CN103484052A - 一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其是由以下质量份的原料组成：13-15份的预聚物、9-12份的甲基丙烯酸羟丙酯、60-73.5份的氢氧化铝、0-13.5份的氧化铝、0.4-0.6份的过氧化异丙苯、0.1-0.3份的白炭黑、0.5-1份的玻璃微球。本发明的粘胶剂的性能优良，能解决发热元件与散热片机械紧固的不足及快速固化问题，并且使用便捷。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂。
背景技术
随着电子产品小型化，功率化，其产生的热量越来越多，而高温会导致材料电阻率的升高，降低元器件的工作效率，进而需要尽快将热量发散出去，通过散热片的接触传导使电子元器件有效散热是最通用的导热技术。
传统的工艺有无粘结剂的机械紧固，通过螺栓固定，虽然快速、安装简便，但是有气穴存在，无电气绝缘，螺栓有松动的危险，作业难以自动化，装配工序繁复；应用导热油脂的机械紧固，消除了气穴的产生，然而需要机械紧固配合使用，油脂存在污染的危险，且油脂受热易流淌，电气绝缘性能差；应用导热垫片的机械紧固，与机械紧固相比，电气绝缘性能好，但因导热垫片规格特定，紧固力矩要求严格，难以实现自动化；用导热胶黏剂粘结发热元件和散热片，不仅具有高导热的性能，还可以提供结构的粘接强度，同时还能绝缘，可全自动贴合作业，取消散热片打孔，工牙，倒角的工艺，节省了螺丝或卡扣的动作，降低成本。
目前市场上成熟的可用于发热元器件与金属散热片粘结的丙烯酸酯类胶黏剂多为单厌氧固化体系，这存在了一个如何快速固化问题。为解决此问题国外有一些专业的生产胶粘剂生产厂家一直再做研究，但仍未有较为成熟的产品。
发明内容
本发明的目的在于一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂。
本发明所采取的技术方案是：
一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其是由以下质量份的原料组成：13-15份的预聚物、9-12份的甲基丙烯酸羟丙酯、60-73.5份的氢氧化铝、0-13.5份的氧化铝、0.4-0.6份的过氧化异丙苯、0.1-0.3份的白炭黑、0.5-1份的玻璃微球。
所述的预聚物是这样制备得到的：
1）在催化剂存在下，TDI与氢化双酚A于60-80℃下进行反应；
2）将上步反应得到的产物与聚四氢呋喃醚二醇于60-80℃下进行反应；
3）将上步得到的产物与丙烯酸羟丙酯在60-80℃下进行反应即可。
所述的催化剂为有机锡催化剂。
所述的有机锡催化剂包括二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、辛酸亚锡。
所述的氢化双酚A、TDI、丙烯酸羟丙酯、聚四氢呋喃醚二醇的摩尔比为1:1.8-2.2:1.8-2.2:0.5-0.8。
步骤1）-2）中，反应的时间为1-1.5h。
步骤3）中，反应的时间为2-3h。
所述的聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1400-2000。
所述的氧化铝为300-400目的煅烧氧化铝、所述的玻璃微球的粒径为125-500μm。
其可在促进剂的接触作用下室温固化，所述的促进剂由30-40wt%的吡啶、余量的异丙醇组成；或者，所述的促进剂由30-40wt%的吡啶、20-30wt%的8-18碳烷烃、余量的异丙醇组成。
本发明的有益效果是：本发明的粘胶剂的性能优良，能解决发热元件与散热片机械紧固的不足及快速固化问题，并且使用便捷。
具体实施方式
一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其是由以下质量份的原料组成：13-15份的预聚物、9-12份的甲基丙烯酸羟丙酯、60-73.5份的氢氧化铝、0-13.5份的氧化铝、0.4-0.6份的过氧化异丙苯、0.1-0.3份的白炭黑、0.5-1份的玻璃微球；该胶粘剂的制备只需将各原料混合、分散均匀即可。
所述的预聚物是这样制备得到的：
1）在催化剂存在下，TDI与氢化双酚A于60-80℃下进行反应；
2）向上步反应体系中，加入聚四氢呋喃醚二醇，于60-80℃下进行反应；
3）向上步反应体系中，加入丙烯酸羟丙酯，在60-80℃下进行反应即可。
所述的催化剂为有机锡催化剂。
所述的有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种。
所述的氢化双酚A、TDI、丙烯酸羟丙酯、聚四氢呋喃醚二醇的摩尔比为1:1.8-2.2:1.8-2.2:0.5-0.8。
步骤1）-2）中，反应的时间为1-1.5h。
步骤3）中，反应的时间为2-3h。
所述的聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1400-2000。
所述的氧化铝为300-400目的煅烧氧化铝、所述的玻璃微球的粒径为125-500μm。
本发明的丙烯酸酯胶粘剂可在促进剂的接触作用下室温固化，所述的促进剂由30-40wt%的吡啶、余量的异丙醇组成；或者，所述的促进剂由30-40wt%的吡啶、20-30wt%的8-18碳烷烃、余量的异丙醇组成。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1：
一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其配方组成如下表：
表1：
| 原料 | 质量份 |
| 预聚物 | 13 |
| 甲基丙烯酸羟丙酯 | 9 |
| 氢氧化铝 | 60 |
| 煅烧氧化铝（300-400目） | 1 |
| 过氧化异丙苯 | 0.4 |
| 白炭黑 | 0.1 |
| 玻璃微球（125-500μm） | 0.5 |
所述的预聚物是这样制备的：
1）在催化剂二月桂酸二丁基锡存在下，TDI与氢化双酚A于60-80℃下反应1h；
2）向上步反应体系中，加入聚四氢呋喃醚二醇，于60-80℃下反应1h；
3）向上步反应体系中，加入丙烯酸羟丙酯，在60-80℃下反应2h即可；
其中，氢化双酚A、TDI、丙烯酸羟丙酯、聚四氢呋喃醚二醇（数均分子量1800）的摩尔比为1:2:2:0.5，催化剂的用量为氢化双酚A、TDI、丙烯酸羟丙酯、聚四氢呋喃醚二醇质量总量的1%。
实施例2：
一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其配方组成如下表：
表2：
| 原料 | 质量份 |
| 预聚物 | 15 |
| 甲基丙烯酸羟丙酯 | 12 |
| 氢氧化铝 | 73.5 |
| 煅烧氧化铝（300-400目） | 13.5 |
| 过氧化异丙苯 | 0.6 |
| 白炭黑 | 0.3 |
| 玻璃微球（125-500μm） | 1 |
所述的预聚物是这样制备的：
1）在催化剂二月桂酸二丁基锡存在下，TDI与氢化双酚A于60-80℃下反应1h；
2）向上步反应体系中，加入聚四氢呋喃醚二醇，于60-80℃下反应1h；
3）向上步反应体系中，加入丙烯酸羟丙酯，在60-80℃下反应2h即可；
其中，氢化双酚A、TDI、丙烯酸羟丙酯、聚四氢呋喃醚二醇（数均分子量1800）的摩尔比为1:2:2:0.5，催化剂的用量为氢化双酚A、TDI、丙烯酸羟丙酯、聚四氢呋喃醚二醇质量总量的1%。
实施例3：
一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其配方组成如下表：
表3：
| 原料 | 质量份 |
| 预聚物 | 13.5 |
| 甲基丙烯酸羟丙酯 | 10 |
| 氢氧化铝 | 65 |
| 煅烧氧化铝（300-400目） | 10 |
| 过氧化异丙苯 | 0.5 |
| 白炭黑 | 0.2 |
| 玻璃微球（125-500μm） | 0.8 |
所述的预聚物是这样制备的：
1）在催化剂二月桂酸二丁基锡存在下，TDI与氢化双酚A于60-80℃下反应1h；
2）向上步反应体系中，加入聚四氢呋喃醚二醇，于60-80℃下反应1h；
3）向上步反应体系中，加入丙烯酸羟丙酯，在60-80℃下反应2h即可；
其中，氢化双酚A、TDI、丙烯酸羟丙酯、聚四氢呋喃醚二醇（数均分子量2000）的摩尔比为1:2:2:0.8，催化剂的用量为氢化双酚A、TDI、丙烯酸羟丙酯、聚四氢呋喃醚二醇质量总量的1%。
实施例1所得产品的性能如下表：
表4：
| 项目 | 测试数据 |
| 外观 | 灰色粘稠膏状体 |
| 密度/25℃,g/cm3 | 2.08 |
| 粘度/25°C, Brookfield, cp | 300,000～600,000 |
| 硬度/ Shore D | 72 |
| 玻璃温度转化点/℃ | 49 |
| 热膨胀系数/, K-1 | 76×10-6 |
| 导热系数/ W/(m·K) | 1.25 |
| 断裂时拉伸强度/ MPa | 9.7 |
| 扯断伸长率/ % | 3.2 |
| 体积电阻率/ Ω.cm | 4.7×1011 |
| 击穿电压/ KV/mm | 15.4 |
将实施例1的胶粘剂涂覆在一块铝片的一面，另一块铝片的一面涂覆促进剂，促进剂的组成为：30wt%的吡啶、70wt%的异丙醇；将两块铝片贴合在一起室温固化（固化20min）即可，用同样的方法，测试的对象置换为不锈钢片；所得测试结果如下表5：
表5：
| 对铝片的接着强度/ MPa | 12.9 |
| 对不锈钢的接着强度/ MPa | 15.7 |
将实施例2的产品涂覆在C1206-FR4覆铜板一面，另外选取一片铝基材，在铝基材的一面涂覆促进剂，将覆铜板与铝基材贴合到一起室温固化（固化20min），测试结果如下所示：
表6：
| 在25℃下，C-1206推力/ N | 40 |
| 在100℃下，C-1206推力/ N | 36 |
| 在125℃下，C-1206推力/ N | 25 |
将实施例1的产品涂覆到铝片的一面，另一面涂覆促进剂，促进剂的组成为：40wt%的吡啶、60wt%的异丙醇；将两块铝片贴合在一起室温固化20min即可，固化并放置7天后，将其置于100℃下进行老化，按照同样的方法，在120℃下进行老化，所得老化测试结果（老化相应时间后，再于室温下测试剪切强度（单位：MPa）如下表：
表7：
Claims (10)
1.一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：其是由以下质量份的原料组成：13-15份的预聚物、9-12份的甲基丙烯酸羟丙酯、60-73.5份的氢氧化铝、0-13.5份的氧化铝、0.4-0.6份的过氧化异丙苯、0.1-0.3份的白炭黑、0.5-1份的玻璃微球。
2.根据权利要求1所述的一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：所述的预聚物是这样制备得到的：
1）在催化剂存在下，TDI与氢化双酚A于60-80℃下进行反应；
2）在催化剂存在下，将上步反应得到的产物与聚四氢呋喃醚二醇于60-80℃下进行反应；
3）在催化剂存在下，将上步得到的产物与丙烯酸羟丙酯在60-80℃下进行反应即可。
3.根据权利要求2所述的一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：所述的催化剂为有机锡催化剂。
4.根据权利要求3所述的一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：所述的有机锡催化剂包括二月桂酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、辛酸亚锡。
5.根据权利要求2所述的一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：所述的氢化双酚A、TDI、丙烯酸羟丙酯、聚四氢呋喃醚二醇的摩尔比为1:1.8-2.2:1.8-2.2:0.5-0.8。
6.根据权利要求2所述的一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：步骤1）-2）中，反应的时间为1-1.5h。
7.根据权利要求2所述的一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：步骤3）中，反应的时间为2-3h。
8.根据权利要求2所述的一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：所述的聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1400-2000。
9.根据权利要求1所述的一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：所述的氧化铝为300-400目的煅烧氧化铝、所述的玻璃微球的粒径为125-500μm。
10.根据权利要求1所述的一种用于发热元器件与金属散热片结构固定且导热阻燃的丙烯酸酯胶粘剂，其特征在于：其可在促进剂的接触作用下室温固化，所述的促进剂由30-40wt%的吡啶、余量的异丙醇组成；或者，所述的促进剂由30-40wt%的吡啶、20-30wt%的8-18碳烷烃、余量的异丙醇组成。
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