关于填充型导热硅橡胶研究进展

关于填充型导热硅橡胶研究进展

黎梓沛

东莞市博恩复合材料有限公司 广东东莞 523000

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.