CN104152093B - 一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶及其制备方法，所述双组分灌封胶由A组分和B组分按100：80～100：120的重量比组成，本发明制备的灌封胶，不仅具有长的操作期，而且固化后热膨胀系数低，阻燃级别高，达到UL94-V0级别，导热性良好，电性能优异，适用于高温电气封装，如功率半导体、整流器、变压器等。

Description

一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶及其制备方法，属于胶黏剂领域。
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。环氧树脂固化后有良好的物理机械性能，对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，收缩率低，产品尺寸稳定性好，硬度高。以环氧树脂为主要成分的灌封胶能有效的提高电气元件对外来冲击和振动的保护，保持电气元件的绝缘性能，改善电气元件的防尘、防潮性能，同时价格低廉。液体酸酐作为环氧灌封胶的固化剂能显著的降低胶液的粘度，增加填料含量，能有效延长胶液的使用时间，同时酸酐需高温固化，固化速度慢，固化过程中产生的应力较小，收缩率低，耐热性和电性能优良。
大部分的阻燃环氧树脂灌封胶存在着填料沉降、线性热膨胀系数高、机械性能差、导热系数低等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提供一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶及其制备方法，本发明制备的灌封胶不仅具有长的操作期，而且固化后热膨胀系数低，阻燃级别高，达到UL94-V0级别，导热性良好，电性能优异，适用于高温电气封装，如功率半导体、整流器、变压器等。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：其特征在于，所述双组分灌封胶由A组分和B组分按100：80～100：120的重量比组成，所述A组分由以下各原料组成：环氧树脂20～40份、增韧剂1～10份、稀释剂1～10份、硅烷偶联剂0.1～5份、分散剂0.01～1份、消泡剂0.01～1份、防沉降剂0.01～1份、第一填料40～60份、第二填料1-20份、颜料0.1～1份；所述的B组分以原料总重量的百分含量计，由以下各原料组成：固化剂30～50份、固化促进剂1～5份、分散剂0.01～1份、防沉降剂0.01～1份、第一填料40～60份、第二填料1-20份。
进一步，所述环氧树脂为双酚A型、双酚F型、缩水甘油胺型、脂环族和酚醛环氧树脂中的一种或任意几种混合，包括828EL(美国壳牌)、830lvp(大日本油墨)、JF-9955A(苏州巨峰)。
进一步，所述增韧剂为端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、核壳橡胶环氧树脂中的一种。
进一步，所述稀释剂为C12-14烷基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油酯、对叔丁基苯基缩水甘油醚中的一种或两种混合，包括N10（美国HEXION），ED-502S（日本ADEKA）。
进一步，所述的硅烷偶联剂为KH-560、KH-570中的一种或两种混合。
进一步，所述分散剂为德国毕克化学公司生产的BYK-9076、BYK-9077、BYK-W9010、BYK-W985中的一种。
进一步，所述消泡剂为德国毕克化学的BYK-A530、BYK-A535、BYK-S706、BYK-077中的一种。
进一步，所述防沉降剂为德国毕克化学公司生产的BYK-410、BYK-430、BYKPW-940、德谦公司的202p中的一种。
进一步，所述第一填料为5-50um活性的氢氧化铝、活性氢氧化镁一种或两种混合。
进一步，所述第二填料为1-5um球形氧化铝、球形氧化镁、球形硅微粉、氮化硼、碳化硅中一种或几种混合。
采用上述进一步的方案的有益效果是，第一填料和第二填料不同粒径配合使用，能有效降低填料沉降，而粘度增加不明显，同时兼顾材料的阻燃和导热性，阻燃级别能达到UL94-V0，导热效果好，固化物线性热膨胀系数低。
进一步，所述固化剂为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、桐油酸酐、甲基纳迪克酸酐一种或两种混合，包括B-570（大日本油墨），MH-700（新日本理化），AMT-120（浙江阿尔法化工）。
进一步，所述固化促进剂为2,4,6-三-（二甲胺基甲基）苯酚、N,N-二甲基苄胺、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑一种或两种混合，包括K-54（美国空气化工），2MZ、2E4MZ（日本四国化成），BDMA（上海新典化学）。
进一步，所述颜料为低卤素黑色色膏（Polyone）。
本发明的有益效果是：本发明制备的灌封胶不仅具有长的操作期，而且固化后热膨胀系数低，阻燃级别高，达到UL94-V0级别，导热性良好，电性能优异，适用于高温电气封装。
本发明所述的一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶的制备方法，包括：
1）A组分的制备：
将环氧树脂20～40份、增韧剂1～10份、稀释剂1～10份、硅烷偶联剂0.1～5份、分散剂0.01～1份、消泡剂0.01～1份、防沉降剂0.01～1份、颜料0.1～1份，加入到反应釜中，以搅拌转速为90-300rpm/min进行搅拌，抽真空0.5-2h，称量第一填料40～60份、第二填料1-20份，分三次加入，再真空搅拌0.5-1h，停止搅拌，得到A组分；
2）B组分的制备：
将固化剂30～50份、固化促进剂1～5份、分散剂0.01～1份、防沉降剂0.01～1份加入到反应釜中，以搅拌转速为90-300rpm/min进行搅拌，抽真空0.5-2h，称量第一填料40～60份、第二填料1-20份，分三次加入，再真空搅拌0.5-1h，停止搅拌，得到B组分；
3）将A组分和B组分密闭存放在干燥、通风的环境下（环境湿度为≤RH50%），环境温度为15-25℃；
4）灌封时，取100份步骤（1）得到的A组分和80-120份步骤（2）得到的B组分（即A组分：B组分=100：80～100：120）进行混合（转速为90-300rpm/min），并且搅拌至混合均匀，然后进行真空脱泡，脱泡时间15min。
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
（1）A组分：称取双酚A型环氧树脂828EL(壳牌)30g，增韧剂端羧基丁基橡胶10g，稀释剂C12-14烷基缩水甘油醚ED-502S（日本ADEKA）1g，偶联剂KH-5600.1g，分散剂BYK-90760.01g，消泡剂BYK-A5300.5g，防沉降剂BYK-4100.7g，黑色色膏（Polyone）1g，投入反应釜中，以搅拌转速为90-150rpm/min进行搅拌混合；再称量第一填料活性氢氧化铝（佛山华雅，粒径为20um）55g和第二填料球形氧化铝（佛山华雅，粒径为5um）5g，分三次加入，真空搅拌0.5-1h，停止搅拌，即得A组分；
（2）B组分：称取固化剂甲基四氢苯酐B-570（大日本油墨）50g，固化促进剂K-54（美国空气化工）1.2g，分散剂BYK-90760.5g，防沉降剂BYK-4100.5g，投入反应釜中，以搅拌转速为90rpm/min进行搅拌混合；再称量第一填料活性氢氧化铝（佛山华雅，粒径为20um）58g和第二填料球形氧化铝（佛山华雅，粒径为5um）9g，分三次加入，真空搅拌0.5h，停止搅拌，即得B组分；
（3）将A组分和B组分密闭存放在干燥、通风的环境下（环境湿度≤RH50%），环境温度为15-25℃；
（4）灌封时，取100g步骤（1）得到的A组分和105g步骤（2）得到的B组分（即A组分：B组分=100:105）进行混合（转速为300rpm/min），并且搅拌至混合均匀，然后进行真空脱泡，脱泡时间15min。将脱泡后产品放入烘箱进行加热固化，本阻燃导热双组份环氧树脂灌封胶的固化条件为1h/90℃+2h/125℃+3h/140℃。
实施例2
（1）A组分：称取双酚F型环氧树脂830lvp(大日本油墨)20g，增韧剂端羟基丁腈橡胶1g，稀释剂叔碳酸缩水甘油酯N10（美国HEXION）10g，偶联剂KH-5600.5g，分散剂BYK-90761g，消泡剂BYK-A5301g，防沉降剂德谦202P0.4g，黑色色膏（Polyone）1.9g，投入反应釜中，以搅拌转速为90-150rpm/min进行搅拌混合；再称量第一填料活性氢氧化铝（佛山华雅，粒径为30um）60g和第二填料球形氧化铝（佛山华雅，粒径为4um）6g，分三次加入，真空搅拌0.5-1h，停止搅拌，即得A组分；
（2）B组分：称取固化剂甲基六氢苯酐MH-700（新日本理化）30g，固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑2E4MZ（日本四国化成）5g，分散剂BYK-90100.9g，防沉降剂德谦202P0.9g，投入反应釜中，以搅拌转速为90-150rpm/min进行搅拌混合；再加入第一填料活性氢氧化铝（佛山华雅，粒径为30um）45g和第二填料球形氧化铝（佛山华雅，粒径为4um）10g，分三次加入，真空搅拌1h，停止搅拌，即得B组分，
（3）将A组分和B组分密闭存放在干燥、通风的环境下（环境湿度≤RH50%），环境温度为15-25℃；
（4）灌封时，取100g步骤（1）得到的A组分和90g步骤（2）得到的B组分（即A组分：B组分=100:90）进行混合（转速为90rpm/min），并且搅拌至混合均匀，然后进行真空脱泡，脱泡时间15min。将脱泡后产品放入烘箱进行加热固化，本阻燃导热双组份环氧树脂灌封胶固化条件为1h/90℃+2h/125℃+3h/140℃。
实施例3
（1）A组分：称取双酚A型环氧树脂JF-9955A(苏州巨峰)40g，增韧剂端羟基丁腈橡胶5g，稀释剂C12-14烷基缩水甘油醚ED-502S（日本ADEKA）4g，偶联剂KH-5605g，分散剂BYK-90770.5g，消泡剂BYK-A5500.01g，防沉降剂BYK-4100.7g，黑色色膏（Polyone）1.7g，投入反应釜中，以搅拌转速为90-150rpm/min进行搅拌混合；再加入第一填料活性氢氧化镁（佛山华雅，粒径为50um）60g和第二填料球形硅微粉（佛山华雅，粒径为2um）3g，分三次加入，真空搅拌0.5-1h，停止搅拌，即得A组分；
（2）B组分：称取固化剂甲基四氢苯酐AMT-120（浙江阿尔法化工）42g，固化促进剂BDMA（上海新典化学）1g，分散剂BYK-90770.3g，防沉降剂BYK-4300.7g，投入反应釜中，以搅拌转速为150rpm/min进行搅拌混合；再加入第一填料活性氢氧化镁（佛山华雅，粒径为50um）53g和第二填料球形硅微粉（佛山华雅，粒径为2um）4g，分三次加入，真空搅拌1h，停止搅拌，即得B组分；
（3）将A组分和B组分密闭存放在干燥、通风的环境下（环境湿度≤RH50%），环境温度为15-25℃；
（4）灌封时，取100g步骤（1）得到的A组分和110g步骤（2）得到的B组分（即A组分：B组分=100:110）进行混合（转速为300rpm/min），并且搅拌至混合均匀，然后进行真空脱泡，脱泡时间15min。将脱泡后产品放入烘箱进行加热固化，本阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶的固化条件为1h/90℃+2h/125℃+3h/140℃。
对比实施例
（1）A组分：普通阻燃双组份环氧灌封胶配方，称取双酚A环氧树脂树脂828EL35g，增韧剂邻苯二甲酸二丁酯5g，稀释剂正丁基缩水甘油醚4g，颜料0.6g，20um氢氧化铝60g投入到反应釜中，搅拌混合均匀，即得A组分；
（2）B组分：称取甲基四氢苯酐100g，固化促进剂2,4,6-三-（二甲胺基甲基）苯酚（DMP-30）3g，搅拌混合均匀，即得B组分；
（3）将A组分和B组分密闭存放在干燥、通风的环境下（环境湿度为RH50%），环境温度为15-25℃；
（4）灌封时，取100g步骤（1）得到的A组分和110g步骤（2）得到的B组分（即A组分：B组分=100:35）进行混合（转速为90rpm/min），并且搅拌至混合均匀，然后进行真空脱泡，脱泡时间15min。将脱泡后产品放入烘箱进行加热固化，固化条件1h/90℃+2h/125℃+3h/140℃。
具体试验实施例
通过下面的试验测试本发明上述实施例1-3和对比实施例的双组份环氧灌封胶的性能。
试验实施例1硬度测试
将上述实施例1-3和对比实施例获得的样品按照标准GB/T16421-1996标准测试。
试验实施例2拉伸强度测试
将上述实施例1-3和对比实施例获得的样品按照标准GB/T16421-1996标准测试。
试验实施例3线性热膨胀系数测试
将上述实施例1-3和对比实施例获得的样品按照标准(GB/T1036.1-1989)标准测试。
试验实施例4导热系数测试
使用HotDisk公司TPS2500S型导热系数测定仪，按照ASTMD5470对实施例1-3和对比实施例制得的样品进行导热系数测试。
试验实施例5阻燃级别测试
将上述实施例1-3和对比实施例获得的样品按照标准ASTMD5470测试。
试验实施例6体积电阻率测试
将上述实施例1-3和对比实施例获得的样品按照标准(GB/T1410-2006)测试。
测试结果如下面的表1所示。
表1实施例1-3和对比实施例的测试结果
项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 对比实施例
硬度 Shore D 85 84 82 80
拉伸强度 MPa 47 48 45 40
线性热膨胀系数 ppm/℃ 30 27 24 52
导热系数 W/mK 1.02 1.21 0.96 0.78
阻燃级别 UL94-V0 通过 通过 通过 通过
体积电阻率 Ω﹒cm 6.3×1015 5.7×1015 3.9×1015 4.8×1013
从表1中的数据可以看出，本发明制备的阻燃导热双组份环氧树脂灌封胶，热膨胀系数低，材料可靠性高，阻燃级别达到要求，导热性良好，电性能优异，更加适合高温电气封装的要求。
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 (3)

1.一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶，其特征在于，包括：
（1）A组分：称取双酚A型环氧树脂828EL，壳牌，30g，增韧剂端羧基丁基橡胶10g，稀释剂C12-14烷基缩水甘油醚ED-502S，日本ADEKA，1g，偶联剂KH-5600.1g，分散剂BYK-90760.01g，消泡剂BYK-A5300.5g，防沉降剂BYK-4100.7g，黑色色膏，Polyone，1g，投入反应釜中，以搅拌转速为90-150rpm进行搅拌混合；再称量第一填料活性氢氧化铝，佛山华雅，粒径为20um，55g和第二填料球形氧化铝，佛山华雅，粒径为5um，5g，分三次加入，真空搅拌0.5-1h，停止搅拌，即得A组分；
（2）B组分：称取固化剂甲基四氢苯酐B-570，大日本油墨，50g，固化促进剂K-54，美国空气化工，1.2g，分散剂BYK-90760.5g，防沉降剂BYK-4100.5g，投入反应釜中，以搅拌转速为90rpm进行搅拌混合；再称量第一填料活性氢氧化铝，佛山华雅，粒径为20um，58g和第二填料球形氧化铝，佛山华雅，粒径为5um，9g，分三次加入，真空搅拌0.5h，停止搅拌，即得B组分；
（3）将A组分和B组分密闭存放在干燥、通风的环境下，环境湿度≤50RH%，环境温度为15-25℃；
（4）灌封时，取100g步骤（1）得到的A组分和105g步骤（2）得到的B组分，即A组分：B组分=100:105进行混合，转速为300rpm，并且搅拌至混合均匀，然后进行真空脱泡，脱泡时间15min。将脱泡后产品放入烘箱进行加热固化，本阻燃导热双组份环氧树脂灌封胶的固化条件为1h/90℃+2h/125℃+3h/140℃。
2.一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶，其特征在于，包括：
（1）A组分：称取双酚F型环氧树脂830lvp，大日本油墨，20g，增韧剂端羟基丁腈橡胶1g，稀释剂叔碳酸缩水甘油酯N10，美国HEXION，10g，偶联剂KH-5600.5g，分散剂BYK-90761g，消泡剂BYK-A5301g，防沉降剂德谦202P0.4g，黑色色膏，Polyone，1.9g，投入反应釜中，以搅拌转速为90-150rpm进行搅拌混合；再称量第一填料活性氢氧化铝，佛山华雅，粒径为30um，60g和第二填料球形氧化铝，佛山华雅，粒径为4um，6g，分三次加入，真空搅拌0.5-1h，停止搅拌，即得A组分；
（2）B组分：称取固化剂甲基六氢苯酐MH-700，新日本理化，30g，固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑2E4MZ，日本四国化成，5g，分散剂BYK-90100.9g，防沉降剂德谦202P0.9g，投入反应釜中，以搅拌转速为90-150rpm进行搅拌混合；再加入第一填料活性氢氧化铝，佛山华雅，粒径为30um，45g和第二填料球形氧化铝，佛山华雅，粒径为4um，10g，分三次加入，真空搅拌1h，停止搅拌，即得B组分；
（3）将A组分和B组分密闭存放在干燥、通风的环境下，环境湿度≤50RH%，环境温度为15-25℃；
（4）灌封时，取100g步骤（1）得到的A组分和90g步骤（2）得到的B组分，即A组分：B组分=100:90进行混合，转速为90rpm，并且搅拌至混合均匀，然后进行真空脱泡，脱泡时间15min。将脱泡后产品放入烘箱进行加热固化，本阻燃导热双组份环氧树脂灌封胶固化条件为1h/90℃+2h/125℃+3h/140℃。
3.一种阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶，其特征在于，包括：
（1）A组分：称取双酚A型环氧树脂JF-9955A，苏州巨峰，40g，增韧剂端羟基丁腈橡胶5g，稀释剂C12-14烷基缩水甘油醚ED-502S，日本ADEKA，4g，偶联剂KH-5605g，分散剂BYK-90770.5g，消泡剂BYK-A5500.01g，防沉降剂BYK-4100.7g，黑色色膏，Polyone，1.7g，投入反应釜中，以搅拌转速为90-150rpm进行搅拌混合；再加入第一填料活性氢氧化镁，佛山华雅，粒径为50um，60g和第二填料球形硅微粉，佛山华雅，粒径为2um，3g，分三次加入，真空搅拌0.5-1h，停止搅拌，即得A组分；
（2）B组分：称取固化剂甲基四氢苯酐，浙江阿尔法化工，42g，固化促进剂BDMA，上海新典化学，1g，分散剂BYK-90770.3g，防沉降剂BYK-4300.7g，投入反应釜中，以搅拌转速为150rpm进行搅拌混合；再加入第一填料活性氢氧化镁，佛山华雅，粒径为50um，53g和第二填料球形硅微粉，佛山华雅，粒径为2um，4g，分三次加入，真空搅拌1h，停止搅拌，即得B组分；
（3）将A组分和B组分密闭存放在干燥、通风的环境下，环境湿度≤50RH%，环境温度为15-25℃；
（4）灌封时，取100g步骤（1）得到的A组分和110g步骤（2）得到的B组分，即A组分：B组分=100:110进行混合，转速为300rpm，并且搅拌至混合均匀，然后进行真空脱泡，脱泡时间15min。将脱泡后产品放入烘箱进行加热固化，本阻燃导热双组分环氧树脂灌封胶的固化条件为1h/90℃+2h/125℃+3h/140℃。
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