一种导热材料组合物及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及导热材料技术领域，尤其是一种无污染、易返修、可水洗的导热材料组 合物及其应用。
【背景技术】
[0002] 随着电子设备不断将更强大的功能集成到更小组件中，温度控制已经成为设计中 至关重要的挑战之一，即在架构紧缩，操作空间越来越小的情况下，如何有效地带走更大单 位功率所产生的更多热量。导热硅脂是导热材料中最重要的一类。作为常用的导热材料， 导热硅脂的组成通常为导热基质（高沸点溶剂、二甲基聚二甲基硅氧烷）以及各种不同类 型的导热填料，通过机械藕合的办法，使之成为一个整体。
[0003] 导热硅脂以其性能优点成为导热领域一个十分活跃的发展方向。其具有优异的导 热、绝缘、防潮、耐电晕、抗漏电和耐化学介质性能。对元器件无腐蚀，耐热性、耐潮性、耐寒 性优秀，应用后可以延长配件的使用寿命。能在_65°C~200°C的温度范围内长期使用。因 此在散热模组、LED照明、家电等领域获得了广泛的应用。
[0004] 但是，由于导热硅脂所使用的是饱和的非极性物质，其表面能比较低，因此涂覆后 难于清理，不易返修，需要使用特殊溶剂才能擦拭除去。另外，与各种无机填料的机械藕合 并不能长时间保持键和的稳定状态，易造成"硅污染"。
[0005] 为了提高稳定性，通常需对填料进行预处理。
[0006] EP1189278中使用了乙烯基类硅烷化合物和聚苯乙烯作为处理剂，并使用氧化锌、 硅酸铝作为填料，可得到干性导热硅脂。
[0007] US0041918在导热硅脂中添加了 30%硅树脂，搭配六边形及不定性氮化硼，得到 高导热的组合物。
[0008] 但对于无污染、易返修、可水洗的导热材料则鲜有报道。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于克服现有技术的问题，提供一种导热材料组合物，其包括以下 重量百分比的组分：
[0010] A)下述结构式I的有机聚硅氧烷，2~5% ;
[0011]
[0012]其中，
[0013]Ri相同或不同，且表示选自取代或未取代的Ci2。饱和烷基、C3i。环烷基和C6 2。芳 基，其中取代基为卤素，优选氯；
[0014]R2相同或不同，且表不Ci2。饱和烷基；
[0015]R3相同或不同，且表示q4。烷氧基；和
[0016]η为整数0~50;
[0017]Β)下述结构式II的烷氧基封端的乙烯基聚硅氧烷，5-10%;
[0018]
[0019]其中，
[0020] R4相同或不同，且表示Cii。饱和烷基；
[0021] 尺5相同或不同，且表不Cii。饱和烷基；
[0022] R6相同或不同，且表示选自取代或未取代的Ci2。饱和烷基、C3i。环烷基和C6 2。芳 基，其中取代基为卤素；和
[0023]m为整数0~50;
[0024]C)氧化铝，50 ~80%;
[0025]D)氧化锌，30~50%;和
[0026]E)硅烷偶联剂，0· 1~1%;
[0027] 其中组分A)至E)每个的重量百分比均基于组分A)至E)的总重计，且组分A)至 E)的重量百分比的总和为100%。
[0028] 本发明还提供所述导热材料组合物在电气领域和电子领域中的应用。
[0029] 本发明的导热材料组合物，具有无污染、易返修、可水洗的特点。
【具体实施方式】
[0030] 在本发明中，如无特别说明，则所有操作均在室温、常压条件下实施；所有份数为 重量份数，百分比为重量百分比，比例为重量比。
[0031] 本发明的导热材料组合物，包括以下重量百分比的组分：
[0032]A)下述结构式I的有机聚硅氧烷，2~5%;
[0033]
[0034] 其中，
[0035]札相同或不同，且表示选自取代或未取代的Ci2。饱和烷基、C3i。环烷基和C6 2。芳 基，其中取代基为卤素，优选氯；
[0036] 1?2相同或不同，且表示Ci2。饱和烷基；
[0037] R3相同或不同，且表示Ci4。烷氧基；和
[0038]η为整数0~50;
[0039]Β)下结构式II的烷氧基封端的乙烯基聚硅氧烷，5-10%;
[0040]
[0041] X, 7
[0042] R4相同或不同，且表示Cii。饱和烷基；
[0043] 1?5相同或不同，且表示Cii。饱和烷基；
[0044] R6相同或不同，且表示选自取代或未取代的Ci2。饱和烷基、C3i。环烷基和C6 2。芳 基，其中取代基为卤素，优选氯；和
[0045]m为整数0~50;
[0046]C)氧化铝，50 ~80%;
[0047]D)氧化锌，30~50% ;和
[0048] E)硅烷偶联剂，0· 1~1 % ;
[0049] 其中组分A)至E)每个的重量百分比均基于组分A)至E)的总重计，且组分A)至 E)的重量百分比的总和为100%。
[0050] 在一个实施方案中，所述组分A)中，
[0051] &相同或不同，且表示选自取代或未取代的Cis饱和烷基、C3 s环烷基和C6i。芳基， 其中取代基为卤素；
[0052] R2相同或不同，且表示Cis饱和烷基；
[0053]R3相同或不同，且表示Ci1Q烷氧基；和
[0054]η为整数5~30。
[0055] 所述有机聚硅氧烷的合成方法早有报道（US0143490、US5877268、US6673359)，但 该有机聚合物应用于导热材料则未见报道。
[0056] 在一个优选的实施方案中，所述组分A)中，
[0057]札相同或不同，且选自：甲基、乙基、丙基、己基、十八烷基、环戊基、环己基、苯基、 甲苯基、苄基、氯甲基和3-氯丙基，优选甲基或苯基；
[0058]R2相同或不同，且选自：甲基、乙基、丙基、丁基和戊基，优选甲基或乙基；
[0059]R3相同或不同，且选自：聚氧乙烯基、聚氧丙烯基、脂肪醇聚氧乙烯基和聚氧丙烯 醚基，优选聚氧乙烯基；和
[0060] η为整数5~30。
[0061] 在一个实施方案中，所述组分Α)在25°C下粘度为40~4000mPa，s，优选为50~ lOOOmPa·s。组分A)加入量为1~20%，优选2~5%。若用量过少，则达不到可水洗的 效果；若用量过大，则组合物粘度偏低，易析出，污染较大。
[0062] 在一个实施方案中，所述组分B)中，
[0063] R4相同或不同，且表示Ci6饱和烷基；
[0064] R5相同或不同，且表不Ci6饱和烷基；
[0065]R6相同或不同，且表示选自取代或未取代的Cis饱和烷基、C3s环烷基和C6i。芳基， 其中取代基为卤素；和
[0066] m为整数5~30。
[0067] 在一个优选的实施方案中，所述组分B)中，
[0068] R4相同或不同，且选自：甲基、乙基、丙基、丁基和戊基等，优选甲基或乙基；
[0069] R5相同或不同，且选自：甲基、乙基、丙基、丁基和戊基等，优选甲基或乙基；
[0070] R6相同或不同，且选自：甲基、乙基、丙基、己基、十八烷基、环戊基、环己基、苯基、 甲苯基、苄基、氯甲基和3-氯丙基，优选甲基或苯基；和
[0071] m为整数5~30。
[0072] 在一个实施方案中，所述组分B)在25°C下粘度为40~4000mPa*s，优选为50~ lOOOmPa·s。组分B)加入量为1~20%，优选5~10%。若用量过少，则组合物过稠，无 法使用；若用量过大，则组合物粘度偏低，易析出，污染较大。
[0073] 所述组分C)氧化铝为本组合物的导热填料。在一个实施方案中，所述组分C)氧 化铝为球形的氧化铝。这种基本为球形的氧化铝其平均粒径范围优选为1~100μm，更优 选5~30μπι。加入量为50~90%，优选50~80%。若用量过少，则组合物粘度偏低，影 响导热效果；若用量过大，则组合物过稠，无法使用。
[0074] 所述组分D)氧化锌为本组合物的导热填料。在一个实施方案中，所述组分D)氧 化锌为片状的氧化锌。这种基本为片状的氧化锌其平均粒径范围优选为0. 1~50μm，更优 选0. 5~10μm(对于非球形颗粒，一般有三种方法定义其粒径，即投影径、几何当量径和物 理当量径，此处采用几何当量径定义）。加入量为20~70%，优选30~50%。若用量过 少，则组合物粘度偏低，影响导热效果；若用量过大，则组合物过稠，无法使用。
[0075] 上述组分C)氧化铝和组分D)氧化锌的搭配使用可得到更高的导热系数，而单独 一种组分的导热填料的使用的导热系数较低。
[0076] 在一个实施方案中，所述组分E)加入量为0. 1~10%，优选0. 1~1%。
[0077] 在一个实施方案中，所述组分E)是用下述结构式III表示的硅烷偶联剂：
[0078]
[0079]其中，
[0080]R7相同或不同，且表不Cii。饱和烷基；和
[0081] Rs表示Ci1Q含氨基的饱和烃基。
[0082] 在一个优选的实施方案中，所述组分E)中，
[0083] R7相同或不同，且选自：甲基、乙基、丙基、丁基和戊基，优选甲基或乙基；和
[0084] Rs选自：氨甲基、氨乙基、氨丙基和氨丁基，优选氨乙基或氨丙基。
[0085] 上述实施方案及其优选的任意组合，均涵盖在本发明的范围内。
[0086] 在本发明的导热材料组合物中，根据需要，可以在不损害本发明目的的范围内添 加添加剂，如氧化镁、氧化硼、氮化硼、碳化硅等无机填料，以提高组合物的导热性、流变性 胃f生會
[0087] 所述导热材料组合物可采用常规的设备采用本领域已知的方法混合后进行施用。
[0088] 本发明的导热材料组合物可广泛应用于电气领域和电子领域中。具体如应用于散 热模组、