您的位置:   网站首页    公司新闻    高温导热硅脂中苯基硅油与氧化铝填料的配伍性研究

高温导热硅脂中苯基硅油与氧化铝填料的配伍性研究

阅读量:40 img

高温导热硅脂中苯基硅油与氧化铝填料的配伍性研究需从化学稳定性、物理相容性、导热性能协同、高温稳定性及工艺适配性等维度展开。以下为具体分析:

一、化学稳定性
苯基硅油特性
苯基硅油通过苯基取代甲基硅油中的部分甲基,显著提升其耐高温性、耐辐照性及氧化稳定性。其分子链中苯基的引入增强了分子间作用力,使硅油在高温下不易分解,且与氧化铝填料无化学反应活性,避免了因化学反应导致的材料劣化。
氧化铝填料特性
氧化铝作为无机非金属填料,具有高导热性(常温下约30 W/m·K)、化学惰性及绝缘性。其表面通常为羟基化结构,可通过硅烷偶联剂改性以增强与硅油的结合力,但天然状态下与苯基硅油无化学相互作用,确保了配伍的化学稳定性。

二、物理相容性
表面润湿与分散
苯基硅油的高粘温系数和低表面张力(约2.1×10⁻⁴~2.85×10⁻⁴ N/cm)使其能有效润湿氧化铝颗粒表面,减少团聚现象。通过添加硅烷偶联剂(如KH-550),可进一步降低界面张力,促进氧化铝在硅油中的均匀分散,形成稳定的悬浮体系。
粘度匹配
苯基硅油的粘度可通过分子量调节(如50 cSt或1000 cSt),以匹配氧化铝填料的粒径分布(微米级或纳米级)。高粘度硅油适用于大粒径填料,低粘度硅油则更利于纳米级填料的分散,从而优化导热网络的构建。

三、导热性能协同
导热网络构建
氧化铝填料通过声子振动实现热传导,而苯基硅油作为基体,其热对流作用在微观层面辅助热量传递。通过优化氧化铝的填充量(通常为55%~70%)和粒径级配(如微米级Al₂O₃与纳米级BN复配),可形成致密的导热通路,显著提升硅脂的导热系数(可达3.5~6.5 W/m·K)。
界面热阻控制
苯基硅油的低表面张力减少了氧化铝颗粒与基体间的空隙,降低了界面热阻。同时,硅烷偶联剂的改性处理增强了填料与基体的结合力,进一步优化了热传导效率。

四、高温稳定性
热老化性能
苯基硅油在250℃热空气中凝胶化时间长达1750小时,表明其具有优异的高温稳定性。氧化铝填料在高温下不发生相变或分解,二者复合后,硅脂可在-60℃至300℃的宽温域内保持性能稳定,满足高温应用需求。
挥发与迁移控制
高粘度苯基硅油或苯基改性硅油可有效降低硅油的挥发速率,减少高温下硅油的迁移损失,从而维持导热网络的长期稳定性。

五、工艺适配性
加工性能
苯基硅油与氧化铝的混合工艺需严格控制温度(<50℃)和剪切时间(2~4小时),以防止硅油氧化和填料团聚。三辊研磨或行星搅拌工艺可确保填料均匀分散,形成稳定的膏状物。
应用性能
复合后的硅脂需具备低稠度、高铺展性及剪切稀化特性,以便于在精密电子元件界面施工。通过调节气相二氧化硅的添加量(0.5%~5%),可优化硅脂的流变性能,防止涂抹后垂流。

六、结论
苯基硅油与氧化铝填料在高温导热硅脂中具有良好的配伍性。苯基硅油的耐高温性、化学稳定性及物理相容性为氧化铝填料提供了优异的分散基体,而氧化铝的高导热性则显著提升了硅脂的热传导效率。通过优化填料级配、表面改性及加工工艺,可制备出导热性能优异、高温稳定性强、施工适配性好的高温导热硅脂,广泛应用于5G基站芯片、动力电池模组、大功率LED照明等高温散热场景。

在线QQ咨询,点这里

QQ咨询

微信服务号