本发明公开了一种导热绝缘胶黏剂，属于化学粘合剂
技术领域：
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背景技术：
随着微电子集成技术和组装技术高速发展，电子元件，电子仪器日益轻薄短小化，组装密度迅速提高，及时散热能力成为影响其使用寿命的重要限制因素。为保障元器件运行的可靠性，急需研制具有高可靠性、高散热性的综合性能优异的导热绝缘胶作为热界面和封装材料，它可以迅速将发热元件热量传递给散热设备，保障电子设备正常运行。目前已开发的有环氧、聚氨酯以及有机硅系列，尤其是环氧导热绝缘胶。环氧树脂具有良好的机械、电气、粘接性、化学稳定性等性能，使其在粘合剂、电气绝缘材料和复合材料等方面有着重要的应用。环氧塑封料(emc)以其成本低廉、工艺简单和适于大规模生产等优点在集成电路封装材料中独占鳌头。但环氧树脂胶接性能不佳，室温剪切强度小(≤5mpa)，室温导热率不高(≤0.6w/m·k)，耐热性能一般(≤120℃)，无法满足日益发展的电子封装材料的要求。如要显著提高胶粘剂的导热性不能单纯依靠树脂本身的导热性。一般来讲，导热性能的优劣主要取决于导热填料本身导热率、表面形态和添加量，因此导热胶粘剂的关键技术是如何选择导热性能好、无毒、价格低廉的无机填料。通常胶粘剂的导热性随着导热填料加入量的加大而增加，但填料量加大后胶粘剂的粘度也会随之提高，从而影响胶粘剂的涂布均匀性，给实际应用带来一定的困难，因此这也是目前在导热绝缘胶粘剂方面急需解决的问题。故研究、开发高导热绝缘和良好综合性能的胶粘剂非常重要。因此，如何改善传统导热绝缘胶黏剂导热性能、绝缘性能和粘结性能难以进一步提高的缺点，以获取更高综合性能，是其需研究解决的问题。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统导热绝缘胶黏剂导热性能、绝缘性能和粘结性能难以进一步提高的缺点，提供了本发明公开了一种导热绝缘胶黏剂。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种导热绝缘胶黏剂，包括以下重量份数的原料：自制填料30～50份环氧树脂150～200份丙酮10～20份聚乙烯吡咯烷酮4～8份聚丙烯酸锌10～15份增塑剂20～35份固化剂40～50份所述自制填料的制备方法为：（1）将明胶和水按质量比为1：10～1：12搅拌混合后，静置溶胀，再加入明胶质量2～3倍的氨水，以及明胶质量0.02～0.04倍的纳米铁粉，超声分散2～4h，得分散液；（2）按重量份数计，依次取80～100份分散液，30～40份正硅酸乙酯稀释液，将正硅酸乙酯稀释液于搅拌状态下逐滴滴加至分散液中，待滴加完毕后，继续搅拌反应3～5h，再经真空干燥，得干凝胶；（3）将干凝胶于氩气保护状态下，加热升温至600～650℃，保温反应2～4h后，继续升温至1520～1550℃，保温反应3～5h后，冷却，出料，粉碎，得自制填料；所述导热绝缘胶黏剂的配制过程为：（4）按原料组成称量各组分；（5）先将环氧树脂、丙酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸锌、增塑剂和固化剂搅拌混合，再加入自制填料，球磨混合，出料，即得导热绝缘胶黏剂。所述环氧树脂为环氧树脂e-42、环氧树脂e-44或环氧树脂e-52中的任意一种。所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、环氧硬脂酸辛酯或己二酸二辛酯中的任意一种。所述固化剂为二乙烯三胺，三乙烯四胺或二丙烯三胺中的任意一种。步骤（1）所述明胶为等电点为5.5～6.0的明胶。步骤（2）所述正硅酸乙酯稀释液是由正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1：1～1：3配制而成。本发明的有益效果是：（1）本发明技术方案通过采用自制填料，相比于传统直接添加填料而言，有效改善了填料在环氧树脂粘合剂体系中的分散性，以及填料和环氧树脂之间的界面相容性，从而使产品的导热性能提高的同时，绝缘性能得以有效保留；（2）本发明技术方案在自制填料制备过程中，以明胶作为载体，首先用氨水调节体系的环境为碱性，从而使明胶分子结构中的羧基离子化，因为带有同种负电荷使明胶分子膨胀，在后续制备过程中，更容易吸附固定正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅，而再后续高温反应过程中，明胶为有机质，首先发生热解，热解产生挥发份，焦油以及炭质骨架，随着温度进一步升高，炭质骨架和二氧化硅在纳米铁粉催化下反应，形成c-si化学键合，从而在炭质骨架表面形成牢固的不易脱落的碳化硅-二氧化硅复合镀层，从而形成多孔复合球形结构，而明胶热解过程中产生的挥发份作为致孔剂，使该结构表面多孔，有利于添加到环氧树脂中后，各组分渗透进入结构内部，而在焦油作用下，一方面，有利于环氧树脂的固化，另一方面，可提高自制填料和环氧树脂的界面相容性，此外，从填料成分角度而言，炭、二氧化硅以及碳化硅的添加，可有效提高环氧树脂体系的导热性能，而从填料结构角度而言，二氧化硅和碳化硅层在炭质骨架表面的牢固包裹，形成绝缘导热层，可避免炭质骨架相互之间形成导电通路，使产品导热性能提高的同时，绝缘性能得以有效保留。具体实施方式按质量比为1：10～1：12将明胶和水混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，于室温条件下，静置溶胀8～12h，待溶胀结束后，再向1号烧杯中加入明胶质量2～3倍的质量分数为10～12%的氨水，以及明胶质量0.02～0.04倍的纳米铁粉，再将1号烧杯移入超声分散仪，于超声频率为55～60khz条件下，超声分散2～4h，得分散液；按重量份数计，依次取80～100份分散液，30～40份正硅酸乙酯稀释液，先将分散液倒入三口烧瓶中，再于转速为300～500r/min搅拌状态下，边搅拌边通过滴液漏斗向三口烧瓶中逐滴滴加正硅酸乙酯稀释液，控制正硅酸乙酯稀释液滴加速率为3～5ml/min，待正硅酸乙酯稀释液滴加完毕后，继续搅拌反应3～5h，再将三口烧瓶中物料倒入2号烧杯中，于室温条件下静置8～12h后，真空干燥，得干凝胶；将所得干凝胶转入管式炉中，以80～150ml/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以4～6℃/min速率程序升温至600～650℃，保温反应2～4h后，将管式炉中物料趁热转入高压反应釜中，并向反应釜中通入氩气直至反应釜内压力达0.6～0.8mpa，于反应釜内继续以8～10℃/min速率程序升温至1520～1550℃，于压力为1.6～2.0mpa条件下，保温反应3～5h后，于氩气保护状态下冷却至室温，出料，粉碎，得自制填料；按重量份数计，依次取30～50份自制填料，150～200份环氧树脂，10～20份丙酮，4～8份聚乙烯吡咯烷酮，10～15份聚丙烯酸锌，20～35份增塑剂，10～50份固化剂，先将环氧树脂、丙酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸锌、增塑剂和固化剂倒入混料机中，于转速为800～1200r/min条件下，搅拌混合2～4h后，再将混料机中物料转入球磨罐中，并向球磨罐中加入自制填料，球磨混合4～6h后，出料，即得自制导热绝缘胶黏剂。所述环氧树脂为环氧树脂e-42、环氧树脂e-44或环氧树脂e-52中的任意一种。所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、环氧硬脂酸辛酯或己二酸二辛酯中的任意一种。所述固化剂为二乙烯三胺，三乙烯四胺或二丙烯三胺中的任意一种。所述明胶为等电点为5.5～6.0的明胶。所述正硅酸乙酯稀释液是由正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1：1～1：3配制而成。按质量比为1：12将明胶和水混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，于室温条件下，静置溶胀12h，待溶胀结束后，再向1号烧杯中加入明胶质量3倍的质量分数为12%的氨水，以及明胶质量0.04倍的纳米铁粉，再将1号烧杯移入超声分散仪，于超声频率为60khz条件下，超声分散4h，得分散液；按重量份数计，依次取100份分散液，40份正硅酸乙酯稀释液，先将分散液倒入三口烧瓶中，再于转速为500r/min搅拌状态下，边搅拌边通过滴液漏斗向三口烧瓶中逐滴滴加正硅酸乙酯稀释液，控制正硅酸乙酯稀释液滴加速率为5ml/min，待正硅酸乙酯稀释液滴加完毕后，继续搅拌反应5h，再将三口烧瓶中物料倒入2号烧杯中，于室温条件下静置12h后，真空干燥，得干凝胶；将所得干凝胶转入管式炉中，以150ml/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以6℃/min速率程序升温至650℃，保温反应4h后，将管式炉中物料趁热转入高压反应釜中，并向反应釜中通入氩气直至反应釜内压力达0.8mpa，于反应釜内继续以10℃/min速率程序升温至1550℃，于压力为2.0mpa条件下，保温反应5h后，于氩气保护状态下冷却至室温，出料，粉碎，得自制填料；按重量份数计，依次取50份自制填料，200份环氧树脂，20份丙酮，8份聚乙烯吡咯烷酮，15份聚丙烯酸锌，35份增塑剂，50份固化剂，先将环氧树脂、丙酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸锌、增塑剂和固化剂倒入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合4h后，再将混料机中物料转入球磨罐中，并向球磨罐中加入自制填料，球磨混合6h后，出料，即得自制导热绝缘胶黏剂。所述环氧树脂为环氧树脂e-42。所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。所述固化剂为二乙烯三胺。所述明胶为等电点为6.0的明胶。所述正硅酸乙酯稀释液是由正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1：3配制而成。按重量份数计，依次取50份炭黑、二氧化硅和碳化硅，200份环氧树脂，20份丙酮，8份聚乙烯吡咯烷酮，15份聚丙烯酸锌，35份增塑剂，50份固化剂，先将环氧树脂、丙酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸锌、增塑剂和固化剂倒入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合4h后，再将混料机中物料转入球磨罐中，并向球磨罐中加入炭黑、二氧化硅和碳化硅，球磨混合6h后，出料，即得自制导热绝缘胶黏剂。所述环氧树脂为环氧树脂e-42。所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。所述固化剂为二乙烯三胺。按质量比为1：12将明胶和水混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，于室温条件下，静置溶胀12h，待溶胀结束后，再向1号烧杯中加入明胶质量3倍的质量分数为12%的氨水，再将1号烧杯移入超声分散仪，于超声频率为60khz条件下，超声分散4h，得分散液；按重量份数计，依次取100份分散液，40份正硅酸乙酯稀释液，先将分散液倒入三口烧瓶中，再于转速为500r/min搅拌状态下，边搅拌边通过滴液漏斗向三口烧瓶中逐滴滴加正硅酸乙酯稀释液，控制正硅酸乙酯稀释液滴加速率为5ml/min，待正硅酸乙酯稀释液滴加完毕后，继续搅拌反应5h，再将三口烧瓶中物料倒入2号烧杯中，于室温条件下静置12h后，真空干燥，得干凝胶；将所得干凝胶转入管式炉中，以150ml/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以6℃/min速率程序升温至650℃，保温反应4h后，将管式炉中物料趁热转入高压反应釜中，并向反应釜中通入氩气直至反应釜内压力达0.8mpa，于反应釜内继续以10℃/min速率程序升温至1550℃，于压力为2.0mpa条件下，保温反应5h后，于氩气保护状态下冷却至室温，出料，粉碎，得自制填料；按重量份数计，依次取50份自制填料，200份环氧树脂，20份丙酮，8份聚乙烯吡咯烷酮，15份聚丙烯酸锌，35份增塑剂，50份固化剂，先将环氧树脂、丙酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸锌、增塑剂和固化剂倒入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合4h后，再将混料机中物料转入球磨罐中，并向球磨罐中加入自制填料，球磨混合6h后，出料，即得自制导热绝缘胶黏剂。所述环氧树脂为环氧树脂e-42。所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。所述固化剂为二乙烯三胺，三乙烯四胺或二丙烯三胺中的任意一种。所述明胶为等电点为6.0的明胶。所述正硅酸乙酯稀释液是由正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1：3配制而成。按质量比为1：12将明胶和水混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，于室温条件下，静置溶胀12h，待溶胀结束后，再向1号烧杯中加入明胶质量3倍的质量分数为12%的氨水，以及明胶质量0.04倍的纳米铁粉，再将1号烧杯移入超声分散仪，于超声频率为60khz条件下，超声分散4h，得分散液；按重量份数计，依次取100份分散液，40份正硅酸乙酯稀释液，先将分散液倒入三口烧瓶中，再于转速为500r/min搅拌状态下，边搅拌边通过滴液漏斗向三口烧瓶中逐滴滴加正硅酸乙酯稀释液，控制正硅酸乙酯稀释液滴加速率为5ml/min，待正硅酸乙酯稀释液滴加完毕后，继续搅拌反应5h，再将三口烧瓶中物料倒入2号烧杯中，于室温条件下静置12h后，真空干燥，得干凝胶；将所得干凝胶转入管式炉中，以150ml/min速率向炉内通入氩气，在氩气保护状态下，以6℃/min速率程序升温至650℃，保温反应4h后，将管式炉中物料趁热转入高压反应釜中，并向反应釜中通入氩气直至反应釜内压力达0.8mpa，于反应釜内继续以10℃/min速率程序升温至1550℃，于压力为2.0mpa条件下，保温反应5h后，于氩气保护状态下冷却至室温，出料，粉碎，得自制填料；按重量份数计，依次取50份自制填料，200份环氧树脂，20份丙酮，8份聚乙烯吡咯烷酮，35份增塑剂，50份固化剂，先将环氧树脂、丙酮、聚乙烯吡咯烷酮、增塑剂和固化剂倒入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合4h后，再将混料机中物料转入球磨罐中，并向球磨罐中加入自制填料，球磨混合6h后，出料，即得自制导热绝缘胶黏剂。所述环氧树脂为环氧树脂e-42。所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。所述固化剂为二乙烯三胺，三乙烯四胺或二丙烯三胺中的任意一种。所述明胶为等电点为6.0的明胶。所述正硅酸乙酯稀释液是由正硅酸乙酯和无水乙醇按质量比为1：3配制而成。对比例：合肥某纳米科技发展有限公司生产的导热绝缘胶黏剂。将实例1至实例4所得的导热绝缘胶黏剂及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：1.胶合强度：根据gb/t17657检测试件；2.绝缘性能：按照gb/t1692分别测试试件体积电阻率；3.导热性能：导热系数参照astmd5470对试件进行检测。具体检测结果如表1所示：表1导热绝缘胶黏剂具体检测结果检测项目实例1实例2实例3实例4对比例胶合强度/mpa0.830.790.770.560.37电阻率/×10-12ω·cm9.16.38.95.43.5导热系数/w·（m·k）-14.354.312.631.470.26由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的导热绝缘胶黏剂具有优异的导热性能、绝缘性能和粘结性能的特点，在化学粘合剂技术行业的发展中具有广阔的前景。当前第1页12