部位,同时可起到绝缘和减震的作用。
绝缘导热密封橡胶具有较高的导热率、优良的电性能和耐老化性能,能够有效散去电子产品使用中产生的热量,对电子产品的密集化、小型化和提高其可靠性和寿命都具有重要意义[2]。
1 导热橡胶的应用开发背景导热橡胶分为本征型导热橡胶和填充型导热橡胶。
通用橡胶都是热和电的不良导体,合成新的本征型导热橡胶绝非易事,因此一般通过填充高导热性的填料来制取导热橡胶。
通过填充制得的导热橡胶价格低廉、易加工成型,经过适当的工艺处理或配方调整可以应用于某些特殊领域。
在橡胶工业中,导热性研究一般从加工和使用两个角度来考虑。
加工过程着重于厚橡胶制品的硫化均匀性。
技术进展2018, 32 (3)：222 -225SILICONE MATERIAL加成型导热硅橡胶研究进展贾丽亚，吴洋洋(埃肯有机硅（上海）有限公司，上海201108)摘要：基于对专利文献的检索分析，综述了加成型导热硅橡胶的研究进展，介绍了几种能将硅橡胶热导率提高至3 W/(m.K)以上的有效途径。
关键词！导热，硅橡胶，填料中图分类号：TQ333.93 文献标识码：A doi：10.11941/j.issn.1009 -4369.2018.03.013据世界知识产权组织（W IP O)统计，每年 发明创造成果中的90% ~95%能在专利文献中 检索到，而有70%的技术内容未在其它非专利 文献中发表过。
专利文献所反映的技术信息内容 广博，几乎涉及人类生产活动的全部技术领域。
此外，专利文件免费易得，持续不断更新，还提 供除技术外的广泛信息如公司、发明人、法律状 态等，信息量巨大。
通过专利文献可以了解前人 在本领域已做的工作和取得的成果，了解相关技 术的发展、演化等，还能了解到谁拥有相关技 术，竞争对手是谁，从而可帮助制订公司技术发 展战略，寻求合作伙伴，规划公司专利布局，制订相应的市场策略等。
20世纪90年代以来，导热材料在电子电 器、汽车、航空航天、军事装备等诸多制造业及 高科技领域中发挥了很重要的作用。
随着科学技 术的高速发展，电子元件和半导体材料的集成 化、微型化和大功率化对导热材料的性能提出了 更高的要求。
硅橡胶可以在很宽的温度范围内长 期保持弹性，硫化时热效应小，并具有优良的电 气性能和化学稳定性能，向其中添加高导热性能 填料后即可得到导热硅橡胶[1]。
导热硅橡胶具 有优良的散热、减震、耐化学腐蚀性和较宽的使 用温度（-90 -250S)，能在极限和苛刻环境 中保 弹性和 性，非 a子器、汽车和仪表等行业的弹性粘接、定位、散 热、绝缘及密封[2]，因此其在导热材料使用领 域备受关注。
考虑到加成型硅橡胶由于硫化时无小分子脱 出，具有尺寸稳定、环境友好等诸多优点，以及其在电子领域的广泛应用，本文在对专利文献进 行检索的基础上对加成型导热硅橡胶的研究进行 了重点调查。
填充型导热硅橡胶研究进展
张先伟;范宏
【期刊名称】《化学反应工程与工艺》
【年(卷),期】2015(031)006
【摘要】介绍了填充型导热硅橡胶的特点、填料类型和制备工艺,阐述了硅橡胶的导热机理并归纳总结了相关模型及其适用范围;综述了近年来国内外学者在填充型导热硅橡胶复合材料的结构优化与导热性能改善方法上的研究,并针对当前该领域的研究热点和存在问题,提出了进一步改进的思路.
【总页数】10页(P566-575)
【作者】张先伟;范宏
【作者单位】浙江大学化学工程与生物工程学院化学工程联合国家重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学化学工程与生物工程学院化学工程联合国家重点实验室,浙江杭州310027
【正文语种】中文
【中图分类】TQ333.93
【相关文献】
1.填充型导热硅橡胶的研究进展 [J], 贡玉圭;谢荣斌;吴超
2.填充型导热绝缘硅橡胶的研究进展 [J], 刘旺冠;郭建华;蒋兴华
3.球型Al2O3-AlN颗粒复配填充型硅橡胶的制备及导热性能研究 [J], 张晨旭;毛大厦;曾小亮;孙蓉;许建斌;汪正平
4.填充型导热聚对苯二甲酸丁二酯复合材料研究进展 [J], 王子君;周炳;白瑜;贾钦;
王洪学
5.填充型导热绝缘硅橡胶的研究进展 [J], 刘旺冠;郭建华
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单组分加成型导热硅橡胶的研究近年来，随着工业化进程的不断推进，导热硅橡胶作为一种新型高分子材料，已经被广泛应用于电子、航空、汽车等领域的产品中，以其优异的导热性能和耐高温、耐寒性能，成为了许多高要求的制造业领域的首选材料。
其中，单组分加成型导热硅橡胶由于其制备简单、工艺成熟、质量稳定等特点，目前在市场上的应用也越来越广泛。
本文主要介绍单组分加成型导热硅橡胶的研究进展及其在不同领域中的应用。
一、单组分加成型导热硅橡胶的制备方法单组分加成型导热硅橡胶的制备方法一般采用加成反应法，其基本原理是先将硅橡胶聚合物与导热填料加入反应釜中，经过高温高压加热，填料表面的活性基团与硅橡胶分子间的官能团相互反应，从而形成导热硅橡胶材料。
具体制备方法如下：1、选用适当的硅橡胶聚合物，并在其中添加适当比例的导热填料；2、将混合好的硅橡胶和填料加入反应釜中，并加入催化剂和助剂；3、通过高温高压反应，进行加成反应，形成导热硅橡胶材料；4、将反应得到的导热硅橡胶材料进行成型、分切、粘接等后续加工处理。
二、单组分加成型导热硅橡胶的性能特点1、优异的导热性能与普通硅橡胶相比，导热硅橡胶在导热性能方面表现出色。
导热硅橡胶中常用的导热填料有氧化铝、氧化锆、氧化硅等。
填料的添加提高了导热硅橡胶的导热系数，使其具有优异的导热性能。
2、良好的电绝缘性能导热硅橡胶材料具有优异的电绝缘性能，能够承受高电压和高电场强度，被广泛应用于电子电器行业中。
3、耐高温、耐寒性能导热硅橡胶材料具有优异的耐高温、耐寒性能，能够在极端温度条件下正常工作，被广泛应用于航空、汽车等领域的制造业。
4、优良的柔韧性和弹性导热硅橡胶材料具有良好的柔韧性和弹性，并且不易老化、劣化，被广泛应用于需要长期使用和良好柔性材料的行业。
三、单组分加成型导热硅橡胶的应用领域1、电子电器行业导热硅橡胶材料具有良好的电绝缘性能和导热性能，在电子电器行业中被广泛应用于散热器、LED照明、声音回音壁等相关产品中，能够有效降低产品温度，提高产品性能，提高使用寿命。
关于填充型导热硅橡胶研究进展
摘要：填充型导热硅橡胶是一种具有优异导热性能的复合材料，近年来备受关注。
本文综述了填充型导热硅橡胶的研究进展，包括其制备方法、导热机理、力学性能和应用领域等方面。
同时，文章也对未来填充型导热硅橡胶的发展方向进行了展望。
关键词：导热硅胶；导热硅胶垫；PC绝缘片材料
一、引言
随着电子产品的迅速普及，高功率密度电子元件的散热问题日益凸显。
传统的散热材料难以满足现代电子设备对散热性能的需求，因此需要开发新型的散热材料。
填充型导热硅橡胶由于其导热性能优异、柔软可塑等特点，成为了备受关注的散热材料之一。
本文旨在综述填充型导热硅橡胶的研究进展，为该领域的进一步发展提供参考。
二、填充型导热硅橡胶分类
填充型导热硅橡胶可根据填充物的不同分为以下几类：
（一）金属填充型
将金属粉末作为填充物，如铝、铜、银等。
金属填充型导热硅橡胶具有良好的导热性和导电性，广泛应用于电子元器件散热领域[1]。
（二）无机填充型
将氧化铝、氮化硅等无机物作为填充物，能够显著提高导热硅橡胶的导热性和机械强度。
（三）碳纤维填充型
将碳纤维作为填充物，能够提高导热硅橡胶的导热性和耐磨性，常用于电子
设备和车载设备的散热领域。
（四）石墨填充型
将石墨作为填充物，可以提高导热硅橡胶的导热性和电导率，适用于一些对
电导率要求较高的应用场合。
（五）纳米填充型
将纳米级颗粒作为填充物，如氧化锌、二氧化硅等。
纳米填充型导热硅橡胶
具有较高的导热系数和机械强度，被广泛应用于电子设备、汽车、LED灯等领域。
三、常见填充型导热硅橡胶
（一）导热硅胶垫
导热硅胶垫是一种具有导热性能的垫子，通常用于导热或散热方面。
其主要
材料为硅胶，具有优异的耐高温性能，可以承受高达200℃的温度。
导热硅胶垫
可以使用在电子设备、LED灯、CPU等需要散热的场合中，帮助导热，提高设备
的稳定性和寿命。
导热硅胶垫的特点包括：导热性能好；耐高温性能好；柔软性好，易于安装；耐腐蚀、耐磨损；可以根据需要定制尺寸和形状。
总之，导热硅
胶垫是一种重要的散热材料，可以有效地保护电子设备免受过热的损害，并提高
设备的性能和寿命[2]。
（二）PC绝缘片材料
PC绝缘片是由填充型导热硅橡胶制成的一种绝缘片。
PC材料具有优异的耐
热性、抗冲击性、透明度和机械强度等特点，因此被广泛应用于电子、电气和光
学领域的绝缘件和结构件中。
PC绝缘片具有良好的耐高温性能，可在高达140℃
的温度下长期运行，并且可以承受较高的电压和电流。
相比于其他绝缘材料，如
聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等，PC绝缘片更具有优越的物理性能和加工性能，同时
还具有防火、防紫外线等特性。
PC绝缘片的应用范围非常广泛，包括电子元器件、电力设备、LED灯具、汽车配件、医疗器械、建筑装饰等领域。
四、填充型导热硅橡胶制备
填充型导热硅橡胶的制备方法一般分为以下几个步骤：
配方调配：根据需要导热硅橡胶的使用要求和物理化学性质，确定所需原材
料种类和比例，如硅橡胶基础材料、填充剂、交联剂等。
原材料预处理：对于硅橡胶基础材料，需要进行挤出、压延等成型工艺。
填
充剂和交联剂则需要进行预处理，如筛选、干燥等。
混合：将硅橡胶基础材料、填充剂、交联剂等按照事先确定的配方比例混合
均匀。
通常采用开炼机或内混机等设备进行混合。
硫化：将混合好的材料进行硫化处理。
常见的硫化方法有热空气硫化、高温
硫化等。
硫化时间和温度需要根据具体情况来确定。
制品加工：经过硫化处理后的材料可以进行成型，如压延成型、模压成型等。
最终得到的制品即为填充型导热硅橡胶制品。
以上是一般填充型导热硅橡胶的制备方法，具体操作步骤和参数需要根据具
体情况进行调整。
五、填充型导热硅橡胶提高导热性的途径
填充型导热硅橡胶是一种具有较高导热性能的材料，可以用于电子、电器、
机械等领域的散热和导热。
为了进一步提高其导热性能，以下是几种途径：
添加导热填料：可以添加铝氧化物、碳纤维、金属粉末等导热填料，这些填
料对硅橡胶的导热性能都有很好的增强作用。
优化硅橡胶的配方：通过改变硅橡胶的成分比例，可以改善硅橡胶的导热性能。
例如，在硅橡胶中添加部分导热油可以提高其导热系数。
提高填充密度：填充型导热硅橡胶的导热性能与填充密度有关，填充密度越高，导热性能越好。
因此，可以采取一些措施，如压缩填充、振实填充等方法来
提高填充密度。
优化工艺条件：在制备填充型导热硅橡胶时，优化工艺条件也可以提高其导热性能。
例如，在制备过程中控制温度、时间等工艺参数，可以使填充型导热硅橡胶的导热性能得到提升。
总之，通过添加导热填料、优化硅橡胶的配方、提高填充密度以及优化工艺条件等途径，可以有效提高填充型导热硅橡胶的导热性能。
六、填充型导热硅橡胶的应用及发展
（一）填充型导热硅橡胶的应用
填充型导热硅橡胶是一种高性能的材料，具有优异的导热性和机械性能，常用于以下应用：
热管理：填充型导热硅橡胶广泛应用于电子产品的热管理领域，如CPU、GPU 散热器、LED灯珠等[3]。
它可以有效将产生的热量传递到散热器中，并提高散热效率。
电子封装：填充型导热硅橡胶可以作为电子元件的密封材料，保护电子元件不受潮气、灰尘等外界环境的影响，同时具有导热的特性，使得加热元件能够快速散热。
汽车电子：填充型导热硅橡胶可作为汽车电子中的散热器、密封材料和连接器等部件。
随着汽车电子应用的不断发展，导热硅橡胶的需求也在不断增加。
医疗设备：填充型导热硅橡胶也被应用于医疗设备中，如超声波探头、心电图探头等。
它可以提高设备的工作效率和精度，并延长设备寿命。
总之，填充型导热硅橡胶在电子、汽车、医疗等领域都有广泛的应用前景，随着科技的不断发展，其应用范围也将不断扩大。
（二）填充型导热硅橡胶的发展方向
填充型导热硅橡胶未来的发展方向可能包括以下几个方面：
高导热性能：填充型导热硅橡胶的主要功能是散热，因此其导热性能的提升是非常重要的。
在未来的发展中，可以通过改变填充物、增加填充物含量、改变橡胶基材料等多种方式来提高导热性能。
低成本、环保：填充型导热硅橡胶在应用领域广泛，例如电子产品、汽车、医疗器械等，因此低成本、环保的产品将更具优势。
未来可以通过控制原材料成本、研发环保型填充物等方法来实现这一目标。
多功能化：填充型导热硅橡胶的应用领域十分广泛，未来的发展方向可能包括开发多种不同的功能型填充物，以适应各种不同的应用场景。
例如，可以添加防护性材料、抗氧化材料等。
自适应性：为了进一步提高填充型导热硅橡胶的应用价值，未来的发展方向可能包括进一步提高其自适应性。
例如，可以在填充型导热硅橡胶中添加感温材料，使其能够根据周围环境温度自动调节散热效果。
应用领域扩展：填充型导热硅橡胶的应用领域十分广泛，未来还可以进一步扩大其应用范围。
例如，可以将其应用于新能源汽车、航空航天等领域，以满足不同领域对散热材料的需求。
结语：
总之，填充型导热硅橡胶在导热性、机械强度、电绝缘性等方面都有很大的优势，在众多领域得到了广泛的应用。
目前，国内外学者们对该材料的研究还在不断深入，未来还将拓展其更广阔的应用空间。
我们期待着，随着技术和研究的不断进步，填充型导热硅橡胶能够为更多工业生产和科学研究提供更好的支持和保障。
参考文献
[1]贡玉圭,谢荣斌,吴超.填充型导热硅橡胶的研究进展[J].有机硅材
料,2017,31(02):133-136.
[2]张先伟,范宏.填充型导热硅橡胶研究进展[J].化学反应工程与工
艺,2015,31(06):566-575.
[3]林晓丹,曾幸荣,陆湛泉,杨春章,黄佳乐,吴丽卉.氧化镁填充导热硅橡胶的性能研究[J].橡胶工业,2008(05):291-294.。
