專利名稱：一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種灌封膠，更具體地說(shuō)涉及一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠。
背景技術(shù)：
加成型室溫硫化硅橡膠是指含乙烯基的聚硅氧烷(簡(jiǎn)稱基膠)與交聯(lián)劑在催化劑作用下，于室溫下通過(guò)硅氫加成反應(yīng)形成的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性體。加成型室溫硫化硅橡膠在硫化過(guò)程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物、收縮率極小、無(wú)毒，具有卓越的抗水解穩(wěn)定性，良好的低壓縮形變性、低燃燒性，可深度硫化，硫化速度可用溫度控制等優(yōu)點(diǎn)，是印制板組裝件灌封的首選材料。材料用于電子灌封首要問(wèn)題是散熱，散熱對(duì)電子產(chǎn)品極其重要。普通硅橡膠的導(dǎo)熱性能不高，熱導(dǎo)率通常只有0.12W/(m.K)左右，加入導(dǎo)熱填料可提高硅橡膠的導(dǎo)熱性能。傳統(tǒng)的導(dǎo)熱填料主要有金屬粉末、金屬氧化物、金屬氮化物、及非金屬材料等，同金屬粉末相比，無(wú)機(jī)粉末的導(dǎo)熱性雖然較差，但能保證硅橡膠具有良好的電絕緣性能。另外，固定和防止電子元器件震動(dòng)還需要良好的力學(xué)性能；在極地、太空等極端環(huán)境下還需要耐高低溫和耐輻射性能。
檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?00610093711.3、申請(qǐng)日為2006年5月24日的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種導(dǎo)熱硅氧烷組合物，該組合物在具有高度導(dǎo)熱性時(shí)仍顯示出了一定的加工處理和模塑性，但其在室溫下不能固化或固化速度很慢、固化時(shí)間很長(zhǎng)，在120℃下固化60分鐘其粘合強(qiáng)度才為1.1～1.5MPa，且其電絕緣性能也不能滿足使用要求。另外申請(qǐng)?zhí)枮?00610052673.7、申請(qǐng)日為2006年7月28日的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種導(dǎo)熱硅膠的生產(chǎn)方法，該方法生產(chǎn)的導(dǎo)熱硅膠雖然具有良好的導(dǎo)熱性能，但其強(qiáng)度和硬度均有待提高。申請(qǐng)?zhí)枮?6199201.8、申請(qǐng)日為1996年12月20日的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種導(dǎo)熱硅氧烷彈性體，該彈性體具有比較高的拉伸強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能，但粘結(jié)強(qiáng)度較低。通過(guò)檢索還發(fā)現(xiàn)，目前還沒(méi)有出現(xiàn)耐高低溫、耐輻射性能優(yōu)良的硅橡膠產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和問(wèn)題，提供了一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，該具有高導(dǎo)熱系數(shù)的加成型有機(jī)硅灌封膠可用溫度和催化劑用量控制固化時(shí)間，固化物擁有良好的力學(xué)性能和電學(xué)性能，尤其突出的具有高粘結(jié)強(qiáng)度、耐高低溫和耐輻射性能。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，包括組分A和組分B所述的組分A按重量份數(shù)計(jì)由以下組分混合而成
有機(jī)硅基膠100份導(dǎo)熱填料 10～80份補(bǔ)強(qiáng)填料 3～20份催化劑1～10份所述的組分B按重量份數(shù)計(jì)由以下組分混合而成有機(jī)硅基膠100份導(dǎo)熱填料 10～80份固化劑1～10份。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，使用時(shí)組分A與組分B按重量比1∶1的混合固化而成。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其所述的有機(jī)硅基膠優(yōu)選為雙組分加成型室溫硫化硅橡膠；有機(jī)硅基膠的結(jié)構(gòu)最好為 其中R一定包含乙烯基和苯基，剩余的可以為甲基、苯基、乙基、乙氧基中的一種或幾種，n代表5～500的正數(shù)。所述結(jié)構(gòu)優(yōu)選n＝100～300，乙烯基含量0.5～2％，苯基含量10～30％。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其導(dǎo)熱填料優(yōu)選為導(dǎo)熱系數(shù)為10～100W/(m.K)的無(wú)機(jī)粉末；無(wú)機(jī)粉末的粒徑為0.1～100μm，優(yōu)選為1～50μm；無(wú)機(jī)粉末最好為碳化硅、氮化硅、氮化鋁和氧化鋁中的一種或幾種的混合物。導(dǎo)熱填料用如下結(jié)構(gòu)的偶聯(lián)劑醇水溶液處理 其中R為可水解基團(tuán)，具體為鹵素、烷氧基或乙酰氧基，R’為含有雙鍵的烴基，具體為乙烯基、甲基丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基丙基。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其補(bǔ)強(qiáng)填料優(yōu)選為結(jié)合了R3SiO1/2單元(簡(jiǎn)稱M單元)和SiO2單元(簡(jiǎn)稱Q單元)的聚合物，簡(jiǎn)稱MQ樹脂。MQ樹脂可以為直鏈型、支鏈型等，結(jié)構(gòu)示例如下，其中R一定包含乙烯基，其余為甲基、苯基、乙基、乙氧基中的一種或幾種。本發(fā)明優(yōu)選乙烯基含量為0.1～5％的MQ樹脂，更優(yōu)選乙烯基含量為1～2％的直鏈型MQ樹脂。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其所述的固化劑為含氫硅油，結(jié)構(gòu)優(yōu)選為 其中R一定包含氫，剩余的為甲基、苯基、乙基、乙氧基中的一種或幾種，n代表5～500的正數(shù)。所述結(jié)構(gòu)優(yōu)選n＝30～100，硅氫含量1～2％。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其所述的催化劑優(yōu)選為氯鉑酸或其絡(luò)合物。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠擁有良好的力學(xué)性能和電學(xué)性能，尤其突出的具有高粘結(jié)強(qiáng)度、耐高低溫和耐輻射性能。另外灌封膠使用及制法簡(jiǎn)單，將等重量組分A和組分B在室溫下攪拌均勻即可使用，在10～150℃下固化，得到固化產(chǎn)物。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠可室溫固化，提高溫度可加快固化速度，10℃下70小時(shí)固化或25℃下24小時(shí)固化或100℃下2小時(shí)固化或150℃下15分鐘固化。另外提高催化劑用量也可以加快固化速度。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠的固化產(chǎn)物因?yàn)閷?dǎo)熱填料的種類和份量不同，其密度是1.5～2.5g/cm3，紹氏A硬度是50～90，導(dǎo)熱率是0.6～1.5W/(m.K)；通過(guò)補(bǔ)強(qiáng)填料和偶聯(lián)劑的補(bǔ)強(qiáng)，其拉伸強(qiáng)度是1.2～2.5MPa，粘結(jié)強(qiáng)度可以達(dá)到2.0～5.0MPa，完全能夠滿足灌封場(chǎng)合的力學(xué)性能要求。
本發(fā)明選用無(wú)機(jī)粉末填料，故大量填料的加入也不會(huì)導(dǎo)致電絕緣等性能的下降，其體積電阻率是2×1014～12×1014Ω.cm，相對(duì)介電常數(shù)是3～10，熱膨脹率是0.1×10-4～2×10-4/℃；另外在有機(jī)硅基膠中引入的苯基，破壞了二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，大大降低了聚合物的結(jié)晶溫度和玻璃化溫度，可以使本產(chǎn)品在-100～350℃條件下正常使用，很好的應(yīng)付極地環(huán)境和太空的溫度驟變環(huán)境；當(dāng)苯基含量達(dá)到30％以上時(shí)，會(huì)導(dǎo)致硅橡膠分子鏈剛性增大，力學(xué)和加工性能下降，但產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐輻射性能。
本發(fā)明的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠彌補(bǔ)了現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，拓展了有機(jī)硅的應(yīng)用領(lǐng)域，豐富了電子灌封膠種類，具有良好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅限定于這些實(shí)施例，同時(shí)實(shí)施例中分?jǐn)?shù)按重量計(jì)。
實(shí)施例1稱取30μm碳化硅120份，用質(zhì)量濃度1％的乙烯基三乙氧基硅烷的醇水溶液浸泡20分鐘，過(guò)濾出碳化硅并烘干。
取3000厘泊、乙烯基含量為1.2％、苯基含量為10％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的碳化硅55份，乙烯基含量2％的直鏈型MQ樹脂15份，270厘泊端乙烯基硅油11份，鉑催化劑5份在室溫下混合均勻，制得組分A；取3000厘泊、乙烯基含量為1.2％、苯基含量為10％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的碳化硅65份，含氫硅油固化劑10份，270厘泊端乙烯基硅油11份在室溫下混合均勻，制得組分B。將組分A和組分B按1∶1重量比混合均勻，在25℃下固化20小時(shí)，測(cè)得固化物密度為1.9g/cm3，紹氏A硬度為60，導(dǎo)熱率為1.1W/(m.K)，粘結(jié)強(qiáng)度為4.2MPa，拉伸強(qiáng)度是2.0MPa，體積電阻率是8.1×1014Ω.cm，相對(duì)介電常數(shù)是7.9，熱膨脹率是1.4×10-4/℃。干冰中存放40小時(shí)后，粘結(jié)強(qiáng)度為4.2MPa，拉伸強(qiáng)度為1.9MPa；200℃烘箱中存放50小時(shí)后，粘結(jié)強(qiáng)度為3.4Mpa，拉伸強(qiáng)度為1.5MPa。
實(shí)施例2稱取30μm氧化鋁120份，用質(zhì)量濃度1％的乙烯基三乙氧基硅烷的醇水溶液浸泡20分鐘，過(guò)濾出氧化鋁并烘干。
取3000厘泊、乙烯基含量為1.2％、苯基含量為10％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的氧化鋁55份，乙烯基含量2％的直鏈型MQ樹脂15份，270厘泊端乙烯基硅油11份，鉑催化劑5份在室溫下混合均勻，制得組分A；取3000厘泊、乙烯基含量為1.2％、苯基含量為10％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的氧化鋁65份，含氫硅油固化劑10份，270厘泊端乙烯基硅油11份在室溫下混合均勻，制得組分B。將組分A和組分B按1∶1重量比混合均勻，在25℃下固化20小時(shí)，測(cè)得固化物密度為1.9g/cm3，紹氏A硬度為60，導(dǎo)熱率為1.1 W/(m.K)，粘結(jié)強(qiáng)度為3.3MPa，拉伸強(qiáng)度是2.1MPa，體積電阻率是9.9×1014Ω.cm，相對(duì)介電常數(shù)是5.1，熱膨脹率是1.7×10-4/℃。干冰中存放40小時(shí)后，粘結(jié)強(qiáng)度為3.3MPa，拉伸強(qiáng)度為2.1MPa；200℃烘箱中存放50小時(shí)后，粘結(jié)強(qiáng)度為2.4Mpa，拉伸強(qiáng)度為1.6MPa。
實(shí)施例3稱取20μm氮化鋁45份、30μm氧化鋁45份，用質(zhì)量濃度1％的乙烯基三乙氧基硅烷的醇水溶液浸泡20分鐘，過(guò)濾出氮化鋁和氧化鋁并烘干。
取5000厘泊、乙烯基含量為0.8％、苯基含量為10％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的氮化鋁和氧化鋁各20份，乙烯基含量2％的直鏈型MQ樹脂15份，270厘泊端乙烯基硅油11份，鉑催化劑5份在室溫下混合均勻，制得組分A；取5000厘泊、乙烯基含量為0.8％、苯基含量為10％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的氮化鋁和氧化鋁各25份，含氫硅油固化劑10份，270厘泊端乙烯基硅油11份在室溫下混合均勻，制得組分B。將組分A和組分B按1∶1重量比混合均勻，在25℃下固化20小時(shí)，測(cè)得固化物密度為1.8g/cm3，紹氏A硬度為65，導(dǎo)熱率為1.1W/(m.K)，粘結(jié)強(qiáng)度為3.0MPa，拉伸強(qiáng)度為2.8MPa，體積電阻率為8.2×1014Ω.cm，相對(duì)介電常數(shù)為4.7，熱膨脹率為3.6×10-4/℃。干冰中存放40小時(shí)后，粘結(jié)強(qiáng)度為3.0MPa，拉伸強(qiáng)度為2.8MPa；200℃烘箱中存放50小時(shí)后，粘結(jié)強(qiáng)度為2.4Mpa，拉伸強(qiáng)度為1.9MPa。
實(shí)施例4稱取20μm氮化鋁90份，用質(zhì)量濃度1％的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的醇水溶液浸泡20分鐘，過(guò)濾出氮化鋁并烘干。
取5000厘泊、乙烯基含量為0.8％、苯基含量為10％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的氮化鋁40份，乙烯基含量2％的直鏈型MQ樹脂15份，270厘泊端乙烯基硅油11份，鉑催化劑5份在室溫下混合均勻，制得組分A；取5000厘泊、乙烯基含量為0.8％、苯基含量為10％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的氮化鋁50份，含氫硅油固化劑10份，270厘泊端乙烯基硅油11份在室溫下混合均勻，制得組分B。將組分A和組分B按1∶1重量比混合均勻，在25℃下固化20小時(shí)，測(cè)得固化物密度為1.8g/cm3，紹氏A硬度為60，導(dǎo)熱率為0.9W/(m.K)，粘結(jié)強(qiáng)度為3.8MPa，拉伸強(qiáng)度為2.7MPa，體積電阻率為7.3×1014Ω.cm，相對(duì)介電常數(shù)為4.3，熱膨脹率為1.6×10-4/℃。干冰中存放40小時(shí)后，粘結(jié)強(qiáng)度為3.8MPa，拉伸強(qiáng)度為2.4MPa；200℃烘箱中存放50小時(shí)后，粘結(jié)強(qiáng)度為3.4Mpa，拉伸強(qiáng)度為1.7MPa。
實(shí)施例5稱取20μm氮化鋁50份，用質(zhì)量濃度1％的乙烯基三甲氧基硅烷的醇水溶液浸泡20分鐘，過(guò)濾出氮化鋁并烘干。
取800厘泊、乙烯基含量為0.6％、苯基含量為30％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的氮化鋁25份，乙烯基含量1％的直鏈型MQ樹脂5份，270厘泊端乙烯基硅油11份，鉑催化劑5份在室溫下混合均勻，制得組分A；取800厘泊、乙烯基含量為0.6％、苯基含量為30％的甲基苯基乙烯基硅油100份，上述處理過(guò)的氮化鋁25份，含氫硅油固化劑10份，270厘泊端乙烯基硅油11份在室溫下混合均勻，制得組分B。將組分A和組分B按1∶1重量比混合均勻，在25℃下固化20小時(shí)，測(cè)得固化物密度為1.8g/cm3，紹氏A硬度為64，導(dǎo)熱率為0.6W/(m.K)，粘結(jié)強(qiáng)度為2.7MPa，拉伸強(qiáng)度為1.5MPa，體積電阻率為2.5×1014Ω.cm，相對(duì)介電常數(shù)為3.9，熱膨脹率為1.2×10-4/℃。固化物置于輻照劑量率為150Gy/min的γ射線下，吸收200kGy的輻照量后，紹氏A硬度為74，粘結(jié)強(qiáng)度為2.2MPa，拉伸強(qiáng)度為1.3Mpa。
權(quán)利要求
1.一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，包括組分A和組分B，其特征在于所述的組分A按重量份數(shù)計(jì)由以下組分混合而成有機(jī)硅基膠 100份導(dǎo)熱填料10～80份補(bǔ)強(qiáng)填料3～20份催化劑 1～10份所述的組分B按重量份數(shù)計(jì)由以下組分混合而成有機(jī)硅基膠 100份導(dǎo)熱填料10～80份固化劑 1～10份，其中使用時(shí)組分A與組分B按重量比1∶1的混合固化而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其特征在于所述的有機(jī)硅基膠為雙組分加成型室溫硫化硅橡膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其特征在于所述的有機(jī)硅基膠的結(jié)構(gòu)為 其中R一定包含乙烯基和苯基，剩余的為甲基、苯基、乙基、乙氧基中的一種或幾種，n代表5～500的正數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其特征在于所述的導(dǎo)熱填料為偶聯(lián)劑處理過(guò)的導(dǎo)熱系數(shù)為10～100W/(m.K)的無(wú)機(jī)粉末，無(wú)機(jī)粉末的粒徑為0.1～100μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其特征在于所述的無(wú)機(jī)粉末為碳化硅、氮化硅、氮化鋁和氧化鋁中的一種或幾種的混合物，所述的無(wú)機(jī)粉末的粒徑為1～50μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)熱填料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)為 其中R為可水解基團(tuán)，具體為鹵素、烷氧基或乙酰氧基，R’為含有雙鍵的烴基，具體為乙烯基、甲基丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基丙基。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其特征在于所述的補(bǔ)強(qiáng)填料為結(jié)合了R3SiO1/2單元和SiO2單元的聚合物，簡(jiǎn)稱MQ樹脂，其中R一定包含乙烯基，其余為甲基、苯基、乙基、乙氧基中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其特征在于所述的MQ樹脂為乙烯基含量為0.1～5％的MQ樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其特征在于所述的MQ樹脂為乙烯基含量為1～2％的直鏈型MQ樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，其特征在于所述的固化劑的結(jié)構(gòu)為 其中R一定包含氫，剩余的為甲基、苯基、乙基、乙氧基中的一種或幾種，n代表5～500的正數(shù)；所述的催化劑為氯鉑酸或其絡(luò)合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，該具有高導(dǎo)熱系數(shù)的加成型有機(jī)硅灌封膠可用溫度和催化劑用量控制固化時(shí)間，固化物擁有良好的力學(xué)性能和電學(xué)性能，尤其突出的具有高粘結(jié)強(qiáng)度、耐高低溫和耐輻射性能。本發(fā)明的導(dǎo)熱有機(jī)硅灌封膠，包括組分A和組分B所述的組分A按重量份數(shù)計(jì)由以下組分混合而成有機(jī)硅基膠100份、導(dǎo)熱填料10～80份、補(bǔ)強(qiáng)填料3～20份、催化劑1～10份；所述的組分B按重量份數(shù)計(jì)由以下組分混合而成有機(jī)硅基膠100份、導(dǎo)熱填料10～80份、固化劑1～10份。
文檔編號(hào)C09J183/00GK101054507SQ200710022980
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日
發(fā)明者王庭慰, 紀(jì)樂(lè), 周玲娟 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)