CN102516930B

CN102516930B - 一种高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶及其制备方法

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Publication number: CN102516930B
Application number: CN201110414862.5A
Authority: CN
Inventors: 唐丽; 王建斌; 解海华
Original assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Current assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2031-12-13
Also published as: CN102516930A

Abstract

本发明涉及一种高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶及其制备方法，具体步骤为步骤：1）将液体硅油、硅烷交联剂、微胶囊型催化剂、调色剂、导热阻燃粉体，依次加入搅拌机内进行搅拌，搅拌0.2～1小时后，得到粘稠液体；2）将步骤1）中得到的粘稠液体于真空度为-0.08MP～-0.1MPa的条件下，再次搅拌2～3小时，即得所述高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶。本发明的高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶不仅具有足够长的操作时间，还减少了浪费现象。同时解决了双组份硅胶施胶过程中混合产生的气泡问题，施工方便。

Description

一种高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及涉及一种高温固化电子灌封胶及其制备方法，尤其是涉一种高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶及其制备方法。

背景技术

随着电子工业的发展，对电子元器件及其组装部件各项性能要求越来越严。为了提高电子元器件及其组装部件的抗冲击振动、抗腐蚀、防尘防潮及绝缘导热等性能，往往需要对电子元器件及其组装部件进行灌装，使其与外界隔绝，起到保护的作用。

环氧树脂和有机硅灌封材料由于具有优异的性能，因此被广泛应用于电子元器件及其组件的灌封。目前国内的环氧灌封材料和国际相比，在弹性、消除内应力、不易开裂、耐高低温冲击能力等方面还存在一些差距。有机硅灌封材料具有工作温度范围广、耐高低温冲击性能优异、固化时不吸热、放热，固化后不收缩；电气性能和化学稳定性优异，耐腐蚀、耐候性好，导热性能优异。用作电子灌封材料，可起到防尘、防潮、防震动、导热的作用，提高电子元器件的稳定性。与传统的缩合型电子灌封胶相比，加成型电子灌封胶具有不放出低分子副产物、无腐蚀、交联结构易控制，硫化产品收缩率小等优点。此外还具有工艺简便、快捷、高效节能的优点。因此，是国内外公认的极有发展前途的电子工业用新型材料。

目前加成型电子灌封胶可以分为单组份硅胶和双组分硅胶。单组份硅胶一般通过添加抑制剂的方法来实现单组份化，但是这种方法制备单组份硅胶时不仅工艺复杂，而且获得的单组份硅胶稳定性相对较差、储存器较短，一般为1～6个月。双组份加成型电子灌封胶存在使用时需要混合，混合后产生大量气泡，需要进行长时间的抽真空脱泡处理后才能使用，导致其实际施工时间较长、生产效率低的问题；且操作时间较短，容易造成浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种常温下不固化，有优异的流动性的高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶，由以下重量百分比的各原料组成：导热阻燃粉体50.00％～80.00％，液体硅油17.80％～36.00％，硅烷交联剂0.20％～13.00％，微胶囊型催化剂0.20～1.00％，调色剂0.80～1.00％。

本发明的有益效果是：本发明的高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶不仅具有足够长的操作时间，还减少了浪费现象。同时解决了双组份硅胶施胶过程中混合产生的气泡问题，施工方便。同时其稳定性相对较好，贮存期较一般的单组份硅胶长。固化后有很好的导热性能和阻燃性能，可以有效的提高电源及电子元器件的使用寿命。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述导热粉体中含有球形或类球形氧化硅微粉，其形貌特征有别于无规的导热粉体，规整度较高。

采用上述进一步方案的有益效果是，由于球形粉体或类球形粉体的形貌特征，增加了粉体之间的点与点的接触，减少了粉体之间面与面的接触，摩擦力小，从而可以降低灌封胶的粘度，提高其流动性能。

进一步，所述球形氧化硅粉体的直径为0.10～60.00μm。

进一步，所述导热阻燃粉体为导热阻燃陶瓷粉体和金属粉体。

进一步，所述导热阻燃陶瓷粉体为氧化硅、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化钛中的一种或任意几种的混合物。

进一步，所述金属导热粉体为铝粉、铜粉、银粉中的一种或任意几种的混合物。

进一步，所述导热粉体的平均粒径为0.1～60μm。

进一步，所述液体硅油为端乙烯基硅油和侧链含乙烯基的硅油。

采用上述进一步方案的有益效果是，乙烯基硅油的固化属于加成固化，固化过程无小分子逸出，无味无污染，不会污染腐蚀器件表面；耐温性能良好，可在-50℃～260℃范围内使用。端乙烯基硅油和侧链含乙烯基的硅油共同硫化，硫化强度高。

进一步，所述含乙烯基硅油的粘度范围为200～5000mPa·s，乙烯基含量为0.20％～0.80％。

采用上述进一步方案的有益效果是，制备的灌封胶粘度低，流动性好，利于施工，利于硫化过程中的排泡。

进一步，所述硅烷交联剂为含氢甲基氢聚硅氧烷。

进一步，所述含氢甲基氢聚硅氧烷的氢含量为0.10％～0.75％。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过调节交联成分的种类和用量，使交联物表面具有一定自粘性，可以不需要胶黏剂直接贴附在器件表面。

进一步，所述微胶囊型催化剂为硅树脂包埋的微胶囊型铂-乙烯基硅氧烷的配合物。具体指硅树脂做外皮，铂-乙烯基硅氧烷做心，硅树脂将铂-乙烯基硅氧烷包起来，高温融化后再释放出来进入体系中。

进一步，所述硅树脂包埋的微胶囊型铂-乙烯基硅氧烷配合物中铂的浓度为1000～5000ppm。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过采用硅树脂包埋的微胶囊型铂-乙烯基硅氧烷配合物，可以实现常温下有足够长的操作时间，而在高温下迅速固化。此外铂的配合物的阻燃性能优越，通过调节催化剂的用量和浓度，可以有效的提高灌封胶的阻燃性能。硅树脂可以补强交联物。

进一步，所述调色剂为炭黑、铁蓝、二氧化钛(又叫钛白粉)。

所述炭黑是指烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。炭黑粒子近似球形，粒径介于10～500μm间。许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。在橡胶加工中，通过混炼加入橡胶中作补强剂(见增强材料)和填料。

所述铁蓝是指由铁盐与亚铁氰化物或铁氰化物制成的蓝色无机颜料，又称华蓝(Chinese blue)，普鲁士蓝(Prussian blue)、米洛丽蓝(Milori blue)、颜料蓝。其主要成分为亚铁氰化铁与亚铁氰化钾或亚铁氰化铵的复盐。

铁蓝外观为暗蓝色粉末，其色调随组成和粒度的不同，在暗蓝色至亮蓝色之间变动。粒度为0.05～0.02μm，比表面积为30～60m2/g(使用全自动F-Sorb 2400比表面积仪BET方法检测)，密度为1.70～1.85g/ml，吸油量为32～72g/100g。铁蓝的比表面积研究是非常重要的，铁蓝的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准(GB/T 19587-2004)-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。F-Sorb2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器(兼备直接对比法)，更重要的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。

铁蓝的着色力高，耐光性好，耐碱性差，在空气中140℃以上可燃烧。在油墨和涂料用的溶剂中无渗色现象。由亚铁盐溶液与黄血盐溶液反应制成白浆后经氧化而成铁蓝。主要用作涂料和油墨的着色颜料，也可用于高密度和低密度聚乙烯的着色及文教用品的着色。

所述钛白粉学名为二氧化钛(Titanium Dioxide)，分子式为TiO₂，相对分子质量79.90。

钛白粉颜料是精选结构外型和粒度分布等与钛白类似，且表面具有反应活性的无机粉体为基本原料(内核)，TiO₂为包膜物，应用新材料改性复合制备、无机包膜、粉体均化等高新技术，通过二者的分割细化，表面羟基化改造和机械力化学反应等方式制备而成的新型复合白色颜料，它具有与钛白粉相同或近似的物化性质，因而具有二氧化钛颜料性质。广泛应用于涂料、塑料、橡胶、油墨行业，可取得与使用钛白粉相同的技术性能，且较大幅度地降低原材料的使用成本。

采用上述进一步方案的有益效果是，在本发明中，通过加入炭黑、铁蓝或二氧化钛，可以调节灌封胶的颜色，以与灌封器件颜色搭配合适。

本发明解决上述技术问题的又一技术方案如下：一种高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将以下重量百分比的液体硅油17.80％～36.00％，硅烷交联剂0.20％～13.00％，微胶囊型催化剂0.20～1.00％，调色剂0.80～1.00％，导热阻燃粉体50.00％～80.00％，依次加入搅拌机内进行搅拌，搅拌0.2～1小时后，得到粘稠液体；

2)将步骤1)中得到的粘稠液体于真空度为-0.08MP～-0.1MPa的条件下，再次搅拌2～3小时，即得所述高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶。

进一步，在步骤1)中，所述搅拌的自转速度为70～150转/分钟，公转速度为5～10转/分钟。

进一步，在步骤2)中，所述再次搅拌的自转速度为100～1000转/分钟，公转速度为5～20转/分钟。

使用时，在110℃的温度下，固化0.5小时，即可。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

准确称取乙烯基硅油356.00g，低含氢硅油交联剂4.00g，微胶囊型铂催化剂20.00g，炭黑20.00g，平均粒径为5μm改性氧化硅粉体800.00g，平均粒径为40μm的类球形氢氧化铝粉体600.00g，平均粒径为10μm的氢氧化铝粉体200.00g，依次加入2L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为100转/分钟，公转速度为8转/分钟的条件下搅拌0.5小时后，升起搅拌浆，刮掉搅拌桨上的粉料后，于真空度-0.1MPa，自转速度为800转/分钟，公转速度为16转/分钟的条件下，机械搅拌2小时获得高温固化导热阻燃电子灌封胶。

使用时，在110℃固化0.5小时，进行聚合反应。

其中，所述乙烯基硅油的粘度为200m Pa·s；所述低含氢硅油活泼氢含量为0.75％；所述微胶囊型铂-乙烯基硅氧烷配合物中铂的浓度为1000ppm。

实施例2

准确称取粘乙烯基硅油538.00g，低含氢硅油交联剂132.00g，平均粒径为2μm的改性氧化硅粉体800.00g，平均粒径为60μm类球形氢氧化铝粉体300.00g，平均粒径为10μm类球形氧化铝粉体200.00g，微胶囊型铂催化剂12.00g，铁蓝18.00g，依次加入2L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为70转/分钟，公转速度为5转/分钟的条件下搅拌0.2小时后，升起搅拌浆，刮掉搅拌桨上的粉料后，于真空度-0.10MPa，自转速度为200转/分钟，公转速度为5转/分钟的条件下，机械搅拌3小时获得高温固化导热阻燃电子灌封胶，包装放置待用。

使用时，110℃固化0.5小时，进行聚合反应。

其中，所述乙烯基硅油的粘度为2000m Pa·s；所述低含氢硅油活泼氢含量为0.45％；所述微胶囊型铂-乙烯基硅氧烷配合物中铂的浓度为3000ppm。

实施例3

准确称取粘乙烯基硅油720.00g，低含氢硅油交联剂260.00g，平均粒径为10μm的氮化硅粉体400.00g，平均粒径为30μm类球形氧化硅粉体200.00g，平均粒径为20μm铝粉体50.00g，平均粒径为5μm氢氧化铝粉体350.00g，微胶囊型铂催化剂4.00g，钛白粉16.00g，依次加入2L的双行星动力混合搅拌机内，自转速度为150转/分钟，公转速度为10转/分钟的条件下搅拌0.5小时后，升起搅拌浆，刮掉搅拌桨上的粉料后，于真空度-0.09MPa，自转速度为600转/分钟，公转速度为20转/分钟的条件下，机械搅拌2小时获得高温固化导热阻燃灌封胶，包装放置待用。

使用时，于110℃下固化0.5小时，进行聚合反应。

其中，所述乙烯基硅油的粘度为5000m Pa·s；所述低含氢硅油活泼氢含量为0.10％；所述微胶囊型铂-乙烯基硅氧烷配合物中铂的浓度为5000ppm。

对比实施例1

准确称取如下各种原料，粘度为1000的乙烯基硅油352.00g，低含氢硅油8.00g，平均粒径为5μm氢氧化铝600.00g，平均粒径为40μm氧化铝粉体1000.00g，抑制剂1.80g，炭黑38.200g，依次加入捏合机中，混合搅拌均匀，获得组分A，包装放置待用；粘度为1000mPa·s的乙烯基硅油360.00g，浓度为1000ppm铂金催化剂4.00g，平均粒径为5μm氢氧化铝600.00g，平均粒径为40μm氧化铝粉体1000.00g，炭黑36.00g，依次加入捏合机中，混合搅拌均匀，获得组分B，包装放置待用。

使用时，将制得的A组分和B组分，以100∶100的重量配比混合均匀，于25℃固化24小时，进行聚合反应，即可。

其中，所述乙烯基硅油的粘度为1000m Pa·s；所述低含氢硅油活泼氢含量为0.25％。

对比实施例2

准确称取如下各种原料，乙烯基硅油708.00，低含氢硅油464.00g，平均粒径为5μm氢氧化铝600.00g，平均粒径为40μm氧化铝粉体400.00g，炭黑41.00g，铂金催化剂20.00g，抑制剂19.20g依次加入捏合机中，混合搅拌均匀，抽正空后包装放置待用。

使用时，于80℃固化2小时，进行聚合反应，即可。

具体试验实施例

通过下面的试验测试本发明的双组分灌封硅胶的性能。

试验实施例1：粘度测试

将上述实施例1-3和对比实施例1-2获得的样品按照标准GB/T1690-92测试。

试验实施例2：导热系数测试

使用Hot Disk公司TPS 2500S型导热系数测定仪，按照ASTMD5470对实施例1-3和对比实施例1-2制得的样品进行导热系数测试。

试验实施例3：硬度测试

将上述实施例1-3和对比实施例1-2获得的样品按照橡胶硬度测试标准-GB/T 6031-1998测试。

试验实施例4：击穿电压测试

使用吉林华洋HJC-50KV计算机控制电压击穿试验仪，按照ASTM D149对实施例1-3和对比实施例1-2制得的样品进行击穿电压测试。

试验实施例5：适用时间测试

将上述实施例1-3和对比实施例1-2获得的样品按照规定比例混合后，按照标准GB/T 1690-92测试，记录粘度升高一倍的时间。

实验实施例6：贮存90天后的粘度测试

实验实施例7：阻燃级别测试

将上述实施例1-3和对比实施例1-2获得的样品按照标准ASTMD5470测试。

测试结果如表一所示：

表一测试所得结果

从表一，可以看出，当灌封胶的粘度接近时，本发明的导热灌封胶具有更高的导热系数，更高的阻燃级别，能有效的提高电子器件的热扩散速率，提高电子器件的可靠性和使用寿命；使用微胶囊型铂催化剂的灌封胶具有更长的适用时间，比添加了抑制剂的单组份灌封胶具有更长的贮存期，可以有效减少施工中的余料浪费，节约成本。

本发明的导热绝缘灌封胶具有施工方便，适用时间长，与传统导热阻燃配方比，粘度更低，适用期更长，贮存稳定性好，有利于灌封胶的有效填充，导热率更高，阻燃级别更高，有效的提高的器件的可靠性和使用寿命，所以非常适合于电子元器件的灌封使用。

可适用于变压器的灌封应用，也可用于电源、电子元器件的灌封，电子配件固定及绝缘，电子配件及PCB基板的防潮、防水，属于灌封领域。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶，其特征在于，由以下重量百分比的各原料组成：导热阻燃陶瓷粉体和金属导热粉体50.00%～80.00%，液体硅油17.80%～36.00%，硅烷交联剂0.20%～13.00%，微胶囊型催化剂0.20～1.00%，调色剂0.80～1.00%；

其中，所述液体硅油为端乙烯基硅油和侧链含乙烯基硅油；所述侧链含乙烯基硅油的粘度为200～5000mPa·s，所述侧链含乙烯基硅油中乙烯基的含量为0.20%～0.80%；

所述硅烷交联剂为含氢甲基氢聚硅氧烷，所述含氢甲基氢聚硅氧烷中氢的含量为0.10%～0.75%；

所述导热阻燃陶瓷粉体和金属导热粉体中含有球形氧化硅微粉或类球形氧化硅微粉，所述球形氧化硅微粉的直径为0.10～60.00μm。

2.根据权利要求1所述的灌封胶，其特征在于，所述导热阻燃陶瓷粉体为氧化硅、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化钛中的一种或任意几种的混合物；所述金属导热粉体为铝粉、铜粉、银粉中的一种或任意几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的灌封胶，其特征在于，所述导热阻燃粉体的平均粒径为0.1～60μm。

4.根据权利要求1所述的灌封胶，其特征在于，所述微胶囊型催化剂为硅树脂包埋的微胶囊型铂-乙烯基硅氧烷的配合物；所述调色剂为炭黑、铁蓝或二氧化钛中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的灌封胶，其特征在于，所述硅树脂包埋的微胶囊型铂-乙烯基硅氧烷配合物中铂的浓度为1000～5000ppm。

6.一种高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将以下重量百分比的液体硅油17.80%～36.00%，硅烷交联剂0.20%～13.00%，微胶囊型催化剂0.20～1.00%，调色剂0.80～1.00%，导热阻燃粉体50.00%～80.00%，依次加入搅拌机内进行搅拌，搅拌0.2～1小时后，得到粘稠液体；

2）将步骤1）中得到的粘稠液体于真空度为-0.08MP～-0.1MPa的条件下，再次搅拌2～3小时，即得所述高温固化单组份导热阻燃电子灌封胶。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述搅拌的自转速度为70～150转/分钟，公转速度为5～10转/分钟；在步骤2）中，所述再次搅拌的自转速度为100～1000转/分钟，公转速度为5～20转/分钟。