CN105131859A - 具有表面粘性的有机硅复合片材 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有表面粘性的有机硅复合片材，包括硅胶层和贴合在硅胶层表面的丙烯酸酯胶粘剂层，所述硅胶层与丙烯酸酯胶粘剂层发生贴合的表面涂布有处理剂，所述处理剂包括含氢有机聚硅氧烷；硅胶层由包括含乙烯基的有机聚硅氧烷、交联剂和铂催化剂的硅橡胶组合物的组分制备。本发明通过对硅胶层与丙烯酸酯胶粘剂层的接触面进行表面预处理，有效提高硅胶层与丙烯酸酯胶粘剂层的层间结合力，改善片材的耐久性和可靠性。

Description

具有表面粘性的有机硅复合片材

技术领域

本发明属于有机硅材料技术领域，涉及一种具有表面粘性的有机硅复合片材。

技术背景

有机硅材料具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、耐腐蚀等优异特性，在化工领域得到广泛应用，尤其是在导热技术领域中，含有机硅的导热界面材料是主要的导热材料品种。有机硅导热界面材料主要应用于电气设备中发热部位与散热部位之间，发挥热传导、密封及绝缘功能，产品形式包括硅脂和硅胶片。

硅胶片一般表面不具有粘性，使用过程难以固定，操作不便，且在没有其他固定措施的情况下在发热与散热部位之间放置后容易因为震动等发生移动，导致可靠性降低。现有技术一般通过将硅胶片与双面胶层复合，得到表面带有粘性的硅胶片，其中的双面胶层一般采用丙烯酸双面胶，而该胶层材质与硅胶相容性差，两者粘合效果差，易发生分离，需要用油性处理剂对界面进行处理，但油性处理剂具有挥发性和毒性，不环保，而且硅胶片长期受热后其中的硅油渗出，会将处理剂溶解，导致硅胶层与丙烯酸双面胶发生分离，影响硅胶片的导热性能和可靠性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种具有表面粘性的有机硅复合片材，本发明通过对丙烯酸酯胶粘剂层与硅胶层接触界面进行表面处理，使丙烯酸酯胶粘剂层与硅胶片之间的粘合强度显著提高，进而提高片材在实际应用中的可靠性和耐久性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

具有表面粘性的有机硅复合片材，包括硅胶层和贴合在硅胶层表面的丙烯酸酯胶粘剂层，所述硅胶层与丙烯酸酯胶粘剂层发生贴合的表面涂布有处理剂，所述处理剂包括含氢有机聚硅氧烷；所述硅胶层由包括含乙烯基的有机聚硅氧烷、交联剂和铂催化剂的硅橡胶组合物的组分制备得到。

优选地，所述具有表面粘性的有机硅复合片材由包括以下步骤的方法制备：

A、将包括含乙烯基的有机聚硅氧烷、交联剂和铂催化剂的硅橡胶组合物的组分混合后压延、固化，得到硅胶层；

B、对丙烯酸酯胶粘剂层和/或步骤A的硅胶层的待贴合表面用处理剂进行涂布处理，然后将丙烯酸酯胶粘剂层贴合到硅胶层上，加热，得到具有表面粘性的有机硅复合片材。

本发明的具有表面粘性的有机硅复合片材中，可以包括硅胶层和贴合在硅胶层一个或两个表面上的丙烯酸酯胶粘剂层，从而获得具有单面或双面粘性的有机硅复合片材，并通过对硅胶层与胶粘剂层发生贴合的表面涂布处理剂，提高两者的粘合强度。

优选地，所述固化的条件是在40～90℃固化10～30min。

所述制备中，优选地，所述加热的条件为加热至温度40～90℃反应时间10～30min。加热完成后冷却至室温，得到具有表面粘性的有机硅复合片材。

所述含氢有机聚硅氧烷为含两个或两个以上与硅连接的氢基的有机聚硅氧烷，与硅连接的氢基的位置可以是在侧链上、分子末端或同时位于分子末端和侧链上，优选与硅连接的氢基的位置在分子末端或同时位于分子末端和侧链上，并且含有至少两个与硅连接的氢基。优选地，所述含氢有机聚硅氧烷的含氢量为0.01～1％(质量)，在25℃的黏度为10-500mPa·s，含氢量为含氢有机聚硅氧烷所含硅氢键中氢基的质量百分含量。

优选地，含氢有机聚硅氧烷选自三甲基硅氧基封端的聚甲基氢硅氧烷、三甲基硅氧基封端的甲基氢硅氧烷与二甲基硅氧烷的共聚物、二甲基氢硅氧基封端的甲基氢硅氧烷与甲基苯基硅氧烷的共聚物、二甲基氢硅氧基封端的甲基氢硅氧烷与二甲基硅氧烷的共聚物、二甲基氢硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷、三甲基硅氧基封端的甲基氢硅氧烷与甲基苯基硅氧烷的共聚物、三甲基硅氧基封端的甲基氢硅氧烷与甲基(3，3，3-三氟丙基)硅氧烷的共聚物、环状甲基氢聚硅氧烷或四(二甲基氢硅烷氧基)硅烷中的一种或几种。

所述丙烯酸酯胶粘剂层的厚度没有特殊限制，所述丙烯酸酯胶粘剂层可以直接采用丙烯酸酯双面胶带，或由丙烯酸酯胶粘剂涂布形成涂层后交联固化，得到丙烯酸酯胶粘剂层。所述丙烯酸酯双面胶带可选择的商品包括3M467MP、3M468MP、3M927、3M950、3M966、3M9460、3M9469、3M9473、3M9471、3M9472LE、3M9472、3M9472、3M9471LE、3M9472LE、3M9671LE、3M9672LE、3M9458、3M9485、3M9703、3M9502、3M9448H、3M9448B、3M9080、3M9075、3M9070、3M6408、3M9888T等，商品包括基材时除去基材即得丙烯酸酯胶粘剂层。所述丙烯酸酯胶粘剂的具体种类及商品没有特殊限制，包括深圳市安品有机硅材料有限公司、北京市天山新材料技术公司、嘉兴市嘉港合成材料有限公司生产的丙烯酸酯胶粘剂。

本发明的具有表面粘性的有机硅复合片材中，可以包括一个以上的基材层，该基材层一般与硅胶层复合，但应当保证与胶粘剂层贴合的为硅胶层的表面，使片材中丙烯酸酯胶粘剂层与硅胶层实现有效粘合，提高片材的应用可靠性，其中含基材层的硅胶层的制备方法为现有技术。所述制备方法中压延可采用模压、辊压、流延等方式。同时，硅胶层可以直接使用市售硅胶片，可列举深圳市安品有机硅有限公司的AP-1503、AP-3002，Laird的TpliTM220，ChomericsDivision的THERM-A-GAP579，贝格斯的GapPad1500等。

优选地，所述硅胶层的shoreOO硬度为5～80。所述硅胶层的shoreOO硬度根据标准ASTMD2240测试。

所述硅橡胶组合物中，含乙烯基的有机聚硅氧烷为分子中含有两个或两个以上与硅连接的乙烯基的有机聚硅氧烷，乙烯基的位置可以是侧基或同时位于分子末端和侧链上。优选地，所述含乙烯基的有机聚硅氧烷中乙烯基含量为0.03-5％，25℃的黏度为50-50000mPa·s。

硅橡胶组合物中所述含乙烯基的有机聚硅氧烷可列举α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基苯基乙烯基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷、二甲基乙烯基硅氧基封端的聚甲基苯基硅氧烷、二甲基乙烯基硅氧基封端的甲基苯基硅氧烷与二甲基硅氧烷的共聚物。

所述交联剂为含氢有机聚硅氧烷，其分子中具有至少三个硅氢键，且硅氢键的位置可以是侧基或同时位于分子末端和侧链上，优选位于侧链上。优选地交联剂含氢量为0.01％-0.3％(质量)，本发明中含氢量为交联剂硅氢键中氢原子的质量百分比，在25℃的黏度为10-1000mPa·s，更优选为30-300mPa·s。

交联剂可列举三甲基硅氧基封端的聚甲基氢硅氧烷、三甲基硅氧基封端的甲基氢硅氧烷与二甲基硅氧烷的共聚物、二甲基氢硅氧基封端的甲基氢硅氧烷与甲基苯基硅氧烷的共聚物、二甲基氢硅氧基封端的甲基氢硅氧烷与二甲基硅氧烷的共聚物等。

优选地，所述硅橡胶组合物包括填料，填料包括导热填料、增量填料、颜填料等，种类根据具体需要而定，更优选的，所述硅橡胶组合物包括导热填料，导热填料为氧化镁、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化钛、二氧化硅、氮化铝、氮化硼和氮化硅中的一种或几种，所述导热填料的粒径没有特殊限制。

所述铂催化剂没有特殊限制，可列举铂微粉、铂黑、氯铂酸、四氯化铂、烯烃的铂络合物、羰基的铂络合物或含有以上铂族催化剂的热塑性有机树脂粉末，优选为铂金催化剂或氯铂酸。

优选地，所述硅橡胶组合物中，交联剂中氢基的摩尔量与含乙烯基的有机聚硅氧烷中乙烯基的摩尔量之比为(0.4～1)：1。

优选地，所述硅橡胶组合物包括导热填料，包括以下按重量份数计的组分：

更优选的，所述硅橡胶组合物包括导热填料，包括以下按重量份数计的组分：

所述将处理剂涂布在待贴合表面的涂布方式包括但不限于刷涂、喷涂等，通过涂布使处理剂在待贴合表面形成均一的厚度较薄的涂层。为了使处理剂在待贴合表面形成均一的厚度较薄的涂层，当处理剂的粘度或者含氢量较高时，优选先用溶剂将其稀释，得到处理液，再将处理液涂布在待贴合表面，干燥除去溶剂，即可得到均一且厚度较薄的涂层。所述溶剂包括但不限于低分子量甲基硅油、甲苯、异丙醇、四氯化碳、乙酸乙酯等。具体操作中，优选处理剂涂布的量为0.05～0.15g/m2。

需要指出，本发明所述25℃的黏度为物质在25℃的动力粘度值。

本发明的有益效果是：本发明通过对丙烯酸酯胶粘剂层与硅胶层的待贴合表面进行特殊预处理，使层间粘合强度显著提高，显著改善片材的耐久性和可靠性。

具体实施方式

下面给出本发明具有表面粘性的有机硅复合片材的制备方法的具体实施例。

实施例1～3中用于制备具有表面粘性的有机硅复合片材的丙烯酸酯胶粘剂层材料以及硅橡胶组合物中物质的用量及对比实施例1用于制备对比片材的硅橡胶组合物中物质的用量见表1，单位为质量份数。

表1

实施例1

本实施例采用的处理剂为甲基含氢硅油，25℃黏度为50mPa·s，含氢量为0.3％(质量)，将市购双面胶带去保护层即得到丙烯酸酯胶粘剂层。硅橡胶组合物中，含乙烯基的有机聚硅氧烷为α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，在25℃黏度为100mPa·s，乙烯基的质量百分含量为2.0％；导热填料为平均粒径为30μm的氧化铝；交联剂为甲基含氢硅油，25℃黏度为100mPa·s，含氢量为0.2％(质量)，铂催化剂为铂金催化剂。

具有表面粘性的有机硅复合片材的制备方法为：

A、将硅橡胶组合物所包含的组分充分混合均匀后辊压成型，在80℃固化20min，冷却至室温，得到硅胶层；

B、在步骤A的硅胶层的待贴合表面均匀刷涂处理剂，涂布量为0.05g/m2；将丙烯酸酯胶粘剂层贴合到硅胶层上，加热至50℃烘烤30min，得到具有表面粘性的有机硅复合片材，厚度为1.0mm，其中硅胶层shoreOO硬度为60。

实施例2

本实施例采用的处理剂为甲基含氢硅油，25℃黏度为100mPa·s，含氢量为0.15％(质量)，将市购双面胶带去保护层即得到胶粘剂层。硅橡胶组合物中，含乙烯基的有机聚硅氧烷为α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，在25℃黏度为40000mPa·s，乙烯基的质量百分含量为0.2％；导热填料为平均粒径为20μm的氮化铝；交联剂为甲基含氢硅油，25℃黏度为1000mPa·s，含氢量为0.03％(质量)，铂催化剂为铂金催化剂。

具有表面粘性的有机硅复合片材的制备方法为：

A、将硅橡胶组合物所包含的组分充分混合均匀后辊压成型，在70℃固化30min，冷却至室温，得到硅胶层；

B、在步骤A的硅胶层的的待贴合表面均匀刷涂处理剂，涂布量为0.13g/m2；将丙烯酸酯胶粘剂层贴合到硅胶层上，加热至80℃烘烤10min，得到具有表面粘性的有机硅复合片材，厚度为1.0mm，其中硅胶层shoreOO硬度为35。

实施例3

本实施例采用的处理剂为甲基含氢硅油，25℃黏度为200mPa·s，含氢量为0.5％(质量)，将市购双面胶带去保护层即得到丙烯酸酯胶粘剂层。硅橡胶组合物中，含乙烯基的有机聚硅氧烷为α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，在25℃黏度为1000mPa·s，乙烯基的质量百分含量为0.5％；导热填料为平均粒径为3μm的氧化铝和平均粒径为50μm的氧化铝按质量比2：3混合得到；交联剂为甲基含氢硅油，25℃黏度为300mPa·s，含氢量为0.07％(质量)，铂催化剂为铂金催化剂。

具有表面粘性的有机硅复合片材的制备方法为：

A、将硅橡胶组合物所包含的组分充分混合均匀后辊压成型，在85℃固化10min，冷却至室温，得到硅胶层；

B、在丙烯酸酯胶粘剂层的的待贴合表面均匀刷涂处理剂，涂布量为0.08g/m2，然后贴合到步骤A的硅胶层上，加热至80℃烘烤10min，得到具有表面粘性的有机硅复合片材，厚度为1.0mm，其中硅胶层shoreOO硬度为45。

实施例4

本实施例采用的处理剂为甲基含氢硅油，25℃黏度为200mPa·s，含氢量为0.5％(质量)，将市购双面胶带3M300LSE去保护层即得到丙烯酸酯胶粘剂层。

具有表面粘性的有机硅复合片材的制备方法为：在硅胶层(深圳市安品有机硅材料有限公司的AP-1503，shoreOO为45)的的待贴合表面均匀刷涂处理剂，涂布量为0.08g/m2；将丙烯酸酯胶粘剂层贴合到硅胶层上，加热至85℃烘烤10min，得到具有表面粘性的有机硅复合片材，厚度为1.0mm。

对比实施例

制备对比片材，将市购双面胶带去保护层后得到丙烯酸酯胶粘剂层，硅橡胶组合物中，含乙烯基的有机聚硅氧烷为α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，在25℃黏度为4000mPa·s，乙烯基的质量百分含量为0.5％；导热填料为平均粒径为3μm的氧化铝和平均粒径为50μm的氧化铝按质量比2：3混合得到；交联剂为甲基含氢硅油，25℃黏度为300mPa·s，含氢量为0.07％(质量)，铂催化剂为铂金催化剂。

对比片材的制备方法为：将对比实施例的硅橡胶组合物所包含的组分混合后辊压成型，在85℃固化10min，冷却至室温，得到硅胶层；将丙烯酸酯胶粘剂层贴合到硅胶层上，得到对比片材，其中硅胶层shoreOO硬度为45。

测试实施例

对实施例1～4及对比实施例制备的有机硅复合片材进行性能测试，包括导热系数和热阻，并测试片材中硅胶层与丙烯酸酯胶粘剂层的粘合强度，测试方法为：参照JISK6259进行180℃剥离试验测定结合强度，样品尺寸为25mm*200mm，并对于本发明的有机硅复合片材，在样品的待夹持端预留10mm的硅胶层及丙烯酸酯胶粘剂层均未进行表面处理的区域，以便于测试，测试数据见表2。

表2片材性能数据

由表2数据可知，本发明通过对硅胶层或丙烯酸酯胶粘剂层的待贴合表面进行特殊预处理后制备得到复合片材，该片材中丙烯酸酯胶粘剂层与硅胶层通过处理剂发生结合，粘合强度显著提高，可有效改善片材的耐久性及可靠性，满足实际应用中对界面材料力学性能及可靠性的要求，利于提高综合性能，且制备方法简单，应用前景广。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制。本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行若干推演或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.具有表面粘性的有机硅复合片材，包括硅胶层和贴合在硅胶层表面的丙烯酸酯胶粘剂层，所述硅胶层与丙烯酸酯胶粘剂层发生贴合的表面涂布有处理剂，所述处理剂包括含氢有机聚硅氧烷；所述硅胶层由包括含乙烯基的有机聚硅氧烷、交联剂和铂催化剂的硅橡胶组合物的组分制备得到。

2.如权利要求1所述的具有表面粘性的有机硅复合片材，其特征在于，所述含氢有机聚硅氧烷的含氢量为0.01～1％(质量)，在25℃的黏度为10-500mPa·s。

3.如权利要求1或2所述的具有表面粘性的有机硅复合片材，其特征在于，所述具有表面粘性的有机硅复合片材由包括以下步骤的方法制备：

A、将包括含乙烯基的有机聚硅氧烷、交联剂和铂催化剂的硅橡胶组合物的组分混合后压延、固化，得到硅胶层；

B、对丙烯酸酯胶粘剂层和/或步骤A的硅胶层的待贴合表面用处理剂进行涂布处理，然后将丙烯酸酯胶粘剂层贴合到硅胶层上，加热，得到具有表面粘性的有机硅复合片材。

4.如权利要求3所述的具有表面粘性的有机硅复合片材，其特征在于，所述涂布的量为0.05～0.15g/m2待贴合表面。

5.如权利要求3所述的具有表面粘性的有机硅复合片材，其特征在于，所述加热的条件为加热至温度40～90℃反应时间10～30min。

6.如权利要求1-3任一项所述的具有表面粘性的有机硅复合片材，其特征在于，所述硅橡胶组合物中，交联剂中氢基的摩尔量与含乙烯基的有机聚硅氧烷中乙烯基的摩尔量之比为(0.4～1)：1。

7.如权利要求1-3任一项所述的具有表面粘性的有机硅复合片材，其特征在于，所述硅橡胶组合物包括导热填料。

8.如权利要求7任一项所述的具有表面粘性的有机硅复合片材，其特征在于，所述硅橡胶组合物包括以下按重量份数计的组分：