CN104559881A - 一种纳米结构光热双固化透明导热环氧胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米结构光热双固化透明导热环氧胶及其制备方法，该胶粘剂为单组分胶粘剂，由以下重量百分比的各原料组成：环氧树脂15～30%、酸酐15～30%、稀释剂1～15%、填料40～67%、硅烷活性偶联剂0～0.5%、染料0～0.5%、促进剂0～0.5%、光引发剂0～0.5%、消泡剂1～2%。本发明解决了环氧树脂胶粘剂由于填料添加造成的不透明现象，从而得到了一种可以光热双固化的透明并拥有高导热系数的胶粘剂，使得导热胶在需要兼具导热和透明需求的方面获得了新的应用，并且在拥有以上性能的基础上不损失模量等物理性能，固化后的体系，粘接可靠性高，适用范围广泛。

Description

一种纳米结构光热双固化透明导热环氧胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米结构光热双固化透明导热环氧胶及其制备方法，属于环氧树脂胶粘剂领域。

背景技术

环氧树脂是复合材料中应用最广泛的基体树脂之一，具有优异的综合物理性能，如机械性能优异、电绝缘性能好、耐腐蚀性能优良、固化收缩率低、良好的化学和热稳定性、高强度高模量、粘接性能好、加工性能优良等，因此在诸多领域得到广泛应用。但是普通环氧树脂固化后导热系数只有0.2 w/m.k，导热率低下，不适应有导热需求的应用场合，而市面常见的导热环氧胶，由于导热填料的添加，导致环氧胶虽然拥有导热能力，但却失去了透明性能，这一缺陷导致在很多需要兼具导热和透明需求的领域，传统导热胶不能满足需求。因此，透明导热氧胶粘剂一直是导热环氧胶粘剂的重要研究课题。

透明导热环氧胶粘剂的出现，解决了上述问题，开发了出环氧树脂胶粘剂新的用途，例如在LED领域，透明胶粘剂可以用作封装保护LED芯片并把光导出，导热可以把芯片产生的热导出，而透明导热氧胶粘剂的出现，则同时解决了上述问题，由此可以革命性的改变整个LED产业的生产工艺模式，消除了很多以前所不能解决的问题。

关于导热的方法，一般是添加具有导热性能的填料，但一般填料由于粒径比较大，当光子接触到粒径表面的时候，会被粒径表面吸收从而转化成为热量，因此光线不能在这类导热胶中传播，但是，当填料的粒径达到了纳米级别的时候，上述现象发生了变化，光子能够在纳米结构材料中通行无阻，当采用拥有导热性能的纳米结构材料的时候，则整个体系就兼具了导热和透光两种性能，从而实现了透明导热环氧胶粘剂的突破。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米结构光热双固化透明导热环氧胶及其制备方法，以克服普通环氧树脂固化后导热率低下以及普通导热胶不透明的问题，使得纳米结构改性透明导热氧胶粘剂兼具了导热和透光两种性能。   

本发明解决上述问题的技术方案如下：一种纳米结构光热双固化透明导热环氧胶及其制备方法，所述胶粘剂由以下重量百分比的各原料组成：环氧树脂15～30%、酸酐15～30%、稀释剂1～15%、填料40～67%、硅烷活性偶联剂0～0.5%、染料0～0.5%、促进剂0～0.5%、光引发剂0～0.5%、消泡剂1～2%。

本发明的有益效果是：使用纳米结构环氧树脂和纳米结构导热填料，光子能够在纳米结构材料中通行无阻，并且纳米结构导热填料又起到了导热的功能，因此整个体系兼具导热和透光两种性能，从而实现了透明导热环氧胶粘剂的突破。

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，所述环氧树脂为纳米结构改性环氧树脂。

进一步，所述纳米结构改性环氧树脂包括纳米结构改性双酚 A环氧树脂、纳米结构改性双酚F环氧树脂、纳米结构改性酚醛型环氧树脂、纳米结构改性脂环环氧树脂中的一种或任意几种的混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用纳米结构改性环氧树脂，能够充分实现光子在胶体中的自由穿行。

进一步，所述的纳米级填料包括纳米钙、纳米二氧化硅、纳米氢氧化铝、纳米氧化铝、纳米氮化硼、纳米气相硅、纳米金刚石、纳米氮化铝中的一种或任意几种的混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是：使用纳米导热材料，光子能够在纳米材料中通行无阻，并且纳米级的导热材料又起到了导热的功能，则整个体系兼具了导热和透光两种性能，从而实现了透明导热环氧胶粘剂的突破。

进一步，所述双官能度环氧树脂稀释剂包括：乙二醇二缩甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚中的一种或任意几种的混合物。

进一步，所述消泡剂为硅烷消泡剂。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够充分消除工艺过程中体系产生的气泡，保证胶的品质。

本发明还包括一种纳米结构光热双固化透明导热环氧胶制备方法，所述方法包括：环氧树脂15～30%、酸酐15～30%、稀释剂1～15%、填料40～67%、硅烷活性偶联剂0～0.5%、染料0～0.5%、促进剂0～0.5%、光引发剂0～0.5%、消泡剂1～2%。制备方法为依次加入物料到搅拌机内，抽真空，搅拌均匀，自然晾置至室温，密封包装即可

进一步，所述抽真空的真空度为-0.08～-0.05MPa。

进一步，所述搅拌转速为300～1000转/分，所述搅拌时间为0.5～4小时。

具体实施方式

以下为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 

称取纳米结构改性双酚A环氧树脂15%、甲基六氢苯酐15%，乙二醇二缩甘油醚15%、纳米钙22.5%、氮化硼30%、KH560偶联剂0.5%、炭黑101染料0.5%、1-甲基咪唑促进剂0.5%、消泡剂1%，依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于300～1000转/分搅拌0.5～4小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，密封包装即可。

 实施例2

称取纳米结构改性双酚F环氧树脂30%、甲基六氢苯酐30%，丁二醇二缩水甘油醚1%、纳米二氧化硅1.7%、纳米氮化硼34%、纳米金刚石1%、KH560偶联剂0.1%、炭黑101染料0.1%、苄基三苯基氯化磷促进剂0.1%、消泡剂2%，依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于300～1000转/分搅拌0.5～4小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，密封包装即可。

 实施例3

称取纳米结构改性酚醛环氧树脂18%、甲基六氢苯酐17%，1,2-环己二醇二缩水甘油醚7%、纳米二氧化硅15.7%、纳米氧化铝39%、纳米气相硅1%、KH560偶联剂0.3%、炭黑101染料0.2%、1、4-二甲基咪唑促进剂0.3%、消泡剂1.5%，依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于300～1000转/分搅拌0.5～4小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，密封包装即可。

 实施例4

称取纳米结构改性脂环族环氧树脂15%、甲基六氢苯酐20%，间苯二酚二缩水甘油醚10%、纳米氢氧化铝22.5%、纳米氧化铝30%、KH560偶联剂0.5%、炭黑101染料0.5%、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮光引发剂0.5%、消泡剂1%，依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于300～1000转/分搅拌0.5～4小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，密封包装即可。

 实施例5

称取纳米结构改性脂环族环氧树脂15%、甲基六氢苯酐12%，间苯二酚二缩水甘油醚10%、纳米氧化铝40%、纳米金刚石20.5%、KH560偶联剂0.5%、炭黑101染料0.5%、1-羟基环己基苯基甲酮光引发剂1%、消泡剂0.5%，依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于300～1000转/分搅拌0.5～4小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，密封包装即可。

通过下面试验测试本发明纳米结构光热双固化透明导热环氧胶的性能。分别通过硬度，拉伸强度，剪切强度，模量，导热系数，光通量等性能进行表征，然后将实施例1-5的样品和现有的普通单组分环氧胶粘剂和普通导热胶进行性能的对比。

试验实施例1  不同温度下Shore硬度测试

硬度测试：依据GB/T 531-1999测试。

硬度测试实施方案按以下方法进行：将实施例1-5的样品和现有的普通单组分环氧胶粘剂和普通导热胶固化后，依据GB/T 531-1999分别测试在0℃，25℃，65℃条件下的硬度。

具体数据见表1。

试验实施例2  拉伸强度测试

拉伸强度测试：依据GB/T528-1998测试。

拉伸强度测试实施方案按以下方法进行：将实施例1-5的样品和现有的普通单组分环氧胶粘剂和普通导热胶固化后，依据GB/T528-1998测试拉伸强度。

具体数据见表2。

试验实施例3  剪切强度测试

剪切强度测试：依据GB/T7124-1986测试。

剪切强度测试实施方案按以下方法进行：将实施例1-5的样品和现有的普通单组分环氧胶粘剂和普通导热胶固化后，依据GB/T7124-1986测试剪切强度。

具体数据见表3。

试验实施例4  模量测试

模量强度测试实施方案按以下方法进行：将实施例1-5的样品和现有的普通单组分环氧胶粘剂和普通导热胶固化后，制备标准样条，然后使用DMA测试模量，取值25℃和65℃两个温度点。

具体数据见表4。

试验实施例5  导热系数测试

导热系数测试：依据GB/T10295-2008测试。

导热系数测试实施方案按以下方法进行：将实施例1-5的样品和现有的普通单组分环氧胶粘剂和普通导热胶固化后，制备标准样条，然后按照国标GB/T10295-2008测试导热系数。

具体数据见表5。

试验实施例6  光通量测试

光通量测试：依据GB 15039-1994测试。

光通量测试实施方案按以下方法进行：将实施例1-5的样品和现有的普通单组分环氧胶粘剂和普通导热胶固化后，制备标准样条，然后按照国标 GB 15039-1994测试光通量。

具体数据见表5。

 

 表1 实施例1-5与普通单组分环氧胶和导热胶Shore硬度对比测试结果

 

表2 实施例1-5与普通单组分环氧胶和导热胶拉伸强度对比测试结果

表3 实施例1-5与普通单组分环氧胶和导热胶剪切强度测试结果

表4 实施例1-5与普通单组分环氧胶和导热胶模量对比测试结果

 

表5 实施例1-5与普通单组分环氧胶和导热胶导热系数光通量对比测试结果

 

从以上数据分析，实施例样品的邵氏硬度、拉伸强度、剪切强度、模量、导热系数、光通量等性能，与对比实施例结果相对照，各项性能均优于对比实施例，说明本发明的纳米结构改性透明导热氧胶粘剂，是一类新型的环氧胶粘剂。

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 (10)

1.一种纳米结构光热双固化透明导热环氧胶，其特征在于：该胶粘剂为单组分胶粘剂，所述方案由以下重量百分比的各原料组成：环氧树脂15～30%、酸酐15～30%、稀释剂1～15%、填料40～67%、硅烷活性偶联剂0～0.5%、染料0～0.5%、促进剂0～0.5%、光引发剂0～0.5%、消泡剂1～2%。

2.根据权利要求1所述纳米结构光热双固化透明导热环氧胶，其特征在于，所述纳米结构环氧树脂包括纳米结构双酚 A环氧树脂、纳米结构双酚F环氧树脂、纳米结构酚醛环氧树脂、纳米结构脂环环氧树脂中的一种或任意几种的混合物。

3.根据权利要求1所述纳米结构光热双固化透明导热环氧胶，其特征在于，所述纳米级填料粒径为0.1到1000纳米。

4.根据权利要求3所述纳米结构光热双固化透明导热环氧胶，其特征在于，所述纳米级填料包括纳米钙、纳米二氧化硅、纳米氢氧化铝、纳米氧化铝、纳米氮化硼、纳米气相硅、纳米金刚石、纳米氮化铝中的一种或任意几种的混合物。

5.根据权利要求1所述纳米结构光热双固化透明导热环氧胶，其特征在于，所述活性双官能度环氧稀释剂为乙二醇二缩甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚中的一种或任意几种的混合物。

6.根据权利要求1所述纳米结构光热双固化透明导热环氧胶，其特征在于，所述消泡剂为硅烷消泡剂。

7.根据权利要求1所述纳米结构光热双固化透明导热环氧胶，其特征在于，所述光热引发剂为1-甲基咪唑、1，4-二甲基咪唑、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮。

8.所述纳米结构光热双固化透明导热环氧胶的制备方法，所述方法包括：环氧树脂15～30%、酸酐15～30%、稀释剂1～15%、填料40～67%、硅烷活性偶联剂0～0.5%、染料0～0.5%、促进剂0～0.5%、光引发剂0～0.5%、消泡剂1～2%，制备方法为依次加入物料到搅拌机内，抽真空，搅拌均匀，自然晾置至室温，密封包装即可。

9.根据权利要求8所述的纳米结构光热双固化透明导热环氧胶的制备方法，其特征在于，所述抽真空的真空度为-0.08～-0.05MPa。

10.根据权利要求8所述的纳米结构光热双固化透明导热环氧胶的制备方法，其特征在于，所述搅拌转速为300～1000转/分，所述搅拌时间为0.5～4小时。