一种导热硅橡胶电子灌封胶及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及有机硅橡胶【技术领域】，为解决目前硅橡胶电子灌封胶流动性很差且导热性能不好的问题，本发明提供一种导热硅橡胶电子灌封胶及其制备方法，所述的灌封胶由A、B胶混合制成，该导热硅橡胶具有优良的耐候、耐热、耐臭氧，具有高导热性能和优良的流动特性，用于锂电池材料的灌封。
【专利说明】一种导热硅橡胶电子灌封胶及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机硅橡胶【技术领域】，具体地说涉及一种用于锂电池领域的加成型硅橡胶电子灌封胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，电子元件、逻辑电路趋于密集化和小型化，因而对电器的稳定性提出了更高的要求。为了防止水分、尘埃及有害气体对电子元器件的侵入，减缓震动，防止外力损伤和稳定元器件参数，将外界的不良影响降到最低，需对电子元件等进行灌封。硅橡胶因其优良的物理化学性能和工艺特点成为灌封胶中基胶的首选，再加入高导热性填料便能得到导热绝缘的电子灌封硅橡胶。随着工艺的不断成熟，导热电子灌封硅橡胶在装备的防护，尤其是在高压大功率元器件、组件的防护中将起着越来越重要的作用。
[0003]与缩合型硅橡胶灌封胶相比，加成型液体硅橡胶灌封材料具有不放出低分子副产物、应力较小、可深层硫化、无腐蚀、交联结构易控制，硫化产品收缩率小等优点，产品既可在常温下硫化，又可加热硫化。此外，加成型液体硅橡胶还具有胶料黏度低、流动性好，能浇注，可用泵送和静态混合，具有工艺简便、快捷、高效节能的优点[特种橡胶制品，2003，24( 5):7-9]。因此，加成型液体硅橡胶灌封材料是具有广泛应用前景的电子工业用新型材料。一般地，加成型液体硅橡胶灌封材料的基础聚合物为含乙烯基的聚二甲基硅氧烷，低摩尔质量含氢硅油作为交联剂，在钼络合物催化作用下交联成弹性体，可用作电子元器件的粘接、密封、灌封和涂覆保护材料[有机硅材料，2009，2 (I):31-35]。国内外也有很多关于有机硅灌封胶的专利报道[US6090879，US5258426，CN101016446A,200610093711.3，200810046554.X，CN101280168A]。
[0004]为了提高灌封胶导热性的常用方法是填充绝缘性良好的导热填料如金属及其氧化物(如铜粉、铝粉，Mg0、Al203等)，非金属及其化合物(如碳纤维、炭黑、AlN、SiC等)。国内外很多学者对有机娃灌封胶的导热性能进行了研究[Materials Science and EngineeringR，2006，51:1-35 ;有机硅材料，`2010，24 (6):380-384]。例如，潘大海等人采用经硅烷偶联剂KH-550、A-151、六甲基二硅氮烷、二甲基二甲氧基硅烷表面处理的刚玉粉填充RTV导热硅橡胶，结果显示材料的热导率可从1.16 W/(m.K)提高到2.10 W/(m.K)[有机硅材料，2004，18 ( 6): 9]。随着电子产业的发展，特别是在锂电池领域，其市场空间广阔且发展迅速，对有机硅灌封胶的导热性能和加工性能要求也越来越高。然而，有机硅灌封胶的导热性和加工性能不仅与填料的热导率本身有关，而且与导热填料的粒径分布、形态、界面接触，分子内部的结合程度等密切相关。中国专利CN1205721A和CN101168620A虽然分别公开了导热硅氧烷弹性体和导热阻燃液体硅橡胶，但均未提及流动性能；中国专利200810046554.X公开了一种加成型导热硅橡胶的制造方法，但是对导热填料的选择和复配以及表面处理均为提及；专利200810097559.5分别公开了一种单组份加成型有机硅电子灌封胶，其流动性很差且导热性能不好，不能满足电子行业快速发展的要求。因此，为了制备满足锂电池领域用的有机硅灌封胶，研制一种高导热且流动性能好的加成型液体硅橡胶灌封材料迫在眉睫。
【发明内容】
[0005]为解决目前硅橡胶电子灌封胶流动性很差且导热性能不好的问题，本发明提供一种导热硅橡胶电子灌封胶及其制备方法，该导热硅橡胶具有优良的耐候、耐热、耐臭氧，具有高导热性能和优良的流动特性，用于锂电池材料的灌封。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:一种导热硅橡胶电子灌封胶，所述的灌封胶由A、B胶混合制成，其中
A胶由以下组份制成，各组份的重量份为:
乙烯基硅油60-100份，
含氢硅油2-20份，
导热填料50-350份，
补强填料50-300份，
抑制剂0.1-1.20份，
B胶由以下组份制成，各组份的重量份为:
乙烯基硅油60-100 份，
催化剂0.2-1.5份，
导热填料50-350份，
补强填料50-300份。
[0007]所述的乙烯基硅油为端乙烯基硅油，粘度为200~5000mPa-s,乙烯基的质量百分含量为0.5~1.5%ο
[0008]所述的含氢硅油粘度为200~1000mPa.s,氢的质量百分含量为0.02~1.0%。
[0009]所述的补强填料选自白炭黑、MQ娃树脂、石央粉、甲基娃树脂、甲基苯基娃树脂、乙烯基硅树脂中一种。白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑，所述沉淀法白炭黑、气相法白炭黑的比表面积200-400m2/g。
[0010]所述的导热填料选自氧化铝、碳化硅、氮化硼、氮化铝，碳化铝中的两种或几种。[0011 ] 所述的催化剂选自氯钼酸-异丙醇，氯钼酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷中的一种，其中钼含量3%。~1%。
[0012]所述的抑制剂选自2-甲基-3-丁炔基-2醇，3-甲基-1-己炔基_3_醇，1-乙炔基环己醇，甲基三(甲基丁炔氧基)硅烷，苯基三(甲基丁炔氧基)硅烷，乙烯基三(甲基丁炔氧基)硅烷和多乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种。
[0013]本发明的一种导热硅橡胶电子灌封胶的制备方法:
A胶的制备方法为:将乙烯基硅油，导热填料和补强填料加到真空捏合机中，在80~150°C共混，真空度保持在0.05~-0.1MPa，脱水共混50~200分钟后加入含氢硅油、抑制剂，加入机械搅拌机中室温条件下共混15~45分钟后即得A胶；
B胶的制备方法为:将乙烯基硅油，导热填料和补强填料加到真空捏合机中，在80~150°C共混，真空度保持在0.05~-0.1MPa，脱水共混50~200分钟后加入催化剂，加入机械搅拌机中室温条件下共混15~45分钟后即得B胶。
[0014]然后将A、B混合制成导热硅橡胶电子灌封胶。作为优选，将A、B胶按质量比1:1混合制成导热硅橡胶电子灌封胶使用。
[0015]室温系指(23±2) °C。
[0016]本发明的一种导热硅橡胶电子灌封胶在锂电池导热封装上的应用。本发明的导热硅橡胶电子灌封胶满足了锂电池领域用的有机硅灌封胶，是高导热且流动性能好的加成型液体硅橡胶灌封材料。使用时将A、B胶按质量比1:1混合均匀，然后对锂电池材料进行灌封。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明的导热硅橡胶电子灌封胶具有优良的耐候、耐热、耐臭氧，具有闻导热性能和优良的流动特性。
[0018]【具体实施方式】:
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
[0019]实施例1:
在500L捏合机中加入粘度为200mPa.s,乙烯基的质量百分含量为1.2%的乙烯基硅油60份、沉淀白炭黑50份和氧化铝50份加到真空捏合机中，在80°C共混，真空度保持在
0.05MPa，脱水共混50分钟；之后加入粘度为1000mPa.S，氢的质量百分含量为0.02%的含氢硅油20份，2-甲基-3- 丁炔基-2醇0.1份，加入机械搅拌机中室温条件下共混15分钟，得到A胶；
将粘度为200mPa.s,乙烯基的质量百分含量为1.2%的乙烯基硅油100份，沉淀白炭黑50份和氧化铝50份，碳化硅50份加到真空捏合机中，在150°C共混，真空度保持在-0.1MPa,脱水共混200分钟；之后加入催化剂氯钼酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷(Pt含量1%) 0.2份，机械搅拌机中`室温条件下共混45分钟，得到B胶；
在室温条件下，将A、B组分按质量比1:1混合值均匀，得到导热硅橡胶电子灌封胶I。
[0020]实施例2:
在500L捏合机中加入粘度为500mPa-s,乙烯基的质量百分含量为1.1%的乙烯基硅油100份、气相白炭黑50份，氧化铝300份和氮化硼50份加到真空捏合机中，在150°C共混，真空度保持在0.08MPa，脱水共混200分钟；之后加入粘度为500mPa *s，氢的质量百分含量为0.7%的含氢硅油10份，3-甲基-1-己炔基-3-醇0.3份，1-乙炔基环己醇0.2份，加入机械搅拌机中室温条件下共混45分钟，得到A胶；
将粘度为200mPa.s,乙烯基的质量百分含量为1.2%的乙烯基硅油60份，沉淀白炭黑300份和碳化硅50份加到真空捏合机中，在80°C共混，真空度保持在0.05MPa,脱水共混50分钟；之后加入催化剂氯钼酸-异丙醇(Pt含量1%) 1.5份，机械搅拌机中室温条件下共混45分钟，得到B胶；
在室温条件下，将A、B组分按质量比1:1混合值均匀，得到导热硅橡胶电子灌封胶2。
[0021]实施例3:
在500L捏合机中加入粘度为5000mPa.s,乙烯基的质量百分含量为0.4%的乙烯基硅油80份、MQ硅树脂100份，氮化铝150份，氮化铝100份加到真空捏合机中，在120°C共混，真空度保持在0.07MPa，脱水共混100分钟；之后加入粘度为200mPa *s，氢的质量百分含量为1%的含氢硅油2份，甲基三(甲基丁炔氧基)硅烷1.2份，加入机械搅拌机中室温条件下共混30分钟，得到A胶；
将粘度为2500mPa *s，乙烯基的质量百分含量为0.58%的乙烯基硅油90份，石英粉50份和氮化硼50份加到真空捏合机中，在120°C共混，真空度保持在-0.1MPa，脱水共混100分钟；之后加入催化剂氯钼酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷(Pt含量8%。)0.5份，机械搅拌机中室温条件下共混45分钟，得到B胶；
在室温条件下，将A、B组分按质量比1:1混合值均匀，得到导热硅橡胶电子灌封胶3。
[0022]实施例4:
在500L捏合机中加入粘度为2500mPa.s,乙烯基的质量百分含量为0.58%的乙烯基硅油90份、沉淀白炭黑200份和碳化铝100份加到真空捏合机中，在120°C共混，真空度保持在-0.1MPa，脱水共混50分钟；之后加入粘度为200mPa *s，氢的质量百分含量为1%的含氢硅油5份，苯基三(甲基丁炔氧基)硅烷0.7份，加入机械搅拌机中室温条件下共混30分钟，得到A胶；
将粘度为5000mPa.s,乙烯基的质量百分含量为0.4%的乙烯基硅油100份，甲基硅树脂100份，碳化硅100份，氧化铝50份加到真空捏合机中，在150°C共混，真空度保持在
0.0SMPa,脱水共混100分钟；之后加入催化剂氯钼酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷(Pt含量5%o) 0.2份，，机械搅拌机中室温条件下共混45分钟，得到B胶；
在室温条件下，将A、B组分按质量比1:1混合值均匀，得到导热硅橡胶电子灌封胶4。
[0023]实施例5:
在500L捏合机中加入粘度为5000mPa.s,乙烯基的质量百分含量为0.4%的乙烯基硅油100份、气相白炭黑200份和氧化铝100份加到真空捏合机中，在100°C共混，真空度保持在-0.1MPa,脱水共混150分钟；之后加入粘度为500mPa.s,氢的质量百分含量为0.7%的含氢硅油15份，乙烯基三(甲基丁炔氧基)硅烷0.1份，加入机械搅拌机中室温条件下共混40分钟，得到A胶；`
将粘度为500mPa.s,乙烯基的质量百分含量为1.1%的乙烯基硅油90份，沉淀白炭黑100份和氮化铝120份加到真空捏合机中，在140°c共混，真空度保持在-0.1MPa，脱水共混200分钟；之后加入催化剂氯钼酸-异丙醇(Pt含量1%) 1.5份，机械搅拌机中室温条件下共混45分钟，得到B胶；
在室温条件下，将A、B组分按质量比1:1混合值均匀，得到导热硅橡胶电子灌封胶5。
[0024]结果分析
将上述制备得到的导热硅橡胶电子灌封胶I~5，按照GB-T528测试拉伸强度和断裂伸长率；按照GB-T529测试撕裂强度；按照GB-T531测试邵氏硬度；按照GB-10247测试粘度；按照GB-11205测试热导率；按照GB- T1692测试体积电阻率。
[0025]表1是实施例1~5试验的测试结果:
实施例1表干时间(h) I固化时间(h) I硬度(邵氏)I拉伸强度(MPa) I撕裂强度(KN/m) |断裂伸长率(%)
1~224486.916380
2~2.52447' 1.217420
3~2.524507.117440
4~2.524486.816390
5丨2丨24丨49丨7|l6.5丨400
结果显示:本发明的加成型导热硅橡胶的导电率高，绝缘性好，流动性佳，适合作为锂电池的灌封。
【权利要求】
1.一种导热硅橡胶电子灌封胶，其特征在于，所述的导热硅橡胶电子灌封胶由A、B胶混合制成，其中 A胶由以下组份制成，各组份的重量份为: 乙烯基硅油60-100份， 含氢硅油2-20份， 导热填料50-350份， 补强填料50-300份， 抑制剂0.1-1.20份， B胶由以下组份制成，各组份的重量份为: 乙烯基硅油60-100份， 催化剂0.2-1.5份， 导热填料50-350份， 补强填料50-300份。
2.根据权利要求1所述的一种导热硅橡胶电子灌封胶，其特征在于，所述的乙烯基硅油为端乙烯基硅油，粘度为200~5000mPa.s,乙烯基的质量百分含量为0.4~1.5%。
3.根据权利要求1所述的一种`导热硅橡胶电子灌封胶，其特征在于，所述的含氢硅油粘度为200~1000mPa.S，氢的质量百分含量为0.02~1.0%。
4.根据权利要求1所述的一种导热硅橡胶电子灌封胶，其特征在于，所述的补强填料选自白炭黑、MQ娃树脂、石央粉、甲基娃树脂、甲基苯基娃树脂、乙烯基娃树脂中一种。
5.根据权利要求1所述的一种导热硅橡胶电子灌封胶，其特征在于，所述的导热填料选自氧化铝、碳化硅、氮化硼、氮化铝，碳化铝中的两种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种导热硅橡胶电子灌封胶，其特征在于，所述的催化剂选自氯钼酸-异丙醇，氯钼酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷，其中钼含量3%。~1%。
7.根据权利要求1所述的一种导热硅橡胶电子灌封胶，其特征在于，所述的抑制剂选自2-甲基-3- 丁炔基-2醇，3-甲基-1-己炔基-3-醇，1-乙炔基环己醇，甲基三(甲基丁块氧基)硅烷，苯基二(甲基丁块氧基)硅烷，乙烯基二(甲基丁块氧基)硅烷和多乙烯基聚娃氧烷中的一种或几种。
8.—种如权利要求1至7中任一项所述的一种导热硅橡胶电子灌封胶的制备方法，其特征在于， A胶的制备方法为:将乙烯基硅油，导热填料和补强填料加到真空捏合机中，在80~150°C共混，真空度保持在0.05~-0.1MPa，脱水共混50~200分钟后加入含氢硅油、抑制剂，加入机械搅拌机中室温条件下共混15~45分钟后即得A胶； B胶的制备方法为:将乙烯基硅油，导热填料和补强填料加到真空捏合机中，在80~150°C共混，真空度保持在0.05~-0.1MPa，脱水共混50~200分钟后加入催化剂，加入机械搅拌机中室温条件下共混15~45分钟后即得B胶； 然后将A、B胶混合制成导热硅橡胶电子灌封胶。
9.根据权利要求8所述的一种导热硅橡胶电子灌封胶的制备方法，其特征在于，将A、B胶按质量比1:1混合制成导热硅橡胶电子灌封胶。
10.一种如权利要求1至7中任一项所述的一种导热硅橡胶电子灌封胶在锂电池导热封装上的应用 。
【文档编号】C08L83/07GK103756327SQ201310545355
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】张飞豹, 倪勇, 蒋剑雄, 吴连斌, 唐德铭, 刘峰, 方周兰, 毛文瑛 申请人:杭州硅畅科技有限公司