最新导热硅凝胶渗油性的研究进展

导热硅凝胶是一种凝胶状态的导热材料，通过把有机硅凝胶和导热粉体复合在一起形成的一种具有导热性能的有机硅凝胶。它具有较高的导热系数和较低的压缩变形应力，容易操作，可实现应用时的可连续性自动化生产。它能解决导热硅脂性能可靠性差的问题，起到导热垫片的作用，且在某些性能方面，更优于导热垫片。

硅凝胶硫化后为固液共存的状态，交联密度较低（为加成型硅橡胶的1/10~1/5），使得制得的导热硅凝胶容易出现渗油（出油）问题，从而污染电子器件，降低其长时间工作的可靠性，因此在提高有机硅树脂导热率的同时，需要避免渗油的产生。导热硅凝胶的交联密度越大，其渗油量越小。这是因为交联密度大的导热硅凝胶体系中，更多的有机硅高分子相互反应和交联成完整的网络结构体系，流动性好、未交联树脂基本上不存在，哪怕有微量存在，由于完整网络结构体系在单位体积形成密集的交联点数，未交联树脂在运动时与网络结构产生较大的摩擦系数，阻碍了这些未交联树脂的流动，因此减少了渗油量的产生。不同交联密度下导热硅凝胶网络结构体系示意图如下图所示。

杨敦等采用α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷为基础硅油，氧化铝Al₂O₃为导热粉体，研究了基础硅油的黏度、体系中Si—H/Si—Vi的物质的量比、扩链剂/交联剂的物质的量比及填料用量对导热硅凝胶渗油的影响。研究结果表明：基础硅油的黏度越大，导热硅凝胶的渗油量越小；体系中随着Si—H/Si—Vi的物质的量的比值增大以及导热粉体氧化铝Al₂O₃用量的增加，材料的渗油量都会减小。而随着扩链剂/交联剂的物质的量的比值增大，材料的渗油量则会逐渐增大；当扩链剂/交联剂的物质的量的比值达到一定值时，甚至会导致材料交联度过低而无法成型。

许丰光采用乙烯基硅油和生胶为基础聚合物，氧化铝、氧化锌、氢氧化铝和改性氧化铝为导热粉体，研究了填料用量、生胶硅油比和不同类型填料对导热硅凝胶流速、渗油率的影响。研究结果表明：导热硅凝胶的流速和渗油率成正比，流速越大，渗油率越大；在硅油黏度保持不变时，随着导热粉体的不断增加，导热系数增加，导热硅凝胶的流速出现明显的下降，渗油率也逐渐降低；随着生胶硅油比的增大，导热硅凝胶的流速降低，渗油减少；氧化锌的导热系数比氧化铝的高，同时氧化锌的粒径比氧化铝的小，吸油值较高，渗油率也就相对要低；而改性后的氧化铝导热系数比未改性的氧化铝高，且和硅油的接触效果更好，就更利于构建导热通路，在保持较好的导热系数的同时，渗油率更低，流速更高。

金戈新材在导热凝胶渗油等性能方面的研究也有最新成果。我司以高导热粉体组合物为导热粉体，采用新型耐高温粉体表面处理剂、以及粉体改性工艺开发了耐高温、低渗油的导热凝胶用导热粉体。以下是我司耐高温凝胶用导热粉体GD-S613A、GD-S653A在单组份凝胶配方中的应用举例（不代表最终应用数据，供参考）。