CN104152103A - 一种加成型双组分导热灌封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加成型双组分导热灌封胶及其制备方法,属于高分子材料技术领域。该灌封胶由A、B两种组分组成,以重量份数计,A组分:乙烯基硅油100份、含氢硅油0~2份、填料200~400份、抑制剂0.1~0.5份、增粘剂4~6份;B组分:增塑剂10~40份、铂金催化剂0.3~0.8份;A组分与B组分的质量比为(8~12):(0.8~1.2)。本发明的灌封胶具有优异的导热性、流动性和粘接性能。其中,增粘剂可作为加成反应的主交联剂,复配含氢硅油发生固化反应,提高灌封胶对基材的粘接性能,有效防止水气渗透电子器件,保证路灯电源、变压器等在室外工作时不受雨雪天气的影响,增强设备的可靠性。

Description

一种加成型双组分导热灌封胶及其制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种加成型双组分导热灌封胶,以及该灌封胶的制备方法,属于高分子材料技术领域。
背景技术
当今世界,科学技术日新月异,人类社会也已进入了电子信息的时代。随着市场对电子技术要求的提高以及人们的深入研究,电子元件、逻辑电路趋于密集化和小型化,因而对电器的稳定性提出了更高的要求。在电子工业中,封装是电子元器件必要工序之一,封装就是把构成电子器件或集成电路的各个部件按规定的要求合理布置、组装、键合、连接、与环境隔离和保护等操作工艺。对电子元件进行灌封封装以有效的防止水分、尘埃及有害气体对电子元器件的侵入,减缓振动,防止外力损伤和稳定元器件参数,将外界的不良影响降到最低。然而,电子器件功率的提高以及电子元件、逻辑电路的密集化和小型化也使电子元件散热困难,要求电子灌封胶有好的导热和绝缘性能。因为若热量不能及时传导,易形成局部热力集中,进而可能损伤元器件、组件,从而影响系统的正常运行。随着工艺的不断成熟,导热电子灌封在装备的防护,尤其是在高压大功率元器件、组件的防护中将起着越来越重要的作用。导热材料的运用可以有效的使电路产出的热得以扩散,阻止线路热量集中,温度上升,从而延长电子器件的使用寿命。随着电线路集成技术的运用和发展,器件热量散发越来越困难,电子器件的散热显得尤为重要,导热材料更成为电子器件运用的必不可少的一种辅助材料。
目前,国内使用的导热灌封胶主要包括环氧树脂、聚氨酯和有机硅三大类,前两种的优点是对基材具有较好的粘接性能,但缺点是使用温度低,如果使用在大功率的电源、继电器、传感器或者需要高温使用的电子电器中,长时间会造成灌封胶粉化、失去弹性。而有机硅导热灌封胶具有耐高温、线膨胀系数小等优点,可以长期在230℃高温下使用,但其对基材的粘结能力差,几乎没有粘接能力。目前市面上出现的有机硅灌封胶也确实存在粘结能力差,特别是对于铝、PC板几乎没有粘接能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种加成型双组分导热灌封胶。
同时,本发明还提供一种加成型双组分导热灌封胶的制备方法。
为了实现以上目的,本发明所采用的技术方案是:
一种加成型双组分导热灌封胶,由A、B两种组分组成,以重量份数计,
A组分:乙烯基硅油100份、含氢硅油0~2份、填料200~400份、抑制剂0.1~0.5份、增粘剂4~6份;
B组分:增塑剂10~40份、铂金催化剂0.3~0.8份;
所述A组分与B组分的质量比为(8~12):(0.8~1.2),优选10:1。
所述的乙烯基硅油为乙烯基封端的聚有机硅氧烷,其粘度为300~5000cp。
所述的含氢硅油的含氢量为0.2~1.5%。
所述的填料为三氧化二铝、氧化镁、氧化锌、碳化硅、氮化铝中的一种或其任意组合。填料的粒径为1~60微米。
所述的抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-己炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种或其任意组合。
所述的增粘剂为含有活性官能团X和聚硅氧链节Y的化合物。其中,活性官能团X可以为环氧基、烷氧基、丙烯酰氧基、氨基等。聚硅氧链节Y可以为-R1R2SiO-、-R1XSiO-或-R1R2SiO1/2-,R1、R2分别选自氢基或甲基。增粘剂的含氢量为0.25~0.6%。
具体的,所述的增粘剂为 优选后三种。
所述的增塑剂为甲基硅油、八甲基环四硅氧烷中的一种或其任意组合。增塑剂的粘度为20~350cp。
所述的铂金催化剂为氯铂酸-异丁醇溶液或氯铂酸-四氢呋喃溶液,抑或铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物,其中铂的含量为2000~4000ppm。铂金催化剂的配制可参照《有机硅合成工艺及产品应用》(辛松民、王一璐著)中方法。
一种加成型双组分导热灌封胶的制备方法,包括以下步骤:取乙烯基硅油、含氢硅油、填料、抑制剂、增粘剂,搅匀得A组分备用;取增塑剂、铂金催化剂,搅匀得B组分备用。使用时,将A组分与B组分按照(8~12):(0.8~1.2)的质量比混合即可。
本发明的有益效果:
本发明中加成型双组分导热灌封胶的粘度为2000~4000cp,流动性能好;在拥有低粘度的同时具有优异的导热性能,导热系数为0.8~1.8W/m·K。
再者,本发明的加成型双组分导热灌封胶对基材具有优异的粘接性能。其中,增粘剂可作为加成反应的主交联剂,复配含氢硅油发生固化反应,提高灌封胶对基材的粘接性能。该灌封胶为加成型固化,其固化原理为硅氢加成反应(反应方程式见式1),在固化过程中灌封胶增粘剂的硅氢键与乙烯基硅油的乙烯基进行硅氢加成反应固化,使其分子中含有大量的活性基团,如烷氧基和环氧基,这些活性基团可以提高灌封胶对基材的粘接能力。本发明灌封胶粘接性能的提高有助于防止水气渗透电子器件,保证路灯电源、变压器等在室外工作过程中不受雨雪天气的影响,从而延长电子电器的使用寿命,增强设备的可靠性。
本发明灌封胶中的增粘剂有两种结构,环状结构和链状结构,由于链状结构相对于环状结构小,其对基材的浸润性能更好,所以采用链状结构增粘剂的灌封胶其对基材的粘结性能明显高于采用环状结构增粘剂的灌封胶。
            (1)
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明,但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例中的加成型双组分导热灌封胶,由A、B两种组分组成,以重量份数计,
A组分:粘度为300cp的乙烯基硅油100份、含氢量0.25%的含氢硅油2份、填料三氧化二铝200份、碳化硅100份和氧化镁100份、1-乙炔基-1环己醇0.2份、含氢量0.35%的增粘剂5份,结构式为:
B组分:粘度为50cp的甲基硅油30份、Pt含量3000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物(购自德国贺利氏公司,CAS:68478-92-2)0.6份。
所述的增粘剂的制备方法为:取24g的D4 H和32.6g的乙烯基三甲氧基硅烷置于250ml的三口烧瓶中,加入30mL的甲苯作为溶剂,在氮气保护下进行反应,反应温度为60℃,反应时间为4小时;反应完毕将产物蒸馏,脱去低沸物,即得透明的增粘剂。
本实施例中加成型双组分导热灌封胶的制备方法为:取乙烯基硅油、填料置于双行星搅拌釜中混合均匀,再加入含氢硅油、增粘剂和抑制剂,混匀得A组分;取甲基硅油和铂金催化剂,均匀得B组分。
实施例2
本实施例中的加成型双组分导热灌封胶,由A、B两种组分组成,以重量份数计,
A组分:粘度为500cp的乙烯基硅油100份、含氢量0.3%的含氢硅油2份、填料三氧化二铝150份、氮化铝100份和氧化镁250份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.25份、含氢量0.4%的增粘剂5份,结构式为:
B组分:粘度为50cp的甲基硅油30份、Pt含量3%的氯铂酸-异丙醇溶液0.6份。
所述的增粘剂的制备方法为:取24g的D4 H和27.4g的烯丙基缩水甘油醚置于250ml的三口烧瓶中,加入30mL的甲苯作为溶剂,在氮气保护下进行反应,反应温度为70℃,反应时间为4小时;反应完毕将产物蒸馏,脱去低沸物,即得透明的增粘剂。
本实施例中加成型双组分导热灌封胶的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例中的加成型双组分导热灌封胶,由A、B两种组分组成,以重量份数计,
A组分:粘度为1000cp的乙烯基硅油100份、含氢量0.4%的含氢硅油1份、填料三氧化二铝200份和碳化硅100份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.15份、含氢量0.4%的增粘剂4份,结构式为:
B组分:粘度为50cp的甲基硅油30份、Pt含量3%的氯铂酸-四氢呋喃溶液0.6份。
所述的增粘剂的制备方法为:取24g的D4 H和16.3g的乙烯基三甲氧基硅烷和13.7g的烯丙基缩水甘油醚置于250ml的三口烧瓶中,加入30mL的甲苯作为溶剂,在氮气保护下进行反应,反应温度为80℃,反应时间为4小时;反应完毕将产物蒸馏,脱去低沸物,即得透明的增粘剂。
本实施例中加成型双组分导热灌封胶的制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例中的加成型双组分导热灌封胶,由A、B两种组分组成,以重量份数计,
A组分:粘度为1000cp的乙烯基硅油100份、含氢量0.3%的含氢硅油1份、填料三氧化二铝150份和氧化锌150份、2-甲基-3丁炔基-2醇0.3份、含氢量0.25%的增粘剂6份,结构式为:
B组分:粘度为50cp的甲基硅油30份、Pt含量4%的氯铂酸-四氢呋喃溶液0.6份。
所述的增粘剂的制备方法为:取30g结构式为的含氢硅油、16.2g的烯丙基缩水甘油醚和19.3g的乙烯基三甲氧基硅烷置于250ml的三口烧瓶中,加入30mL的甲苯作为溶剂,在氮气保护下进行反应,反应温度为70℃,反应时间为4小时;反应完毕将产物蒸馏,脱去低沸物,即得透明的增粘剂。
本实施例中加成型双组分导热灌封胶的制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例中的加成型双组分导热灌封胶,由A、B两种组分组成,以重量份数计,
A组分:粘度为500cp的乙烯基硅油100份、含氢量0.3%的含氢硅油1份、填料三氧化二铝200份、100份氧化镁和氧化锌150份、2-甲基-3丁炔基-2醇0.2份、含氢量0.42%的增粘剂5份,结构式为:
B组分:粘度为50cp的甲基硅油30份、Pt含量4000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物(购自德国贺利氏公司,CAS:68478-92-2)0.4份。
所述的增粘剂的制备方法为:取30g结构式为的含氢硅油和21.2g的烯丙基缩水甘油醚置于250ml的三口烧瓶中,加入30mL的甲苯作为溶剂,在氮气保护下进行反应,反应温度为70℃,反应时间为4小时;反应完毕将产物蒸馏,脱去低沸物,即得透明的增粘剂。
本实施例中加成型双组分导热灌封胶的制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例中的加成型双组分导热灌封胶,由A、B两种组分组成,以重量份数计,
A组分:粘度为300cp的乙烯基硅油100份、填料三氧化二铝200份、碳化硅200份和氧化锌150份、1-乙炔基-1环己醇0.2份、含氢量0.42%的增粘剂6份,结构式为:
B组分:粘度为50cp的甲基硅油30份、Pt含量3000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物(购自德国贺利氏公司,CAS:68478-92-2)0.8份。
本实施例中加成型双组分导热灌封胶的制备方法同实施例1,增粘剂的制备方法同实施例5。
实施例7
本实施例中的加成型双组分导热灌封胶,由A、B两种组分组成,以重量份数计,
A组分:粘度为500cp的乙烯基硅油100份、填料三氧化二铝300份和碳化硅100份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.2份、含氢量0.4%的增粘剂6份,结构式为:
B组分:粘度为50cp的甲基硅油30份、Pt含量4%的氯铂酸-异丙醇溶液0.8份。
所述的增粘剂的制备方法为:取30g的结构式为的含氢硅油和25.1g的乙烯基三甲氧基硅烷置于250ml的三口烧瓶中,加入30mL的甲苯作为溶剂,在氮气保护下进行反应,反应温度为70℃,反应时间为4小时;反应完毕将产物蒸馏,脱去低沸物,即得透明的增粘剂。
本实施例中加成型双组分导热灌封胶的制备方法同实施例1。
对比例1
将100份500cp的乙烯基硅油、300份的三氧化二铝和100份的氧化镁放入双行星搅拌釜中混合均匀,再加入7份含氢量0.4%的含氢硅油、1份的乙烯基三甲氧基硅烷(增粘剂)、1份的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和0.15份的四甲基四乙烯基环四硅氧烷制得A组分;再取30份50cp的甲基硅油、0.6份Pt含量4000ppm的铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷复合物(购自德国贺利氏公司,CAS:68478-92-2)制得B组分。
上述实施例及对比例中采用的原料均可采用市售商品。
试验例
(1)取实施例1~7及对比例1制备的灌封胶,利用西安夏溪电子科技有限公司生产的TP-3010导热系数测定仪测试其导热系数,参照标准为ASTM D2717-95,结果详见下表1。
表1实施例及对比例制备灌封胶的导热性
(2)取实施例1~7及对比例1制备的灌封胶进行流动性测试,结果详见下表2。
表2实施例及对比例制备灌封胶的流动性
(3)实施例1~7及对比例1制备灌封胶的粘接性能
试验方法:取质量比为10:1的A、B组分,混匀,参照企标Q/ZZY—001—2013《硅酮结构密封胶》中的要求,选用长×宽×高=50mm×25mm×1mm的铝型材,在铝型材上涂上一层厚度在4mm的灌封胶,然后将其粘在洁净的PC板或玻璃板上,在80℃的烘箱中使其加速固化1个小时,再在室温下固化24小时即可测试,试验结果详见下表3。
表3实施例及对比例制备灌封胶的粘接性
注:++表示90%以上的内聚破坏;+表示10~90%的内聚破坏;—表示不粘。

Claims (10)

1.一种加成型双组分导热灌封胶,其特征在于:由A、B两种组分组成,以重量份数计,
A组分:乙烯基硅油100份、含氢硅油0~2份、填料200~400份、抑制剂0.1~0.5份、增粘剂4~6份;
B组分:增塑剂10~40份、铂金催化剂0.3~0.8份;
所述A组分与B组分的质量比为(8~12):(0.8~1.2)。
2.根据权利要求1所述的加成型双组分导热灌封胶,其特征在于:所述的乙烯基硅油为乙烯基封端的聚有机硅氧烷,其粘度为300~5000cp。
3.根据权利要求1所述的加成型双组分导热灌封胶,其特征在于:所述的含氢硅油的含氢量为0.2~1.5%。
4.根据权利要求1所述的加成型双组分导热灌封胶,其特征在于:所述的填料为三氧化二铝、氧化镁、氧化锌、碳化硅、氮化铝中的一种或其任意组合。
5.根据权利要求1所述的加成型双组分导热灌封胶,其特征在于:所述的抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-己炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种或其任意组合。
6.根据权利要求1所述的加成型双组分导热灌封胶,其特征在于:所述的增粘剂为含有活性官能团X和聚硅氧链节Y的化合物;活性官能团X为环氧基、烷氧基、丙烯酰氧基、氨基;聚硅氧链节Y为-R1R2SiO-、-R1XSiO-或-R1R2SiO1/2-,R1、R2分别选自氢基或甲基。
7.根据权利要求1所述的加成型双组分导热灌封胶,其特征在于:所述的增粘剂为
8.根据权利要求6或7所述的加成型双组分导热灌封胶,其特征在于:所述的增粘剂的含氢量为0.25~0.6%。
9.根据权利要求1所述的加成型双组分导热灌封胶,其特征在于:所述的增塑剂为甲基硅油、八甲基环四硅氧烷中的一种或其任意组合。
10.一种如权利要求1所述的加成型双组分导热灌封胶的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:取乙烯基硅油、含氢硅油、填料、抑制剂、增粘剂,搅匀得A组分备用;取增塑剂、铂金催化剂,搅匀得B组分备用。
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