(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110791106 A(43)申请公布日 2020.02.14
(21)申请号 201911088749.5(22)申请日 2019.11.08
(71)申请人 清华大学
地址 100084 北京市海淀区清华园
申请人 中车株洲电力机车研究所有限公司(72)发明人 党智敏 张冬丽 梅文庆 王思蛟
冯启琨 刘群欣 (74)专利代理机构 北京安信方达知识产权代理
有限公司 11262
代理人 刘凯强 张奎燕(51)Int.Cl.
C08L 83/07(2006.01)C08L 83/05(2006.01)C08K 9/06(2006.01)C08K 3/38(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页
C08K 3/36(2006.01)C08K 7/06(2006.01)
(54)发明名称
一种液体硅橡胶及其制备方法(57)摘要
本发明公开了一种液体硅橡胶及其制备方法。本发明包含A组分与B组分，二者重量比为(1:1)-(1:10)，其中A组分包含乙烯基硅油、铂催化剂、六方氮化硼颗粒和力学增强剂，B组分包含，乙烯基硅油、含氢硅油、炔类抑制剂和六方氮化硼颗粒。通过该方法制备得到的液体硅橡胶的电气绝缘性能与导热性能优异。本发明制备的液体硅橡胶，不仅显著提高了导热性能，同时具有优异的电绝缘性能。本发明提供的液体硅橡胶的击穿强度可达为42kV/mm，导热系数为0.96W·m-1·K-1，与纯液体硅橡胶相比导热性能提高557％。CN 110791106 ACN 110791106 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种液体硅橡胶，其中，所述液体硅橡胶的原料包含A组分和B组分；A组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、铂催化剂0.3-0.8份、六方氮化硼颗粒0-40份和力学增强剂10-20份；
B组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、含氢硅油10-30份、炔类抑制剂0.02-0.05份、六方氮化硼颗粒0-40份；
可选地，A组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、铂催化剂0.3-0.8份、六方氮化硼颗粒1-40份和力学增强剂10-20份；
可选地，B组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、含氢硅油10-30份、炔类抑制剂0.02-0.05份、六方氮化硼颗粒1-40份；
A组分和B组分按照重量比(1:1)-(1:10)的比例混合。2.根据权利要求1所述的液体硅橡胶，其中，所述乙烯基硅油选自仅含端乙烯基的硅油、仅含侧乙烯基的硅油和既含端乙烯基又含侧乙烯基的硅油中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的液体硅橡胶，其中，所述含氢硅油选自仅含端氢基的硅油、仅含侧氢基的硅油和既含端氢基又含侧氢基的硅油中的一种或多种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液体硅橡胶，其中，所述乙烯基硅油的粘度为500cst-1000cst，以及其乙烯基含量分别为0.16wt.％-0.32wt.％。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的液体硅橡胶，其中，含氢硅油的含氢量为0.58wt.％-1.60wt.％。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的液体硅橡胶，其中，所述力学增强剂为气相白炭黑和碳纤维中的一种或两种。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的液体硅橡胶，其中，所述的六方氮化硼的直径1-15微米，利用球磨工艺通过硅烷偶联剂KH-550和/或KH570对六方氮化硼表面处理。8.根据权利要求1至3中任一项所述的液体硅橡胶的制备方法，其特征在于：铂催化剂选自氯铂酸的醇改性螯合物、四氢呋喃配位的铂螯合物和铂-乙烯基硅氧烷配合物中的一种或多种；
可选地，所述铂催化剂以溶液的形式添加，铂催化剂溶液的浓度为1000-5000ppm。9.一种权利要求2至8中任意一项的所述的液体硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：1)称取A组分的各种原料搅拌均匀，称取B组分的各种原料搅拌均匀；2)将A组分的混合物和B组分的混合物，搅拌混合均匀；3)将2)中制备得到的混合物在真空条件下抽气泡，静止放置，即得液体硅橡胶。10.根据权利要求9所述的液体硅橡胶的制备方法，其中，所述液体硅橡胶抽气泡的时间15-30min。
2
CN 110791106 A
说 明 书
一种液体硅橡胶及其制备方法
1/5页
技术领域
[0001]本文涉及电力电子设备封装料技术，尤指一种液体硅橡胶及其制备方法。背景技术
[0002]在高压外绝缘和电子器件等领域，液体硅橡胶(Liquid silicone rubber,LSR)因其优越的绝缘性能和机械力学性能被广泛地应用。近年来，随着运行电压等级不断提高以及器件运行速度的提升，用于绝缘的硅橡胶材料在正常使用过程中的温升过高，从而加速绝缘材料的快速老化，对高压输变电和电力电子器件带来极大的安全隐患。因此，如何提高硅橡胶材料的导热性能与绝缘性能成了亟需解决的问题。
发明内容
[0003]为了解决上述技术问题，本申请提供了一种氮化硼/液体硅橡胶及其制备，能够弥补已有技术的缺陷。本发明产品具有如下特点：制备方法简单，组成原料配方合理，易推广，实用性强，可以使液体硅橡胶材料的物理机械性能和电气绝缘性大大提高。[0004]本申请提供了一种液体硅橡胶及其制备方法，其中，所述液体硅橡胶的原料包含A组分和B组分；
[0005]A组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、铂催化剂0.3-0.8份、六方氮化硼颗粒0-40份、力学增强剂10-20份；[0006]B组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、含氢硅油10-30份、炔类抑制剂0.02-0.05份、六方氮化硼颗粒0-40份；[0007]可选地，A组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、铂催化剂0.3-0.8份、六方氮化硼颗粒1-40份和力学增强剂10-20份；[0008]可选地，B组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、含氢硅油10-30份、炔类抑制剂0.02-0.05份、六方氮化硼颗粒1-40份；
[0009]A组分和B组分按照重量比(1:1)-(1:10)的比例混合。[0010]可选地，所述液体硅橡胶仅有A组分和B组分组成，A组分仅由乙烯基硅油、铂催化剂、六方氮化硼颗粒和力学增强剂组成；B组分仅由乙烯基硅油、含氢硅油、炔类抑制剂和六方氮化硼颗粒组成。
[0011]在本发明提供的液体硅橡胶中，所述乙烯基硅油选自仅含端乙烯基的硅油、仅含侧乙烯基的硅油和既含端乙烯基又含侧乙烯基的硅油中的一种或多种。[0012]在本发明提供的液体硅橡胶中，所述含氢硅油选自仅含端氢基的硅油、仅含侧氢基的硅油和既含端氢基又含侧氢基的硅油中的一种或多种。[0013]在本发明提供的液体硅橡胶中，所述乙烯基硅油的粘度为500cst-1000cst，以及其乙烯基含量分别为0.16wt.％-0.32wt.％。[0014]在本发明提供的液体硅橡胶中，含氢硅油的含氢量为0.58wt.％-1.60wt.％。[0015]在本发明提供的液体硅橡胶中，所述力学增强剂为气相白炭黑和碳纤维中的一种
3
CN 110791106 A
说 明 书
2/5页
或两种。
[0016]在本发明提供的液体硅橡胶中，所述的六方氮化硼的直径1-15微米，利用球磨工艺通过硅烷偶联剂KH-550和/或KH570对六方氮化硼表面处理。[0017]在本发明提供的液体硅橡胶中，铂催化剂选自氯铂酸的醇改性螯合物、四氢呋喃配位的铂螯合物和铂-乙烯基硅氧烷配合物中的一种或多种；[0018]可选地，所述铂催化剂以溶液的形式添加，铂催化剂溶液的浓度为1000-5000ppm。[0019]另一方面，本发明提供了以上液体硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：[0020]1)称取A组分的各种原料搅拌均匀，称取B组分的各种原料搅拌均匀；[0021]2)将A组分的混合物和B组分的混合物，搅拌混合均匀；[0022]3)将2)中制备得到的混合物在真空条件下抽气泡，静止放置，即得液体硅橡胶。[0023]在本发明提供的中液体硅橡胶的制备方法中，所述液体硅橡胶抽气泡的时间15-30min。
[0024]本发明的有益效果：
[0025]1)本发明通过机械搅拌混合制备具有高导热高绝缘的氮化硼/液体硅橡胶。在提高液体硅橡胶导热性能的同时，还使基体的电绝缘性能得到提高。对高频微电子元器件散热、提高器件工作效率、延长使用寿命等方面具有极其重要的作用。[0026]2)本发明制备的氮化硼/液体硅橡胶的制备方法简单、稳定、可靠，解决了液体硅橡胶在高压外绝缘和电力电子器件等领域应用材料时，导热系数偏低，材料在温升较高时热老化等问题，适合高导热高绝缘液体硅橡胶的大规模、工业化生产。[0027]本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来实现和获得。
具体实施方式
[0028]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0029]本发明实施例中提供了一种液体硅橡胶，其中，所述液体硅橡胶的原料包含A组分和B组分；
[0030]A组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、铂催化剂0.3-0.8份、六方氮化硼颗粒0-40份和力学增强剂10-20份；[0031]B组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、含氢硅油10-30份、炔类抑制剂0.02-0.05份和六方氮化硼颗粒0-40份；[0032]可选地，A组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、铂催化剂0.3-0.8份、六方氮化硼颗粒1-40份和力学增强剂10-20份；[0033]可选地，B组分按重量份计的配方包含如下原料：乙烯基硅油100份、含氢硅油10-30份、炔类抑制剂0.02-0.05份、六方氮化硼颗粒1-40份；[0034]可选地，所述液体硅橡胶仅有A组分和B组分组成，A组分仅由乙烯基硅油、铂催化剂、六方氮化硼颗粒和力学增强剂组成；B组分仅由乙烯基硅油、含氢硅油、炔类抑制剂和六
4
CN 110791106 A
说 明 书
3/5页
方氮化硼颗粒组成。
[0035]A组分和B组分按照重量比(1:1)-(1:10)的比例混合。[0036]在本发明提供的液体硅橡胶中，所述乙烯基硅油选自仅含端乙烯基的硅油、仅含侧乙烯基的硅油和既含端乙烯基又含侧乙烯基的硅油中的一种或多种。[0037]在本发明提供的液体硅橡胶中，所述含氢硅油选自仅含端氢基的硅油、仅含侧氢基的硅油和既含端氢基又含侧氢基的硅油中的一种或多种。[0038]在本发明提供的液体硅橡胶中，所述乙烯基硅油的粘度为500cst-1000cst，以及其乙烯基含量分别为0.16wt.％-0.32wt.％。[0039]在本发明实施例中，含氢硅油的含氢量为0.58wt.％-1.60wt.％。[0040]在本发明实施例中，所述力学增强剂为气相白炭黑和碳纤维中的一种或两种。[0041]在本发明实施例中，所述的六方氮化硼的直径1-15微米，利用球磨工艺通过硅烷偶联剂KH-550和/或KH570对六方氮化硼表面处理。[0042]在本发明实施例中，铂催化剂选自氯铂酸的醇改性螯合物、四氢呋喃配位的铂螯合物和铂-乙烯基硅氧烷配合物中的一种或多种；[0043]可选地，所述铂催化剂以溶液的形式添加，铂催化剂溶液的浓度为1000-5000ppm。[0044]在本发明实施例中，以上液体硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：[0045]1)称取A组分的各种原料搅拌均匀，称取B组分的各种原料搅拌均匀；[0046]2)将A组分的混合物和B组分的混合物，搅拌混合均匀；[0047]3)将2)中制备得到的混合物在真空条件下抽气泡，静止放置，即得液体硅橡胶。[0048]在本发明实施例中，所述液体硅橡胶抽气泡的时间15-30min。[0049]在本发明实施例中，乙烯基硅油为端乙烯基硅油和侧链乙烯基硅油一种或多种，牌号硅友-SIFCO，购自建德市聚合新材料有限公司，[0050]在本发明实施例中，含氢硅油为端氢基硅油和侧链含氢硅油一种或多种，牌号硅友-JH-202，购自建德市聚合新材料有限公司，[0051]在本发明实施例中，铂金催化剂氯铂酸的醇改性螯合物，牌号众鑫-PT，购自东莞市众鑫有机硅材料有限公司，[0052]炔类抑制剂，牌号众鑫-C-002，购自东莞市众鑫有机硅材料有限公司，[0053]白炭黑，HN-200，江苏昊能化工有限公司，[0054]氮化硼购自山东丹东化工研究院有限公司。[0055]在本发明实施例中，所述氮化硼为六方氮化硼，所述六方氮化硼的直径为10微米，表面经过表面经过处理，处理步骤如下：将BN放入烘箱中135℃烘干4h后，立即倒入球磨机中，按照BN与KH550重量比为100:1加入KH550，研磨12h后。静止，带温度降到室温后，过筛，收集样品即为表面经过处理的六方氮化硼。
[0056]在本发明实施例中液体硅橡胶测试方法如下：[0057]击穿强度：按照GB/T 1408.1-2006标准测试，样品厚度为1mm±0.1mm。根据weibull分布数据处理方法。
[0058]体积电阻率的测量:根据GB/T 1408.1-2006标准测试，样品厚度为2mm±0.1mm，测试电压为100V。[0059]实施例1
5
CN 110791106 A[0060]
说 明 书
4/5页
实施例1中的液体硅橡胶按照以下步骤制备：
[0061]1)A组分的制备：取乙烯基硅油(粘度500cst)100重量份，所述乙烯基含量为0.16wt.％，铂催化剂0.5重量份(铂催化剂以溶液形式添加，溶液质量浓度1000ppm)，BN 40重量份，白炭黑20重量份。将各组份在称量后，在常温下将各组份混合后均匀搅拌1h，待用。[0062]2)B组分的制备：取乙烯基硅油(粘度500cst)100重量份，所述乙烯基含量为0.16wt.％；含氢硅油(硅友-JH-202含氢量H＝1.60wt.％)30重量份；炔类抑制剂0.02重量份；BN 40重量份，称量后，在常温下将各组份混合后搅拌1h，待用。[0063]3)将A组分与B组分按照1：1的比例混合，搅拌0.5h后，导入模具中，在真空烘箱中抽气泡30min。静止一段时间后即为实施例1制得的高导热高绝缘液体硅橡胶。[0064]实施例1生产出来的硅橡胶的主要性能列于表1中：[0065]表1：实施例1的性能表
[0066]
序号性能项目单位性能参数
1弹性模量MPa1.12应变％3303击穿强度MV/m424体积电阻率Ω·cm-18.2×10165导热率W/mk0.96
[0067]实施例2
[0068]实施例2中的液体硅橡胶按照以下步骤制备：[0069]1)A组分的制备：取乙烯基硅油(粘度500cst)100重量份，所述乙烯基含量为0.16wt.％，铂催化剂0.5重量份(铂催化剂以溶液形式添加，溶液质量浓度1000ppm)，BN 20重量份，白炭黑10重量份。将各组份在称量后，在常温下将各组份混合后均匀搅拌1h，待用。[0070]2)B组分的制备：取乙烯基硅油(粘度500cst)100重量份，所述乙烯基含量为0.16wt.％；含氢硅油(含氢量H＝1.60wt％)30重量份；炔类抑制剂0.02重量份；BN 20重量份，称量后，在常温下将各组份混合后搅拌1h，待用。[0071]3)将A组分与B组分按照1：1的比例混合，搅拌0.5h后，导入模具中，在真空烘箱中抽气泡30min。静止一段时间后即为实施例2制得的液体硅橡胶。[0072]实施例2生产出来的硅橡胶的主要性能列于表2中：[0073]表2：实施例2的性能表序号性能项目单位性能参数
1弹性模量MPa0.82应变％2253击穿强度MV/m304体积电阻率Ω·cm-11.1×10165导热率W/mk0.61
[0075]实施例3
[0076]实施例3中的液体硅橡胶按照以下步骤制备：[0077]1)A组分的制备：取乙烯基硅油(粘度1000cst)100重量份，所述乙烯基含量为0.32wt.％，铂催化剂0.3重量份(铂催化剂以溶液形式添加，溶液质量浓度1000ppm)，BN 40
6
[0074]
CN 110791106 A
说 明 书
5/5页
重量份，白炭黑20重量份。将各组份在称量后，在常温下将各组份混合后均匀搅拌1h，待用。[0078]2)B组分的制备：取乙烯基硅油(粘度1000cst)100重量份，所述乙烯基含量为0.32wt.％；含氢硅油(含氢量H＝1.60wt％)30重量份；炔类抑制剂0.02重量份；BN 40重量份，称量后，在常温下将各组份混合后搅拌1h，待用。[0079]3)将A组分与B组分按照1：1的比例混合，搅拌0.5h后，导入模具中，在真空烘箱中抽气泡30min。静止一段时间后即为实施例3制得的液体硅橡胶。[0080]实施例3生产出来的硅橡胶的主要性能列于表3中：[0081]表3：实施例3的性能表序号性能项目单位性能参数
1弹性模量MPa0.42应变％1703击穿强度MV/m304体积电阻率Ω·cm-12.3×10165导热率W/mk0.73
[0083]实施例4
[0084]实施例4中的液体硅橡胶按照以下步骤制备：[0085]1)A组分的制备：取乙烯基硅油(粘度1000cst)100重量份，所述乙烯基含量为0.32wt.％，铂催化剂0.3重量份(铂催化剂以溶液形式添加，溶液质量浓度1000ppm)，BN 20重量份，白炭黑20重量份。将各组份在称量后，在常温下将各组份混合后均匀搅拌1h，待用。[0086]2)B组分的制备：取乙烯基硅油(粘度500cst)100重量份所述乙烯基含量为0.16wt.％；含氢硅油(含氢量H＝1.60wt％)30重量份；炔类抑制剂0.02重量份；BN 40重量份，称量后，在常温下将各组份混合后搅拌1h，待用。[0087]3)将A组分与B组分按照1：1的比例混合，搅拌0.5h后，导入模具中，在真空烘箱中抽气泡30min。静止一段时间后即为实施例4制得的液体硅橡胶。[0088]实施例4生产出来的硅橡胶的主要性能列于表4中：[0089]表4：实施例4的性能表序号性能项目单位性能参数
1弹性模量MPa0.62应变％2643击穿强度MV/m384体积电阻率Ω·cm-14.7×10165导热率W/mk0.66
[0091]通过本申请制备得到的液体硅橡胶的电气绝缘性能与导热性能优异。本申请制备的氮化硼/液体硅橡胶，不仅显著提高了导热性能，同时具有优异的电绝缘性能。本发明提供的液体硅橡胶的击穿强度可达为42kV/mm，导热系数为0.96W·m-1·K-1，与纯液体硅橡胶相比导热性能提高557％。[0092]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
7
[0090][0082]
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容