最新導熱硅凝膠滲油性的研究進展

導熱硅凝膠是一種凝膠狀態的導熱材料，通過把有機硅凝膠和導熱粉體復合在一起形成的一種具有導熱性能的有機硅凝膠。它具有較高的導熱系數和較低的壓縮變形應力，容易操作，可實現應用時的可連續性自動化生產。它能解決導熱硅脂性能可靠性差的問題，起到導熱墊片的作用，且在某些性能方面，更優于導熱墊片。

硅凝膠硫化后為固液共存的狀態，交聯密度較低（為加成型硅橡膠的1/10~1/5），使得制得的導熱硅凝膠容易出現滲油（出油）問題，從而污染電子器件，降低其長時間工作的可靠性，因此在提高有機硅樹脂導熱率的同時，需要避免滲油的產生。導熱硅凝膠的交聯密度越大，其滲油量越小。這是因為交聯密度大的導熱硅凝膠體系中，更多的有機硅高分子相互反應和交聯成完整的網絡結構體系，流動性好、未交聯樹脂基本上不存在，哪怕有微量存在，由于完整網絡結構體系在單位體積形成密集的交聯點數，未交聯樹脂在運動時與網絡結構產生較大的摩擦系數，阻礙了這些未交聯樹脂的流動，因此減少了滲油量的產生。不同交聯密度下導熱硅凝膠網絡結構體系示意圖如下圖所示。

楊敦等采用α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷為基礎硅油，氧化鋁Al₂O₃為導熱粉體，研究了基礎硅油的黏度、體系中Si—H/Si—Vi的物質的量比、擴鏈劑/交聯劑的物質的量比及填料用量對導熱硅凝膠滲油的影響。研究結果表明：基礎硅油的黏度越大，導熱硅凝膠的滲油量越小；體系中隨著Si—H/Si—Vi的物質的量的比值增大以及導熱粉體氧化鋁Al₂O₃用量的增加，材料的滲油量都會減小。而隨著擴鏈劑/交聯劑的物質的量的比值增大，材料的滲油量則會逐漸增大；當擴鏈劑/交聯劑的物質的量的比值達到一定值時，甚至會導致材料交聯度過低而無法成型。

許豐光采用乙烯基硅油和生膠為基礎聚合物，氧化鋁、氧化鋅、氫氧化鋁和改性氧化鋁為導熱粉體，研究了填料用量、生膠硅油比和不同類型填料對導熱硅凝膠流速、滲油率的影響。研究結果表明：導熱硅凝膠的流速和滲油率成正比，流速越大，滲油率越大；在硅油黏度保持不變時，隨著導熱粉體的不斷增加，導熱系數增加，導熱硅凝膠的流速出現明顯的下降，滲油率也逐漸降低；隨著生膠硅油比的增大，導熱硅凝膠的流速降低，滲油減少；氧化鋅的導熱系數比氧化鋁的高，同時氧化鋅的粒徑比氧化鋁的小，吸油值較高，滲油率也就相對要低；而改性后的氧化鋁導熱系數比未改性的氧化鋁高，且和硅油的接觸效果更好，就更利于構建導熱通路，在保持較好的導熱系數的同時，滲油率更低，流速更高。

金戈新材在導熱凝膠滲油等性能方面的研究也有最新成果。我司以高導熱粉體組合物為導熱粉體，采用新型耐高溫粉體表面處理劑、以及粉體改性工藝開發了耐高溫、低滲油的導熱凝膠用導熱粉體。以下是我司耐高溫凝膠用導熱粉體GD-S613A、GD-S653A在單組份凝膠配方中的應用舉例（不代表最終應用數據，供參考）。