点胶式导热凝胶的制备与老化性能分析

点胶式导热凝胶的制备与老化性能分析

潘必成

东莞市博恩复合材料有限公司 广东东莞 523000

摘要:点胶式导热凝胶的整体制备过程相对复杂，若想更为全面细致掌握制备过程和老化性能，便需做好点胶式导热凝胶有效制备及其老化性能总结分析工作，以便于今后能够高效落实点胶式导热凝胶具体制备工作，且还可为后续更多技术工作者和研究学者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。

关键词:导热凝胶；点胶式；制备；老化性能；

前言：

导热凝胶通常为双组分形式的膏状，可填充复杂的不规则性形状，属于导热凝胶区别于导热垫片一项优势。导热凝胶有着极低装配应力，硫化过后因为较低硬度，且膨胀系数极小，以至于线路板更具稳定性。导热垫片在具体成型过程当中极易有裁切边料、尺寸不达标相关问题出现，原材料呈较低利用率，但点胶式导热凝胶便可实现对用量的精度控制，原材料有着极高利用率。因而，综合分析点胶式导热凝胶有效制备及其老化性能，有着一定的现实意义和价值。

1. 简述导热凝胶

导热凝胶，即通过对硅胶复合性的导热填料，实施混合搅拌及封装处理所制成一种凝胶状的导热材料。该类型材料融合了导热硅脂、导热垫片各项优势，如优良绝缘特性、耐高低温特性、耐候特性、亲和特性、可塑特性等，其能够满足于实际应用期间不同传热需求^[1]。

2. 制备过程及其老化性能

2.1 制备过程

1）在前期准备层面

选定ESA6100型号硅凝胶，甲组分为650 mPa·s黏度、乙组分为400 mPa · s豁度；选定KE-808型号铂金的催化剂、8081型号抑制剂、FB71 D型号氧化锌、黑色色膏、99%纯度及10μm平均粒径的膏氧化铝、99.8%纯度及70μm平均粒径的球形氧化铝、99 %纯度及25μm平均粒径的氢氧化铝、QS-L200型号及200 ㎡/g比表面的积气相法式白炭黑、KTHB-415TBS型号恒温恒湿箱、WIEETS60型号高低温形式冲击箱、HJC-50kV型号电压击穿式的试验仪、LS1型号电子万能式的试验机、DPY-31型号真密度仪、00型号邵氏硬度计、LW9389型号热阻仪，TPS2500S型号导热系数专用测量仪器、DV2T型号旋转形式粘度计、Z12030型号热循环形式的烘箱、DMP-1QT型号双行星形式搅拌装置等。

2. 在不同组分制备层面

一是，在导热凝胶甲组分制备层面。把80g的ESA6100型号硅凝胶甲组分、0.2 g抑制剂、lOg黑色色膏、2g铂金的催化剂等添加至双行星式搅拌装置当中实施0.5h搅拌处理，抽真空脱泡处理；再添加100g氧化铝实施0.5 h搅拌处理，添加400g氢氧化铝予以均匀搅拌，抽真空脱泡处理；再添加50 g氧化锌实施0.5 h搅拌处理，抽真空脱泡处理；添加250g球型的氧化铝实施0.5h搅拌处理，抽真空气泡脱去，添加气相方法之下白炭黑实际豁度调整到2.8 *10⁶~3.3*10⁶ mPa·s即可^[2]；二是，在导热凝胶乙组分制备层面。把92g的ESA6100型号硅凝胶甲组分、0.2 g抑制剂均添加至双行星式搅拌装置当中实施0.5h搅拌处理，抽真空脱泡处理；分次添加100g、200g的氢氧化铝，均进行0.5h搅拌，搅拌均匀；然后，抽真空脱泡处理；添加350 g氧化锌实施0.5 h搅拌处理，抽真空脱泡处理；添加气相方法之下白炭黑实际豁度调整到3 *10⁶~3.5*10⁶ mPa·s即可。

2. 在性能测试层面

均匀混合搅拌500 g导热凝胶甲组分、500 g导热凝胶乙组分，对混合料实施抽真空处理，便于将气泡脱去，将其压成片状1mm，125℃温度环境下实施0.5h硫化处理后制得此次测试样品。在豁度层面，需严格依照现行各项标准将热导率、热阻、硬度、介电常数、拉伸强度和拉断的伸长率等测试完成。密度测试，选定氦气的真密度方法实施；高温的老化性层面，150℃环境下样品放置约1 000 h，经冷却处理到室温，实施热导率、硬度、电气强度、压缩形变等实际变化情况的测试；在冷热冲击的老化性能层面，需处于－40~125℃温度环境下落实冷热循环性的实验分析，即－40~125℃温度放置样品0.5h，再放置于125℃温度环境下0. 5 h，以此为一次循环，一共测试循环1 000个后，予以冷却处理到室温，对样品的电气强度、热导率、压缩形变、硬度等变化实施测试；在湿热的老化性能层面，则是85%的相对湿度、85℃温度环境下，放置样品1000h，予以冷却处理到室温，对样品的电气强度、热导率、压缩形变、硬度等变化再次实施测试。

2.2 老化性能

导热凝胶经硫化过后，存在形式通常是填充缝隙，封装产品后无较高力学性层面要求，故此次对点胶形式导热凝胶实际老化性能层面研究侧重于产品热导率、电气强度、压缩形变、硬度等处于老化过程实际变化情况，确保每间隔250h实施一次测定。

1. 在高温老化层面

使用导热垫片温度通常在150℃以下，因此，此次选定＜150℃环境下实施高温老化的性能分析。那么，经过此次分析可了解到，伴随老化时间逐步增长到1000h后，热导率的线性明显增长，热导率实际增长量＞40%。电气强度伴随着老化时间持续增长，逐步缩小到8.65kV/mm，也就是缩小40%左右。伴随老化时间持续增长，硬度呈提升趋势，增幅最终超过75%。0.34MPa压力环境，产品自身压缩变形呈缩小趋势，超过40%。

2）在湿热老化层面

在一定程度上，湿热老化通常实行双85形式老化条件，也就是85%的相对湿度及85℃的温度条件。处于85%的相对湿度及85℃的温度条件，伴随湿热老化具体时间持续增长，热导率呈较小变化趋势，电气强度则呈下降趋势，总体降幅略小，且老化1000h过后，其电气强度可维持＞85%范围。产品硬度会伴随着湿热老化具体时间持续增长而呈增长趋势，且老化1000h过后，其硬度明显增长50%左右。伴随老化时间持续增长，压缩形变下降；经老化1000h过后，产品处于0.34MPa环境下，压缩形变超过60%^[3]。

3）在冷热冲击性老化层面

-40~125℃环境分析点胶形式导热凝胶冷热冲击性老化性能，侧重于对较差温差环境当中产品性能具体变化情况模拟分析。经分析可了解到，伴随老化时间持续增长，热导率无明显变化，经老化1000h过后，其热导率仅增长3.8%左右；伴随老化时间持续增长，电气强度下降，经老化1000h过后，其电气强度可维持原有80%。点胶形式导热凝胶，其在经过冷热冲击的老化过后，整个产品硬度增强明显，经老化1000h过后，其产品硬度可提升58%左右。伴随老化时间持续增长，0.34MPa条件之下，产品压缩形变明显下降，经老化1000h过后，其压缩形变可维持＞60%范围。

3. 结语

综上所述，老化过后点胶形式导热凝胶实际热导率呈增长趋势，高温环境下老化的热导率显著升高，如此表明了老化过后点胶形式导热凝胶自身导热能力基本上无损失。点胶形式导热凝胶经老化1000h过后，电气强度下降，基本上可维持＞60%范围，且硬度升高显著，硬度升高基本上均＞50%；0. 34 MPa条件之下，压缩形变明显下降，压缩的形变量确可维持原有＞40%范围。

参考文献：

[1] 王红玉， 万炜涛， 陈田安，等. 双组分导热凝胶的制备及应用研究[J]. 有机硅材料， 2019, 33(001):135-136.

[2] 李登峰. 丁基橡胶基热熔导热胶的制备及其性能研究[J]. 中国胶粘剂， 2019，27(005):314-315.

[3] 钱坤. NR/EPDM合金弹性体的制备及其耐热老化性能研究[D]. 安徽大学， 2020,26（001）：329-332.