力学性能优异的双组份高导热灌封胶及其制备方法
【专利摘要】本发明是一种力学性能优异的双组份高导热灌封胶及其制备方法，该灌封胶包括质量混合比为1：1的A、B两个组分；组分A按重量份计为聚有机硅氧烷100-120份；单封端乙烯基硅油15-45份；催化剂0.1-5份；导热填料200-1200份；组分B按重量份计为聚有机硅氧烷100份；含氢聚硅氧烷10-40份；端氢基聚硅氧烷5-25份；抑制剂0.05-1份；导热填料200-1200份。本发明选择球形导热填料，通过粒径复配在不影响流动性的前提下增加了导热填料的填充量，获得较高的导热性能；在体系中添加单封端乙烯基硅油和端氢基聚硅氧烷，通过改变二者的含量，可以对力学性能（硬度、断裂伸长率）进行调节，进而提高抗冲击、抗开裂等性能，最终可以得到一种力学性能优异的高导热灌封胶。
【专利说明】力学性能优异的双组份高导热灌封胶及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高导热灌封胶，该灌封胶一方面通过不同粒径球形导热填料复配，在提高导热系数的同时尽量保证灌封胶的流动性，另一方面添加单封端乙烯基硅油和端氢基聚硅氧烷，通过降低硬度获得优异的力学性能。
【背景技术】
[0002]随着集成技术和组装技术的发展，电子元件、逻辑电路趋于密集化和小型化，发热量也相应增加，若热量不能及时传导，易形成局部高温，进而可能损伤元器件、组件。同时为了防止水分、尘埃及有害气体对电子元器件的侵入，减缓震动，防止外力损伤元器件，一种导热性能良好、力学性能优异的电子灌封胶需求越来越刻不容缓。
[0003]加成型硅橡胶既可常温硫化又可加温硫化，且硫化过程不释放低分子副产物，同时具有收缩率小、深层硫化和交联结构易控等优点，被公认为电子灌封胶的首选材料。未填充的硅橡胶导热系数只有0.2ff/m.K左右，目前提高硅橡胶导热性能的有效方法是填充无机导热填料(如氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼、碳化硅等)，但制备较高导热系数(大于
1.0ff/m.Κ)的硅橡胶需要添加大量的填料，而填料填充量的增加会导致流动性的大大降低，失去了灌封的意义。中国发明专利200810219101.2公开的一种电子用导热阻燃硅橡胶，虽然导热系数可以达到1.5~2.5ff/m.K,但粘度大于20000mPa.s，无法作为灌封胶使用。中国另一发明专利201110237351.0公开的一种加成型高导热有机硅电子灌封胶导热系数大于1.0ff/m.K，且具有良好的流动性，可用于灌封，但其力学性能还有待于提高，大量导热填料的填充在获得良好导热性能的同时会造成硬度增加和断裂伸长率的显著降低，这样会大大影响灌封胶的抗冲击和抗开裂等性能，特别是高硬度和`低断裂伸长率对于抵抗外来冲击力和震动、防止开裂都非常不利。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服使用一般导热填料填充量较大时造成的流动性降低问题，选择了球形导热填料，并通过粒径复配在不影响流动性的前提下增加了导热填料的填充量，来获得较高的导热性能；同时通过单封端乙烯基硅油和端氢基聚硅氧烷的配合使用，对灌封胶的本体力学性能进行了优化提升。
[0005]为了实现本发明的目的，提出一种力学性能优异的双组份高导热灌封胶，所述灌封胶包括质量混合比为1:1的A、B两个组分；
所述组分A按重量份计如下:
A1.聚有机硅氧烷100-120份；
A2.单封端乙烯基硅油15-45份；
A3.催化剂0.1-5份；
A4.导热填料200-1200份；
所述的A1的结构中至少有两个乙烯基与硅原子相连，25°C时粘度为100-10000mpa*s，乙烯基含量为0.l%-8.0%。所述的乙烯基可位于分子链末端、分子链中间或分子链末端和中间同时存在；
所述的A2在25°C时粘度为100-5000mpa.s,乙烯基含量为0.05%-0.8%。所述的乙烯基位于分子链的一个末端，另一个末端为甲基或羟基；
所述的A3组分为Pt络合物，配体为1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷，Pt的含量为5_2000ppm ；
所述的A4选用氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼和碳化硅中至少一种或几种的组合；
所述组分B按重量份计如下:
B1.聚有机硅氧烷100份；
B2.含氢聚硅氧烷10-40份；
B3.端氢基聚硅氧烷5-25份；
B4.抑制剂0.05-1份；
B5.导热填料200-1200份；
所述的B1的结构中至少有两个乙烯基与硅原子相连，25°C时粘度为100-10000mpa.s,乙烯基含量为0.1%-8.0%。所述的乙烯基可位于分子链末端、分子链中间或分子链末端和中间同时存在；
所述的B2在25°C时粘度为IO-1OOmpa.S，氢含量为0.15%-1.6%。所述的含氢聚硅氧烷作为交联剂使用，结构中至少要含有三个SiH基团，位于分子链中间；` 所述的B3在25°C时粘度为5-50mpa.s，氢含量为0.09%-0.19%。所述的端氢基聚硅氧烷作为扩链剂使用，结构中含有两个SiH基团，位于分子链两端；
所述的B4选用1，3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷、1-乙炔基环己醇、2-甲基丁炔醇、富马酸二乙酯或马来酸二烯丙酯中的至少一种；
所述的B5选用氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼和碳化硅中至少一种或几种的组合。
[0006]所述导热填料A4和B5形态为球形，采用两种粒径进行复配，其中小粒径范围在
0.2-20 μ m，大粒径范围在20-50 μ m，大小粒径的复配比例为0.25-4:1。
[0007]本发明还提出制备所述双组份高导热灌封胶的方法，其中，
所述组分A的制备方法是:将所述配比的Ap A2, A3加入到行星搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa，控温50_60°C条件下搅拌20min混合均匀脱气泡，然后将A4组分加入到搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌60_90min ；
所述组分B的制备方法是:将所述配比的B1、B2、B3、B4加入到行星搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa,控温50_60°C条件下搅拌20min混合均匀脱气泡，然后将B5组分加入到搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌60_90min。
[0008]本发明的有益效果:本发明首先选择球形导热填料，通过粒径复配在不影响流动性的前提下增加了导热填料的填充量，获得较高的导热性能；其次在体系中添加单封端乙烯基硅油和端氢基聚硅氧烷，通过改变二者的含量，可以对力学性能(硬度、断裂伸长率)进行调节，进而提高抗冲击、抗开裂等性能，最终可以得到一种力学性能优异的高导热灌封胶。
【具体实施方式】[0009]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
[0010]实施对比例:
组分A的制备方法是:将25°C时粘度为200mpa-s的聚有机硅氧烷145份、2000ppm的Pt络合物催化剂1份加入到行星搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa，控温50-60°C条件下搅拌20min,混合均匀脱气泡；将平均粒径为30 μ m和7 μ m按比例1:1复配的混合球形氧化铝300份加入到搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌60min，最后可制得组分A0
[0011]组分B的制备方法是:将25°C时粘度为200mpa.s的聚有机硅氧烷135份、氢含量为0.25%的含氢聚硅氧烷10份、I, 3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷抑制剂
0.1份加入到行星搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa,控温50_60°C条件下搅拌20min，混合均匀脱气泡；将平均粒径为30 μ m和7 μ m按比例1:1复配的混合球形氧化铝300份加入到搅拌爸中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌60min,最后可制得组分B。
[0012]实施例1:
组分A的制备方法是:将25°C时粘度为200mpa.s的聚有机硅氧烷120份、25°C时粘度为1000mpa.s的单封端乙烯基硅油25份、2000ppm的Pt络合物催化剂1份加入到行星搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa，控温50-60°C条件下搅拌20min，混合均匀脱气泡；将平均粒径为30 μ m和7 μ m按比例1:1复配的混合球形氧化铝300份加入到搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌60min,最后可制得组分A。
[0013]组分B的制备方法是:将25°C时粘度为200mpa.s的聚有机硅氧烷100份、氢含量为0.25%的含氢聚硅氧烷30份、氢含量为0.18%的端氢基聚硅氧烷15份、1，3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷`抑制剂0.1份加入到行星搅拌釜中，在真空度大于
0.095MPa，控温50_60°C条件下搅拌20min，混合均匀脱气泡；将平均粒径为30 μ m和7 μ m按比例1:1复配的混合球形氧化铝300份加入到搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌60min,最后可制得组分B。
[0014]实施例2:
组分A的制备方法是:将25°C时粘度为200mpa.s的聚有机硅氧烷105份、25°C时粘度为1000mpa.s的单封端乙烯基硅油40份、2000ppm的Pt络合物催化剂1份加入到行星搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa，控温50-60°C条件下搅拌20min，混合均匀脱气泡；将平均粒径为30 μ m和7 μ m按比例1:1复配的混合球形氧化铝1000份加入到搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌90min,最后可制得组分A。
[0015]组分B的制备方法是:将25°C时粘度为200mpa.s的聚有机硅氧烷100份、氢含量为0.25%的含氢聚硅氧烷15份、氢含量为0.18%的端氢基聚硅氧烷30份、1，3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷抑制剂0.1份加入到行星搅拌釜中，在真空度大于
0.095MPa，控温50_60°C条件下搅拌20min，混合均匀脱气泡；将平均粒径为30 μ m和7 μ m按比例1:1复配的混合球形氧化铝1000份加入到搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌90min,最后可制得组分B。
[0016]将实施例1、实施例2、实施对比例中制备的A组分和B组分分别按质量比1:1进行混合，按GB/T2794测试混合粘度，利用厚度约2_左右的模具制备厚度约2_的样片，在120°C条件下固化lOmin，冷却至室温用专用裁刀裁成哑铃型，按GB/T531测试硬度，按GB/T528测试拉伸强度和断裂伸长率，按GB/T3399测试导热系数，各项测试数据见表1。
[0017]测试结果表明:单封端乙烯基硅油和端氢基聚硅氧烷对力学性能的改善非常明显，硬度降低同时断裂伸长率显著增加。选择球形氧化铝填料有更高的填充量，具有高导热的同时仍然保持很好的流动性，配合适当比例的单封端乙烯基硅油和端氢基聚硅氧烷可以获得力学性能和导热性能都非常优异的灌封胶。
[0018]表1
【权利要求】
1.一种力学性能优异的双组份高导热灌封胶，其特征在于，所述灌封胶包括质量混合比为1:1的A、B两个组分； 所述组分A按重量份计如下: A1.聚有机硅氧烷100-120份； A2.单封端乙烯基硅油15-45份； A3.催化剂0.1-5份； A4.导热填料200-1200份； 所述的A1的结构中至少有两个乙烯基与硅原子相连，25°C时粘度为100-10000mpa*s，乙烯基含量为0.1%-8.0% ； 所述的乙烯基可位于分子链末端、分子链中间或分子链末端和中间同时存在； 所述的A2在25°C时粘度为100-5000mpa.s,乙烯基含量为0.05%-0.8% ； 所述的乙烯基位于分子链的一个末端，另一个末端为甲基或羟基； 所述的A3组分为Pt络合物，配体为1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷，Pt的含量为5_2000ppm ； 所述的A4选用氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼和碳化硅中至少一种或几种的组合； 所述组分B按重量份计如下: B1.聚有机硅氧烷100份； B2.含氢聚硅氧烷10-40份； B3.端氢基聚硅氧烷5-25份； B4.抑制剂0.05-1份； B5.导热填料200-1200份； 所述的B1的结构中至少有两个乙烯基与硅原子相连，25°C时粘度为100-10000mpa.s,乙烯基含量为0.1%-8.0% ； 所述的乙烯基可位于分子链末端、分子链中间或分子链末端和中间同时存在； 所述的B2在25°C时粘度为IO-1OOmpa.S，氢含量为0.15%-1.6% ； 所述的含氢聚硅氧烷作为交联剂使用，结构中至少要含有三个SiH基团，位于分子链中间； 所述的B3在25°C时粘度为5-50mpa.s，氢含量为0.09%_0.19% ； 所述的端氢基聚硅氧烷作为扩链剂使用，结构中含有两个SiH基团，位于分子链两端；所述的B4选用1，3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷、1-乙炔基环己醇、2-甲基丁炔醇、富马酸二乙酯或马来酸二烯丙酯中的至少一种； 所述的B5选用氧化铝、硅微粉、氮化铝、氮化硼和碳化硅中至少一种或几种的组合。
2.如权利要求1所述的力学性能优异的双组份高导热灌封胶，其特征在于，所述导热填料A4和B5形态为球形，采用两种粒径进行复配，其中小粒径范围在0.2-20 μ m,大粒径范围在20-50 μ m，大小粒径的复配比例为0.25-4:1。
3.制备如权利要求1或2所述双组份高导热灌封胶的方法，其特征在于: 所述组分A的制备方法是:将所述配比的Ap A2, A3加入到行星搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa，控温50_60°C条件下搅拌20min混合均匀脱气泡，然后将A4组分加入到搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌60_90min ；所述组分B的制备 方法是:将所述配比的B1、B2、B3、B4加入到行星搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa,控温50_60°C条件下搅拌20min混合均匀脱气泡，然后将B5组分加入到搅拌釜中，在真空度大于0.095MPa的条件下搅拌60_90min。
【文档编号】C09J183/07GK103834352SQ201410066443
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】王吉, 刘贵培 申请人:北京天山新材料技术股份有限公司