一种绝缘导热电子灌封胶及其制备方法与流程

本发明属于聚氨酯电子灌封胶，具体涉及一种绝缘导热电子灌封胶及其制备方法。

背景技术：

1、电子灌封胶是灌封胶在电子行业的一个细分，广泛应用于各类电子器件、配件等制造业，是电子工业不可缺少的重要绝缘材料。从材质角度分类，市面上常见的电子灌封胶为以下三种：环氧树脂灌封胶、有机硅树脂灌封胶、聚氨酯灌封胶。

2、其中，聚氨酯灌封胶为本发明的研究对象。聚氨酯灌封胶的特性包括：在较宽的温度区域内(-60℃-150℃)具有较强的粘结性能、优异的耐高低温冲击性能、优异的绝缘性能和防水性能等。但是，由于聚氨酯材料生产过程中，内部异氰酸酯基团与水反应生产二氧化碳，导致材料内部存在较多气泡，气泡的存在会影响聚氨酯灌封胶的透光率、防水性和绝缘强度。因此，现有生产过程中，需要进行抽真空灌胶，操作比较复杂；同时，当聚氨酯材料的密度为35-40kg/m3时，聚氨酯材料的导热系数仅为0.018-0.024w/(m·k)，作为电子灌封胶材料，不能满足电子元器件的高导热要求，若通过增大聚氨酯材料的密度(增大导热填料等方式)，能够在一定程度提高导热系数，但是牺牲了材料的流动性和轻量性，其中，由于粘度增大导致电子灌封胶的流动性降低，进一步影响材料内部气泡的脱除。

3、针对聚氨酯灌封胶的上述特性，现有技术中公开诸多解决方案：

4、中国专利cn107216846b公开了一种低粘度阻燃导热型无溶剂聚复酯电子灌封胶的制备方法及其使用方法，该专利中的电子灌封胶包括a组分和组分b，所述a组分包括蓖麻油、阻燃剂、高导热绝缘复合粉、消泡剂和催化剂；组分b为液化二苯基亚甲基二异氰酸酯。其中，高导热绝缘复合粉为纳米碳化硅、纳米碳化铝、纳米碳化硼、纳米氧化锌、纳米氧化铝复合而成。针对气泡问题，该专利利用采用热敏性催化剂异步催化技术，实现初期粘度较小，保证气泡顺利排出，后期加速熟化，最重要的，该专利为无溶剂制备，综合降低了气泡的产生；针对导热问题，该专利通过添加高导热绝缘复合粉，实现提高灌封胶的导热系数(>1.85w/(m·k))。该发明专利实质上旨在实现聚氨酯电子灌封胶的低粘度和阻燃目的，核心创新点在于阻燃剂和高导热绝缘复合粉的制备和使用，对于灌封胶的灌封胶的导热系数的提升有待进一步改进；

5、中国专利cn110128992a公开一种能有效提高导热效率的聚氨酯灌封胶及制备方法，该专利旨在解决现有技术中的聚氨酯灌封胶，在具有优异电绝缘性能的同时，无法实现对灌封的电子元器件有效散热的技术问题。该专利通过在聚氨酯树脂的原料组分中添加导热系数高的微米级氮化铝陶瓷颗粒，同时添加具有胶凝作用的微米级mgo颗粒，各组分在硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、气相二氧化硅防沉剂与异佛尔酮二异氰酸酯固化剂的共同作用下，发生交联固化反应，制备出聚氨酯灌封胶。最终制备的聚氨酯灌封胶的导热系数为1.46-1.62w/(m·k)。该专利在制备聚氨酯灌封胶的过程中，向填料中加入偶联剂a，偶联剂a中含有5份蒸馏水，最终制备的导热填料并没有进行除水直接参与聚氨酯的合成，因异氰酸酯活性较强，制备的聚氨酯灌封胶不可避免存在较多气泡，因此需要进行排气泡，工艺过程较为复杂，因此该专利仍具有一定的改进空间。

6、针对聚氨酯灌封胶存在的材料内部气泡较多和基础导热性能较差的技术问题，现有技术任具有一定的改进空间。因此，针对上述问题的进一步研究和改进是十分有必要的。

技术实现思路

1、本发明旨在解决聚氨酯灌封胶存在的材料内部气泡较多和基础导热性能较差的技术问题，提供了一种绝缘导热电子灌封胶及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种绝缘导热电子灌封胶，包括组分a和组分b，按重量份计，组分a包括以下组分：端羟基聚丁二烯100份、液化二苯基亚甲基二异氰酸酯38-45份、环氧树脂14-20份、二月桂酸二丁基锡0.5-1份；

4、组分b包括以下组分：活性稀释剂7-15份、导热填料12-20份、增塑剂5-8份、消泡剂0.02-0.1份。

5、进一步地，所述活性稀释剂为x-52型甲酚缩水甘油醚。

6、进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种。

7、进一步地，所述消泡剂为消泡剂byk054、消泡剂byk057和消泡剂byk1794中的一种。

8、进一步地，所述导热填料由以下步骤制备：

9、m1、向ph7.4-7.8的tris-hcl缓冲溶液中加入球形氧化铝，超声分散30min，再加入多巴胺，搅拌3h，过滤洗涤干燥，得氨基化球形氧化铝；

10、m2、向硝酸银溶液中加入氨基化球形氧化铝，避光条件下恒温搅拌30min，再加入nabh4溶液，恒温搅拌30min，过滤洗涤干燥，得导热填料。

11、进一步地，所述球形氧化铝为梯度中位粒径的球形氧化铝的混合物，由中位粒径80-120μm的球形氧化铝、中位粒径30-80μm的球形氧化铝和中位粒径1-3.0μm的球形氧化铝按质量比35-50:12-25:3-10混合而成。

12、进一步地，所述tris-hcl缓冲溶液、球形氧化铝、多巴胺的用量比为100ml：6.5-8.0g：2.0-2.2g。

13、进一步地，所述硝酸银溶液的质量分数为0.1％；所述nabh4溶液的质量分数为0.1％。

14、进一步地，所述硝酸银溶液、氨基化球形氧化铝、nabh4溶液的用量比为30ml：1.8-2.0g：30ml。

15、进一步地，一种绝缘导热电子灌封胶的制备方法，包括以下步骤：

16、n1、按重量份计，称取a组分的各原料，然后向反应器ⅰ中加入液化二苯基亚甲基二异氰酸酯，在氮气氛围下，升温至72-78℃，并缓慢向反应器ⅰ内滴加已经真空脱水的端羟基聚丁二烯，每30min滴定异氰酸酯值，当nco含量降低至48-50％时，将反应器ⅰ升温至80-85℃，再向中加入环氧树脂和二月桂酸二丁基锡，恒温搅拌反应2h，停止反应，反应器ⅰ降至室温后，得组分a；

17、n2、按重量份计，称取组分b的各原料，然后向反应器ⅱ中加入活性稀释剂、导热填料、增塑剂和消泡剂，恒温搅拌30min，得组分b；

18、n3、将组分a和组分b按照重量比2.5-3:1混合而成。

19、本发明的有益效果：

20、(1)本发明通过无溶剂法制备聚氨酯灌封胶，对环境兼具环保性和安全性，同时有助于降低灌封胶材料内部存在的气泡量。

21、(2)本发明制备环氧封端聚氨酯灌封胶，使得灌封胶兼具环氧树脂的力学性能和聚氨酯的粘结性能，制备综合性能优异的灌封胶，同时，由于异氰酸酯基团和水反应生成二氧化碳是造成聚氨酯灌封胶材料内部产生气泡的主因，通过制备环氧封端聚氨酯灌封胶，消耗多余的异氰酸酯基团，进一步解决灌封胶材料内部存在较多气泡的问题。

22、(3)本发明制备了导热填料，导热填料的基材为具有梯度中位粒径的球形氧化铝，导热填料的制备包括氨基化和负载银两个过程。首先，通过设置梯度中位粒径的球形氧化铝，实现紧密堆积的目的，利用较少的导热填料添加量，即可提高灌封胶的导热性能，同时降低了导热填料对灌封胶粘度的影响。然后，本发明对导热填料进行氨基化处理，在球形氧化铝的表面负载多巴胺，提高了球形氧化铝与灌封胶基料的相容性。最后，由于多巴胺中含有大量氨基，氨基通过配位键吸附纳米银，通过吸附-还原，基于球形氧化铝的表面搭载了纳米银颗粒，通过提高表面粗糙度，提高不同中位粒径球形氧化铝之间的粘结性能和球形氧化铝与聚氨酯灌封胶基材的粘结性能，并且，纳米银的搭载，提高了球形氧化铝的导热性能，最终，本发明制备的绝缘导热电子灌封胶的导热性能优异(导热系数为1.89-2.01w/(m·k))。