CN106612617A - 具有硅氧烷聚合物的组成物及物品 - Google Patents
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Abstract
一种组成物,具有硅氧烷材料及包括粒度较佳小于100微米的粒子的填充剂材料。硅氧烷材料可具有[‑Si‑O‑Si‑O]n重复主链,所述主链上较佳具有烷基或芳基,及b)且所述主链上具有官能性交联基团。组成物也具有包含可为金属、半金属或陶瓷粒子的粒子的填充剂材料。组成物也可包含偶合剂、催化剂、抗氧化剂等。组成物可用于多个领域,诸如半导体封装中的接着剂、密封剂、焊料层或其他层,或类似物。
Description
技术领域
本发明涉及硅氧烷材料及填充剂材料的组成物。
背景技术
US 2009258216揭示一种产生硅氧烷组成物的方法,所述组成物与平均粒度介于0.26微米至4微米范围内的粒子混合。
现有技术也揭示于吉恩,J(Jin,J)等人,有机电子(Organic Electronic),2012,第13卷,第53-57页及WO2008046142中。
已知组成物当用作单组分粘着剂时,需要在低温下运送及储存以避免过早交联。将需要具有可在室温下运送及储存而不发生实质性聚合或其他非所要反应的组成物。
发明内容
本发明的目标为解决至少一部分本领域的问题。
本发明的目标为提供一种制造硅氧烷聚合物材料的新颖制造方法。
组成物具有具有[-Si-O-Si-O]n的重复主链的硅氧烷聚合物,所述重复主链上具有烷基或芳基,以及所述重复主链上具有官能性交联基团。一部分组成物为平均粒度小于100微米的粒子,粒子为金属、半金属或陶瓷粒子或其他适合的粒子。硅氧烷聚合物的分子量为400克/摩尔至200,000克/摩尔,进一步为300克/摩尔至10,000克/摩尔。具有组合的硅氧烷聚合物及粒子的组成物的粘度在5rpm下为500兆帕-秒至500,000兆帕-秒,进一步为1000兆帕-秒至75,000兆帕-秒,其如(例如)在25℃下以5rpm在粘度计上量测。
在一个实施例中,通过包括以下步骤的方法获得产物:在存在碱催化剂的情况下聚合硅烷醇及烷氧基硅烷以形成粘滞透明的硅氧烷材料;提供平均粒度小于100微米的粒子;在溶剂中混合偶合剂与硅氧烷聚合物;通过干燥移除溶剂;以及
将硅氧烷聚合物、粒子以及偶合剂的组成物置于容器中。
本发明组成物可用于多个领域,诸如半导体封装中的接着剂、密封剂、焊料层或其他层或类似物。
本发明组成物可在室温下以单组分接着剂形式运送及储存而不发生实质性聚合或其他非所要反应。
附图说明
自结合随附附图获取的以下实施方式,将更清楚地理解实例实施例,在所述随附附图中:
图1为制造硅氧烷聚合物及粒子组成物的一个实例的说明。
图2说明在热诱导聚合期间的硅氧烷聚合物的质量改变。
图3说明在沉积及聚合之后的硅氧烷材料的热稳定性。
具体实施方式
将在下文中参看显示一些实例实施例的随附附图,以更充分地描述各种实例实施例。然而,本发明概念可以许多不同形式实施,且不应被理解为限于本文所阐述的实例实施例。相反地,提供此等实例实施例以使得本说明书将为透彻且完整的,且将向本领域的技术人员充分传达本发明概念的范畴。在附图中,为了清楚起见,可能会夸大层及区域的大小及相对大小。
应理解,当一元件或层被称作在另一元件或层“上”、“连接至”或“耦接至”另一元件或层时,所述元件或层可直接在另一元件或层上、直接连接至或耦合至另一元件或层,或可能存在介入元件或层。相对地,当元件被称作“直接在另一元件或层上”、“直接连接至另一元件或层”或“直接耦接至另一元件或层”时,不存在介入元件或层。全文中类似标号是指类似元件。如本文中所使用,术语“和/或”包含相关联所列项目中的一或多者的任何及所有组合。
也应理解,尽管可能在本文中使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、组件、区域、层和/或区段,但此等元件、组件、区域、层和/或区段不应受此等术语限制。此等术语仅用以将一个元件、组件、区域、层或区段与另一元件、组件、区域、层或区段区别。因此,在不脱离本发明概念的教示的情况下,下文论述的第一元件、组件、区域、层或区段可被称为第二元件、组件、区域、层或区段。
本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的且并不意欲为限制性的。如本文中所使用,除非上下文另有清晰地指示,否则单数形式“一”以及“所述”意欲也包含复数形式。应进一步理解,术语“包含”或“包括”在用于本说明书中时指定所陈述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但不排除一或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
此外,相对术语,诸如“下部”或“底部”及“上部”或“顶部”可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系,如附图中所说明。将理解,相对术语意欲涵盖除附图中所描绘示出的定向以外的装置的不同定向。举例而言,若一个附图中的装置翻转,则描述成位于其他元件的“下部”侧面上的元件将接着定向于所述其他元件的“上部”侧面上。因此,例示性术语“下部”可因此取决于附图的特定定向而涵盖“下部”及“上部”的定向。类似地,若将附图中的一个中的装置翻转,则描述为在其他元件“下方”或“之下”的元件将定向于其他元件“上方”。因此,例示性术语“下方”或“之下”可涵盖上方及下方两种定向。
应注意,除非上下文另外明确规定,否则如本文所用,单数形式“一”及“所述”包含复数个指示物。另外应理解,术语“包括”当用于本说明书中时,指定所陈述特征、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但不排除添加一或多个其他特征、步骤、操作、元件组件和/或其族群。除非另有定义,否则本文使用的全部术语(包含技术及科学术语)的意义与本发明所属技术领域中技术人员通常理解的意义相同。应进一步理解,术语(诸如,常用词典中所定义的术语)应解释为具有与其在相关技术及本发明的上下文中的意义一致的意义,且除非本文中明确地如此定义,否则将不以理想化或过度形式化意义进行解释。
以下单体及聚合物的式中所用的小写字母尤其表示整数。
具有硅氧烷聚合物及粒状材料的组成物提供为粘滞材料,视情况具有催化剂及偶合剂(用于帮助组成物随后的热聚合或UV聚合),以及稳定剂、抗氧化剂、分散剂、界面活性剂等。组成物具有适合粘度易于涂覆及最终聚合,而不需要溶剂。硅氧烷-粒状组成物可用作晶粒附连接着剂,较佳为具有热导率特性的晶粒附连接着剂,或作为半导体封装中的密封剂或其他层,例如导热但电绝缘的光学透射层。当然,取决于选择的硅氧烷及粒子,多种特征(密度、CTE、热导率、电导率、光学透射率等)为可能的。
参见图1,制造组成物,其中在(100)处提供硅氧烷聚合物。较佳地,聚合物具有氧化硅主链,其具有芳基(或烷基)取代基以及官能性交联取代基。在图1中的(102)处,填充剂材料与硅氧烷聚合物混合。填充剂材料较佳为包括平均粒度为100微米或小于100微米,较佳10微米或小于10微米的粒子的粒状材料。在(104)处,添加催化剂,当向组成物提供热或UV光(或其他活化方法)时,催化剂与硅氧烷聚合物中的官能性交联基团反应。在(106)处,单体(或寡聚)偶合剂较佳具有在如同硅氧烷聚合物施加热或光时同样具反应性的官能性交联基团。最后,在(108)处,取决于组成物的最终用途,添加额外材料,诸如稳定剂、抗氧化剂、分散剂、接着促进剂、塑化剂、软化剂以及其他可能组分。尽管可添加溶剂,但在一较佳实施例中,组成物不含溶剂且为储存在不透光的容器中用于随后使用或运送的粘滞流体。
如上文所指出,如本文中所揭示制造的组成物包括硅氧烷聚合物。为了制造硅氧烷聚合物,提供具有化学式SiR1 aR2 4-a的第一化合物,其中a为1至3,R1为反应性基团,且R2为烷基或芳基。也提供具有化学式SiR3 bR4 cR5 4-(b+c)的第二化合物,其中R3为交联官能基,R4为反应性基团,且R5为烷基或芳基,且其中b=1至2,且c=1至(4-b)。连同第一化合物及第二化合物提供视情况选用的第三化合物以与其聚合。第三化合物可具有化学式SiR9 fR10 g,其中R9为反应性基团且f=1至4,且其中R10为烷基或芳基且g=4-f。第一化合物、第二化合物以及第三化合物可以任何顺序提供,且可提供这些化合物中的任一个的寡聚部分聚合型式来替代上文所提及的单体。
第一化合物、第二化合物及第三化合物以及下文中叙述的任何化合物,若此类化合物具有多于一个单一类型的“R”基团,诸如复数个芳基或烷基,或复数个反应性基团,或复数个交联官能基等,则独立地选择多个R基团以在每次出现时相同或不同。举例而言,若第一化合物为SiR1 2R2 2,则独立地选择多个R1基团以使彼此相同或不同。同样,独立地选择多个R2基团以使彼此相同或不同。除非另外明确陈述,否则本文中提及的任何其他化合物为相同情况。
也提供催化剂。催化剂可为碱催化剂,或如下文所提及的其他催化剂。提供的催化剂应能够将第一化合物及第二化合物聚合在一起。如上所述,添加化合物及催化剂的次序可为任何所需次序。一起提供的各种组分经聚合以产生具有所需分子量及粘度的硅氧烷聚合物材料。在聚合的后,添加粒子,诸如微米粒子、纳米粒子或其他所需粒子,连同其他视情况存在的组分,诸如偶合剂、催化剂、稳定剂接着促进剂以及类似物。组成物的组分的组合可按任何所需次序进行。
更进一步为,在一个实例中,通过聚合第一化合物及第二化合物制得硅氧烷聚合物,其中第一化合物具有以下化学式:
SiR1 aR2 4-a
其中
a为1至3,
R1为反应性基团,且
R2为烷基或芳基,
且第二化合物具有以下化学式:
SiR3 bR4 cR5 4-(b+c)
其中
R3为交联官能基,
R4为反应性基团,且
R5为烷基或芳基,且
其中b=1至2,且c=1至(4-b)。
第一化合物可具有1至3个结合至化合物中的硅的烷基或芳基(R2)。不同烷基的组合、不同芳基的组合或烷基及芳基两者的组合为可能的。在烷基的情况下,烷基较佳含有1至18个,更佳1至14个且尤其更佳1至12个碳原子。预想较短烷基,诸如1至6个碳(例如2至6个碳原子)。烷基可与一或多个,较佳两个C1至C6烷基在α位置或β位置处分支。进一步为,烷基为含有1至6个碳原子的低碳数烷基,其视情况携有1至3个选自甲基及卤素的取代基。甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基以及第三丁基尤其更佳。环烷基也为可能的,如环己基、金刚烷基、降冰片烯或降冰片烷基。
若R2为芳基,则芳基可为苯基,其视情况在环上携有1至5个选自卤素、烷基或烯基的取代基,或萘基,其视情况在环结构上携有1至11个选自卤素烷基或烯基的取代基,所述取代基视情况经氟化(包含全氟化或部分氟化)。若芳基为多环芳基,则多环芳基可例如为蒽、萘、菲、并四苯,其视情况可携有1-8个取代基或也可视情况通过含有1至12个碳的烷基、烯基、炔基或芳基与硅原子“间隔开”。诸如苯基的单环结构也可以此方式与硅原子间隔开。
通过在第一化合物与第二化合物的间进行聚合反应(较佳碱催化的聚合反应)制得硅氧烷聚合物。如下文阐述的视情况存在的额外化合物可包含为聚合反应的一部分。
第一化合物可具有任何适合的反应性基团R1,诸如羟基、卤素、烷氧基、羧基、胺或酰氧基。若举例而言,第一化合物中的反应性基团为-OH基团,则第一化合物的更特定实例可包含硅烷二醇,尤其为诸如二苯基硅烷二醇、二甲基硅烷二醇、二异丙基硅烷二醇、二正丙基硅烷二醇、二正丁基硅烷二醇、二-第三丁基硅烷二醇、二异丁基硅烷二醇、苯基甲基硅烷二醇以及二环己基硅烷二醇。
第二化合物可具有任何适合的反应性基团R4,诸如羟基、卤素、烷氧基、羧基、胺或酰氧基,其可与第一化合物中的反应性基团相同或不同。在一个实例中,反应性基团在第一化合物或第二化合物(或任何参与聚合反应以形成硅氧烷聚合物的化合物-例如第三化合物等)中均不为-H,使得所得硅氧烷聚合物不存在任何或大体上任何直接结合至硅氧烷聚合物中的Si的H基团。基团R5若完全存在于第二化合物中,则独立地为烷基或芳基,诸如针对第一化合物中的基团R2。烷基或芳基R5可与第一化合物中的基团R2相同或不同。
第二化合物的交联反应性基团R3可为任何可通过酸、碱、自由基或热催化的反应交联的官能基。此等官能基可例如为任何环氧化物、环氧丙烷(oxetane)、丙烯酸酯、烯基、炔基或巯基。
在环氧基团的情况下,其可为具有三个可使用酸、碱以及热催化的反应交联的环原子的环醚。此等含有环氧化物的交联基团的实例为缩水甘油氧基丙基及(3,4-环氧环己基)乙基(仅举数例)。
在环氧丙烷基团的情况下,其可为具有四个可使用酸、碱以及热催化的反应交联的环原子的环醚。此类含有环氧丙烷的硅烷的实例包含3-(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(3-甲基-3-氧杂环丁基甲氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)丙基三甲氧基硅烷或3-(3-甲基-3-氧杂环丁基甲氧基)丙基三甲氧基硅烷(仅举数例)。
在烯基的情况下,此类基团可具有较佳2至18个、更佳2至14个且尤其更佳2至12个碳原子。烯系(也即,与双键键结的两个碳原子)基团较佳位于相对于分子中的Si原子的位置2或更高位置。分支链烯基较佳在α位置或β位置与一个且更佳两个C1至C6烷基、烯基或炔基、视情况存在的氟化或全氟化烷基、烯基或炔基分支。
在炔基的情况下,其可具有较佳2至18个、更佳2至14个且尤其更佳2至12个碳原子。炔系基团(也即,与参键键结的两个碳原子)较佳位于相对于分子中的si原子或M原子的位置2或更高位置。分支链炔基较佳在α位置或β位置与一个且更佳两个C1至C6烷基、烯基或炔基、视情况存在的全氟化烷基、烯基或炔基分支。
在巯基的情况下,其可为任何含有碳键结的硫氢基的有机硫化合物。含巯基的硅烷的实例为3-巯基丙基三甲氧基硅烷及3-巯基丙基三乙氧基硅烷。
第二化合物中的反应性基团可为烷氧基。烷氧基的烷基残基可为直链或分支链的。较佳地,烷氧基由具有1至6个碳原子的低碳数烷氧基(诸如甲氧基、乙氧基、丙氧基以及第三丁氧基)组成。第二化合物的特定实例为硅烷,尤其为诸如2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-(三甲氧基硅基)甲基丙烯酸丙酯、3-(三甲氧基硅基)丙烯酸丙酯、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷或3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
第三化合物可连同第一化合物及第二化合物提供以与其聚合。第三化合物可具有以下化学式:
SiR9 fR10 g
其中
R9为反应性基团,且
f=1至4,且其中
R10为烷基或芳基,且
g=4-f。
一个此类实例为四甲氧基硅烷。其他实例尤其包含苯基甲基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、丙基乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
尽管第一化合物及第二化合物的聚合可使用酸催化剂进行,碱催化剂为较佳的。用于第一化合物与第二化合物的间的碱催化的聚合的碱催化剂可为任何适合的碱性化合物。此等碱性化合物的实例尤其为任何胺,如三乙胺,及任何钡氢氧化物,如氢氧化钡、单水合氢氧化钡、八水合氢氧化钡。其他碱性催化剂包含氧化镁、氧化钙、氧化钡、氨、过氯酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾、咪唑或正丁胺。在一个特定实例中,碱催化剂为Ba(OH)2。可相对于在一起的第一化合物及第二化合物以小于0.5%的重量%,或以较低量,诸如以小于0.1%的重量%提供碱催化剂。
聚合可在熔融相或液体介质中进行。温度在约20℃到200℃,通常约25℃到160℃,尤其约40℃到120℃范围内。总体上,聚合在环境压力下进行且最大温度通过使用的任何溶剂的沸点设定。聚合可在回流条件下进行。其他压力及温度也为可能的。第一化合物与第二化合物的摩尔比可为95∶5至5∶95,尤其90∶10至10∶90,较佳80∶20至20∶80。在一较佳实例中,第一化合物与第二化合物(或第二化合物加上参与聚合反应的其他化合物-参见下文)的摩尔比为至少40∶60,或甚至45∶55或更高。
在一个实例中,第一化合物具有-OH基团作为反应性基团且第二化合物具有烷氧基作为反应性基团。较佳地,就添加的第一化合物的量而言,-OH基团的总数不大于第二化合物中的反应性基团(例如烷氧基)的总数,且较佳小于第二化合物中(或第二化合物加上与烷氧基一起添加的任何其他化合物,例如添加的四甲氧基硅烷或聚合反应中涉及的其他第三化合物(如本文所提及)中)的反应性基团的总数。在烷氧基数目超过羟基的情况下,所有或基本上所有-OH基团将反应且自硅氧烷移除,诸如甲醇(若烷氧基硅烷为甲氧基硅烷)、乙醇(若烷氧基硅烷为乙氧基硅烷)等。尽管第一化合物中的-OH基团的数目及第二化合物中的反应性基团(较佳除-OH基团以外)的数目可基本上相同,较佳的是第二化合物中的反应性基团的总数在数目上超过第一化合物中的-OH基团10%或更多,较佳25%或更多。在一些实施例中,第二化合物反应性基团的数目超过第一化合物-OH基团40%或更多,或甚至60%或更多,75%或更多,或高达100%或更多。在聚合的后移除甲醇、乙醇或聚合反应的其他副产物(取决于所选化合物),较佳在干燥腔室蒸发出。
获得的硅氧烷聚合物具有任何所需(重量平均)分子量,诸如500克/摩尔至100,000克/摩尔。分子量可在此范围的下端(例如500克/摩尔至10,000克/摩尔或更佳500克/摩尔至8,000克/摩尔)或有机硅氧烷材料的分子量可在此范围的上端(诸如10,000克/摩尔至100,000克/摩尔或更佳15,000克/摩尔至50,000克/摩尔)。可能需要将具有较低分子量的聚合物有机硅氧烷材料与具有较高分子量的有机硅氧烷材料混合。
可另外调节获得的聚合物的组成以达成在最终固化的后产生良好接着。此接着可在将与聚合物混合的填充剂或将涂覆聚合物的基板上。为达成良好接着,在聚合物制造期间使用具有良好接着特性的硅烷。具有极性基团(如羟基、环氧基、羧基、酸酐或胺基)的化合物为在各种基板上具有良好接着特性的硅烷的实例。
取决于聚合物的最终所需用途,获得的硅氧烷聚合物可接着与额外组分组合。较佳地,硅氧烷聚合物与填充剂组合以形成组成物,诸如具有平均粒度小于100微米,较佳小于50微米,包含小于20微米的粒子的粒状填充剂。额外组分可为组成物的一部分,诸如催化剂或固化剂、一或多种偶合剂、分散剂、抗氧化剂、稳定剂、接着促进剂和/或其他所需组分,其取决于硅氧烷材料的最终所需用途。在一个实例中,包含可将氧化表面还原为其金属形式的还原剂。还原剂可在粒子为具有表面氧化的金属粒子的情况下自粒子移除氧化,和/或自例如金属接合垫或已经氧化的其他金属或导电区域移除氧化,以改良硅氧烷粒子材料与其所沉积或接着的表面的间的电连接。还原剂或稳定剂可包含乙二醇、β-D-葡萄糖、聚环氧乙烷、甘油、1,2-丙二醇、N,N二甲基甲酰胺、聚-丙烯酸钠(PSA)、具有聚丙烯酸的β-环糊精、二羟基苯、聚乙烯醇、1,2-丙二醇、肼、硫酸肼、硼氢化钠、抗坏血酸、对苯二酚家族、五倍子酸、连苯三酚、乙二醛、乙醛、戊二醛、脂族二醛家族、三聚甲醛、锡粉、锌粉、甲酸。也可添加添加剂,诸如稳定剂,例如抗氧化剂,诸如艳佳诺克司(Irganox)(如下文中所提及)或二嗪衍生物。
交联硅或非硅类树脂及寡聚物可用于增强硅氧烷聚合物的间的交联。通过硅氧烷聚合物的官能性选择添加的交联寡聚物或树脂的官能性。若举例而言,在硅氧烷聚合物的聚合期间使用环氧类烷氧基硅烷,则可使用环氧官能性寡聚物或树脂。环氧寡聚物或树脂可为任何二官能性、三官能性、四官能性或更高官能性环氧寡聚物或树脂。此等环氧寡聚物或树脂的实例可为1,3-双2-(3,4-环氧环己基)乙基1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3-双环氧丙氧基丙基1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、己二酸双(3,4-环氧环己基甲基)酯、3,4-环氧基环己烷甲酸3,4-环氧环己基甲酯、1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、1,2-环己烷二甲酸二缩水甘油酯(仅举数例)。
添加至最终调配物的固化剂为可起始和/或加速硅氧烷聚合物中的官能基的固化过程的任何化合物。此等固化剂可为热和/或UV活化的(例如聚合反应经热活化的情况下的热酸或经UV活化的情况下的光引发剂)。如上所述的硅氧烷聚合物中的交联基团较佳为环氧化物、环氧丙烷、丙烯酸酯、烯基或炔基。基于硅氧烷聚合物中的交联基团选择固化剂。
在一个实施例中,用于环氧基及环氧丙烷基团的固化剂可选自显示经阻断或减少的活性的含氮固化剂,诸如一级胺和/或二级胺。定义“显示经阻断或减少的反应性的一级胺或二级胺”应意指由于化学或物理阻断而不能与树脂组分反应或仅具有与树脂组分反应的极低能力,但可在释放胺的后再生其反应性,例如通过在增加的温度下使其熔化、通过移除外鞘或涂层、通过压力或超音波或其他能量类型的作用,开始树脂组分的固化反应的彼等胺。
热可活化固化剂的实例包含至少一种有机硼烷或硼烷与至少一种胺的复合物。胺可为复合有机硼烷和/或硼烷且可在必要时解复合以释放有机硼烷或硼烷的任何类型。胺可包括多种结构,例如任何一级胺或二级胺或含有一级胺和/或二级胺的多元胺。有机硼烷可选自烷基硼烷。此等热尤其更佳硼烷的实例为三氟化硼。适合的胺/(有机)硼烷复合物购自诸如金氏工业(King Industries)、空气产品(Air products)以及ATO技术公司(ATO-Tech)的商业来源。
用于环氧基的其他热活化固化剂为热酸产生剂,其可在高温下释放强酸以催化环氧基的交联反应。此等热酸产生剂可例如为具有BF4 -、PF6 -、SbF6 -、CF3SO3 -以及(C6F5)4B-型复合阴离子的任何鎓盐,如硫鎓盐及碘鎓盐。此等热酸产生剂的商业实例为金氏工业制造的K-PURE CXC-1612及K-PURE CXC-1614。
另外,就含有聚合物的环氧化物和/或环氧丙烷而言,可使用经设计以参与或促进接着剂调配物的固化的固化剂、共固化剂、催化剂、引发剂或其他添加剂,如酸酐、胺、咪唑、硫醇、羧酸、酚、二氰二胺、脲、肼、酰肼、胺基-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、四级铵盐、四级鏻盐、三芳基硫鎓盐、二芳基碘鎓盐、重氮盐以及类似物。
对于丙烯酸酯,烯基及炔基交联基团固化剂可为热或UV活化的。热活化的实例为过氧化物及偶氮化合物。过氧化物为含有不稳定氧-氧单键的化合物,所述单键易于经由溶血性裂解拆分成反应性自由基。偶氮化合物具有可分解为氮气及两个有机自由基的R-N=N-R官能基。在此两种情况下,自由基均可催化丙烯酸酯、烯基及炔基键的聚合。过氧化物及偶氮化合物的实例为二-第三丁基过氧化物、2,2-双(第三丁基过氧基)丁烷、过乙酸第三丁酯、2,5-二(第三丁基过氧基)-2,5-二甲基-3-己炔、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二-第三戊基过氧化物、过氧基苯甲酸第三丁酯、4,4′-偶氮双(4-氰基戊酸)、2,2′-偶氮双(2-甲脒基丙烷)二盐酸盐、二苯基二氮烯、偶氮二甲酸二乙酯以及1,1′-偶氮双(环己烷甲腈)(仅举数例)。
光引发剂为当暴露于光时分解为自由基且因此可促进丙烯酸酯、烯基以及炔基化合物的聚合的化合物。此等光引发剂的商业实例为由巴斯夫(BASF)制造的艳佳固(Irgacure)149、艳佳固184、艳佳固369、艳佳固500、艳佳固651、艳佳固784、艳佳固819、艳佳固907、艳佳固1700、艳佳固1800、艳佳固1850、艳佳固2959、艳佳固1173、艳佳固4265。
将固化剂并入至系统的一种方法为将固化剂或可充当固化剂的官能基附接至硅烷单体。因此,固化剂将加速硅氧烷聚合物的固化。附接至硅烷单体的此等种类的固化剂的实例为γ-咪唑基丙基三乙氧基硅烷、γ-咪唑基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-(三乙氧基硅基)丙基丁二酸酐、3-(三甲氧基硅基)丙基丁二酸酐、3-胺基丙基三甲氧基硅烷以及3-胺基丙基三乙氧基硅烷(仅举数例)。
接着促进剂可为组成物的一部分且可为可增强固化产品与已涂覆产品的表面的间的接着的任何适合的化合物。最常用的接着促进剂为官能性硅烷,其中包含烷氧基硅烷及1至3个官能基。用于晶粒附接产物中的接着促进剂的实例可为辛基三乙氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷、氰基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-(三甲氧基硅基)甲基丙烯酸丙酯、3-(三甲氧基硅基)丙烯酸丙酯、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷或3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
形成的聚合硅氧烷将具有[Si-O-Si-O]n重复主链,其上的有机官能基取决于含硅起始物质。然而,也有可能达成[Si-O-Si-C]n或甚至[Si-O-Me-O]n(其中Me为金属)主链。
为了获得[Si-O-Si-C]主链,具有下式的化学品:
R2 3-aR1 aSiR11SiR1 bR2 3-b
其中
a为1至3,
b为1至3,
R1为如上文解释的反应性基团,
R2为烷基、烯基、炔基、醇、羧酸、二羧酸、芳基、聚芳基、多环烷基、杂环脂族基、杂环状芳族基且
R11独立地为烷基或芳基,
或其分子量小于1000克/摩尔的寡聚物,
可与如上所述的第一化合物、第二化合物以及第三化合物或此等的任何组合一起聚合。
此等化合物的实例为1,2-双(二甲基羟基硅烷基)乙烷、1,2-双(三甲氧基硅烷基)乙烷、1,2-双(二甲氧基甲基硅烷基)乙烷、1,2-双(甲氧基二甲基硅烷基)乙烷、1,2-双(三乙氧基硅烷基)乙烷、1,3-双(二甲基羟基硅烷基)丙烷、1,3-双(三甲氧基硅烷基)丙烷、1,3-双(二甲氧基甲基硅烷基)丙烷、1,3-双(甲氧基二甲基硅烷基)丙烷、1,3-双(三乙氧基硅烷基)丙烷、1,4-双(二甲基羟基硅烷基)丁烷、1,4-双(三甲氧基硅烷基)丁烷、1,4-双(二甲氧基甲基硅烷基)丁烷、1,4-双(甲氧基二甲基硅烷基)丁烷、1,4-双(三乙氧基硅烷基)丁烷、1,5-双(二甲基羟基硅烷基)戊烷、1,5-双(三甲氧基硅烷基)戊烷、1,5-双(二甲氧基甲基硅烷基)戊烷、1,5-双(甲氧基二甲基硅烷基)戊烷、1,5-双(三乙氧基硅烷基)戊烷、1,6-双(二甲基羟基硅烷基)己烷、1,6-双(三甲氧基硅烷基)己烷、1,6-双(二甲氧基甲基硅烷基)己烷、1,6-双(甲氧基二甲基硅烷基)己烷、1,6-双(三乙氧基硅烷基)己烷、1,4-双(三甲氧基硅烷基)苯、双(三甲氧基硅烷基)萘、双(三甲氧基硅烷基)蒽、双(三甲氧基硅烷基)菲、双(三甲氧基硅烷基)降冰片烯、1,4-双(二甲基羟基硅烷基)苯、1,4-双(甲氧基二甲基硅烷基)苯以及1,4-双(三乙氧基硅基)苯(仅举数例)。
在一个实施例中,为了获得[Si-O-Si-C]主链,具有下式的化合物
R5 3-(c+d)R4 dR3 cSiR11SiR3 eR4 fR5 3-(e+f)
其中
R3为交联官能基,
R4为反应性基团,且
R5为烷基、烯基、炔基、醇、羧酸、二羧酸、芳基、聚芳基、多环烷基、杂环脂族基、杂环芳族基,
R12独立地为烷基或芳基,且其中
c=1至2,d=1至(3-c),e=1至2,且f=1至(3-e),
或其分子量小于1000克/摩尔的寡聚物,与本文中如所提及的第一化合物、第二化合物、第三化合物或此等的任何组合一起聚合。
此等化合物的实例为1,2-双(乙烯基二甲氧基硅烷基)乙烷、1,2-双(乙炔基二甲氧基硅烷基)乙烷、1,2-双(乙炔基二甲氧基)乙烷、1,2-双(3-缩水甘油氧基丙基二甲氧基硅烷基)乙烷、1,2-双[2-(3,4-环氧环己基)乙基二甲氧基硅烷基]乙烷、1,2-双(甲基丙烯酸丙酯二甲氧基硅烷基)乙烷、1,4-双(乙烯基二甲氧基硅烷基)苯、1,4-双(乙炔基二甲氧基硅烷基)苯、1,4-双(乙炔基二甲氧基硅烷基)苯、1,4-双(3-缩水甘油氧基丙基二甲氧基硅烷基)苯、1,4-双[2-(3,4-环氧环己基)乙基二甲氧基硅烷基]苯、1,4-双(甲基丙烯酸丙酯二甲氧基硅烷基)苯(仅举数例)。
在一个实施例中,具有以下分子式的硅氧烷单体
R1 aR2 bR3 3-(a+b)Si-O-SiR2 2-O-Si R1 aR2 bR3 3-(a+b)
其中
R1为如上文解释的反应性基团,
R2为如上文解释的烷基或芳基,
R3为如上文解释的交联官能基,且
a=0至3,b=0至3,
与先前提及的硅烷聚合或作为添加剂添加至最终调配物。
此等化合物的实例为1,1,5,5-四甲氧基-1,5-二甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、1,1,5,5-四甲氧基-1,3,3,5-四苯基三硅氧烷、1,1,5,5-四乙氧基-3,3-二苯基三硅氧烷、1,1,5,5-四甲氧基-1,5-二乙烯基-3,3-二苯基三硅氧烷、1,1,5,5-四甲氧基-1,5-二甲基-3,3-二异丙基三硅氧烷、1,1,1,5,5,5-六甲氧基-3,3-二苯基三硅氧烷、1,5-二甲基-1,5-二乙氧基-3,3-二苯基三硅氧烷、1,5-双(巯基丙基)-1,1,5,5-四甲氧基-3,3-二苯基三硅氧烷、1,5-二乙烯基-1,1,5,5-四甲氧基-3-苯基-3-甲基三硅氧烷、1,5-二乙烯基-1,1,5,5-四甲氧基-3-环己基-3-甲基三硅氧烷、1,1,7,7-四甲氧基-1,7-二乙烯基-3,3,5,5-四甲基四硅氧烷、1,1,5,5-四甲氧基-3,3-二甲基三硅氧烷、1,1,7,7-四乙氧基-3,3,5,5-四甲基四硅氧烷、1,1,5,5-四乙氧基-3,3-二甲基三硅氧烷、1,1,5,5-四甲氧基-1,5-[2-(3,4-环氧环己基)乙基]-3,3-二苯基三硅氧烷、1,1,5,5-四甲氧基-1,5-(3-缩水甘油氧基丙基)-3,3-二苯基三硅氧烷、1,5-二甲基-1,5-二甲氧基-1,5-2-(3,4-环氧环己基)乙基]-3,3-二苯基三硅氧烷、1,5-二甲基-1,5-二甲氧基-1,5-(3-缩水甘油氧基丙基)-3,3-二苯基三硅氧烷(仅举数例)。
添加至组成物(在聚合如上文所指出的硅氧烷材料的后)的添加剂可为具有下式的硅烷化合物:
R1 aR2 bSiR3 4-(a+b)w
其中
R1为反应性基团,如羟基、烷氧基或乙酰氧基,
R2为烷基或芳基,
R3为交联化合物,如环氧基、环氧丙烷、烯基、丙烯酸酯或炔基,
a=0至1且b=0至1。
此类添加剂的实例为三-(3-缩水甘油氧基丙基)苯基硅烷、三-[2-(3,4-环氧环己基)乙基]苯基硅烷、三-(3-甲基丙烯酰氧基)苯基硅烷、三-(3-丙烯酰氧基)苯基硅烷、四-(3-缩水甘油氧基丙基)硅烷、四-[2-(3,4-环氧环己基)乙基]硅烷、四-(3-甲基丙烯酰氧基)硅烷、四-(3-丙烯酰氧基)硅烷、三-(3-缩水甘油氧基丙基)对甲苯基硅烷、三-[2-(3,4-环氧环己基)乙基]对甲苯基硅烷、三-(3-甲基丙烯酰氧基)对甲苯基硅烷、三-(3-丙烯酰氧基)对甲苯基硅烷、三-(3-缩水甘油氧基丙基)羟基硅烷、三-[2-(3,4-环氧环己基)乙基]羟基硅烷、三-(3-甲基丙烯酰氧基)羟基硅烷、三-(3-丙烯酰氧基)羟基硅烷。
添加剂也可为任何有机或硅酮聚合物,其可与主要聚合物基质反应或可不与主要聚合物基质反应,因此充当塑化剂、软化剂或基质改质剂,如硅酮。添加剂也可为无机聚缩合物,诸如SiOx、TiOx、AlOx、TaOx、HfOx、ZrOx、SnOx、聚硅氮烷。
粒状填充剂可为导电材料,诸如碳黑、石墨、石墨烯、金、银、铜、铂、钯、镍、铝、镀银铜、镀银铝、铋、锡、铋-锡合金、镀银纤维、镀镍铜、镀银及镍的铜、镀金铜、镀金及镍的铜,或其可为镀金、银-金、银、镍、锡、铂、钛的聚合物,诸如聚丙烯酸酯、聚苯乙烯或硅酮,但不限于此。填充剂也可为半导体材料,诸如硅、n型或p型掺杂硅、GaN、InGaN、GaAs、InP、SiC,但不限于此。此外,填充剂可为量子点或表面电浆子粒子或磷光体粒子。其他半导体粒子或量子点,诸如Ge、GaP、InAs、CdSe、ZnO、ZnSe、TiO2、ZnS、CdS、CdTe等也为可能的。
填充剂可为粒子,其为任何适合的金属粒子或半金属粒子,诸如选自金、银、铜、铂、钯、铟、铁、镍、铝、碳、钴、锶、锌、钼、钛、钨、镀银铜、镀银铝、铋、锡、铋-锡合金、镀银纤维或此等物质的合金或组合。预想为过渡金属粒子(无论前过渡金属或后过渡金属)的金属粒子,如同半金属及类金属一样。预想半金属或类金属粒子,诸如砷、锑、碲、锗、硅以及铋。
或者,其可为不导电材料,诸如二氧化硅、石英、氧化铝、氮化铝、涂布有二氧化硅的氮化铝、硫酸钡、三水合氧化铝、氮化硼等。填充剂可为粒子或薄片形式,且可为微米尺寸或纳米尺寸。填充剂可包括为金属或半金属的氮化物、氮氧化物、碳化物以及碳氧化物的陶瓷化合物粒子。进一步为,填充剂可为粒子,所述粒子为硅、锌、铝、钇、镱、钨、钛硅、钛、锑、钐、镍、镍钴、钼、镁、锰、镧系元素、铁、铟锡、铜、钴铝、铬、铯或钙的氧化物的陶瓷粒子。也可能的为包括碳的粒子且选自碳黑、石墨、石墨烯、金刚石、碳氮化硅、碳氮化钛、碳纳米芽(nanobud)以及碳纳米管。填充剂的粒子可为碳化物粒子,诸如碳化铁、碳化硅、碳化钴、碳化钨、碳化硼、碳化锆、碳化铬、碳化钛或碳化钼。粒子可替代地为氮化物粒子,诸如氮化铝、氮化钽、氮化硼、氮化钛、氮化铜、氮化钼、氮化钨、氮化铁、氮化硅、氮化铟、氮化镓或氮化碳。
取决于最终应用,可使用任何适合尺寸的粒子。在许多情况下,使用平均粒度小于100微米,且较佳小于50微米或甚至20微米的小粒子。也预想亚微米粒子,诸如小于1微米,或例如1纳米至500纳米,诸如小于200纳米,诸如1纳米至100纳米,或甚至小于10纳米的彼等。在其他实例中,提供平均粒度为5纳米至50纳米、或15纳米至75纳米、小于100纳米或50纳米至500纳米的粒子。并非细长,例如大体上球形或正方形的粒子,或具有扁平盘形外观(具有平滑边缘或粗糙边缘)的薄片为可能的,如同细长晶须、圆筒、导线以及其他细长粒子,诸如具有5∶1或更大,或10∶1或更大的纵横比的粒子。具有极高纵横比的极细长粒子,诸如纳米线及纳米管也为可能的。纳米线或纳米管的高纵横比可为25∶1或更大、50∶1或更大或甚至100∶1或更大。纳米线或纳米管的平均粒度是参考最小尺寸(宽度或直径),因为长度可相当长,甚至达至几公分长。如本文所用,术语平均粒度”是指50体积%的粒子的直径小于所述值的累积体积分布曲线处的D50值。
粒子可为如本文中他处所提及的粒子的混合物,其中平均粒度大于200纳米的第一组粒子与平均粒度小于200纳米的第二组粒子一起提供,例如其中第一组的平均粒度大于500纳米且第二组的平均粒度小于100纳米(例如第一组的平均粒度大于1微米,第二组的粒度小于50纳米,或甚至小于25纳米)。较小粒子的熔点低于较大粒子的熔点,且较小粒子在小于具有加大微米尺寸的相同材料的粒子或质量的温度下熔融或烧结。在一个实例中,较小粒子的平均粒度小于1微米且在小于相同材料的总体温度的温度下熔融或烧结。取决于所选粒子材料及平均粒度,熔化及烧结温度将不同。
作为一个实例,极小银纳米粒子可在低于120℃下熔融,且在甚至更低温度下烧结。因此,必要时,较小粒子的熔化或烧结温度可等于或低于聚合物固化温度,以在硅氧烷聚合物材料的完全交联及固化的前形成将较大粒子连接在一起的熔化或烧结粒子的网。在一个实例中,较小粒子在低于130℃,例如低于120℃的温度下与较大粒子一起熔化或烧结,或甚至在低于110℃下烧结,而硅氧烷材料在较高温度下经历实质性交联,例如在低于110℃下实质性烧结或熔化,但在高于110℃下实质性聚合(或例如在低于120℃(或130℃)下实质性烧结或熔化,但在高于120℃(或130℃)下实质性聚合)。较小粒子在硅氧烷材料的实质性聚合的前的烧结或熔化允许形成的金属“网格”具有较大互连性,其增加固化层所述最终导电性。较小粒子的实质性烧结或熔化的前的实质性聚合减小形成的金属“网格”的量且降低最终固化层的导电性。当然,也有可能仅提供较小平均粒度(例如亚微米尺寸)的粒子其仍可达成相比于相同块体(或例如平均粒度大于1微米的相同粒子)的较低烧结点及熔点的效益。
为了增强与填充剂及硅氧烷聚合物的偶合,可使用偶合剂。此偶合剂将增加填充剂与聚合物的间的接着且因此可增加最终产物的导热性和/或导电性。偶合剂可为任何具有下式的硅烷单体:
R13 hR14 iSiR15 j
其中
R13为反应性基团,如卤素、羟基、烷氧基、乙酰基或乙酰氧基,
R14为烷基或芳基,且
R15为包含如环氧基、酸酐、氰基、环氧丙烷、胺、巯基、烯丙基、烯基或炔基的官能基,
h=0至4,i=0至4,j=0至4且h+i+j=4。
偶合剂可在制备最终产物时直接与填充剂、硅氧烷聚合物、固化剂以及添加剂混合或填充剂粒子可在其与粒子混合的前通过偶合剂处理。
若粒子在用于最终调配物的前以偶合剂处理,则可使用不同方法,如自醇溶液沉积、自水溶液沉积、大量沉积至填充剂上以及无水液相沉积。在自醇溶液沉积中,制备醇/水溶液且将溶液pH调节至略微酸性(pH 4.5-5.5)。将硅烷添加至此溶液且混合几分钟以允许部分水解。接着,添加填充剂粒子且持续不同时间段自室温至回流温度混合溶液。在混合的后,过滤粒子,用乙醇冲洗且在烘箱中干燥以通过偶合剂获得表面处理的粒子。自水溶液沉积类似于自醇溶液沉积,但使用纯水而非醇作为溶剂。若使用非胺官能化,则通过酸再次调节pH。在将粒子与水/硅烷混合物混合的后,过滤粒子,冲洗且干燥。
大量沉积方法为硅烷偶合剂与溶剂在无任何水或pH调节的情况下混合的方法。使用如喷涂的不同方法使填充剂粒子涂布有硅烷醇溶液且接着在烘箱中干燥。
在无水液相沉积中,硅烷与如甲苯、四氢呋喃或烃的有机溶剂混合,填充剂粒子在此溶液中回流且通过真空或过滤移除额外溶剂。粒子也可随后在烘箱中干燥,但由于回流条件下粒子与填充剂的间的直接反应,其有时不需要。
此类硅烷偶合剂的实例为双(2-羟乙基)-3-胺基丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、3-胺基丙基三甲氧基硅烷、(N-三甲氧基硅烷基丙基)聚乙二亚胺、三甲氧基硅烷基丙基二伸乙基三胺、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、1-三甲氧基硅基-2(对,间氯甲基)苯乙烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、异氰酸丙酯三乙氧基硅烷、双[3-(三乙氧基硅基)丙基]四硫化物、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(二苯膦基)乙基三乙氧基硅烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氮烷、六甲基二硅氮烷、3-(N-苯乙烯基甲基-2-胺基乙胺基)丙基三甲氧基硅烷、N-(三乙氧基硅烷基丙基)脲、1,3-二乙烯基四甲基二硅氮烷、乙烯基三乙氧基硅烷以及乙烯基三甲氧基硅烷(仅举数例)。
取决于添加的粒子的类型,硅氧烷-粒子固化最终产物可为热传导层或膜,诸如在最终热固化或UV固化的后具有大于0.5瓦/米·开尔文(kelvin)(W/(m·K))的热导率。取决于选择的粒子的类型,较高热导率材料为可能的。硅氧烷组成物中的金属粒子可产生热导率大于2.0瓦/米·开尔文,诸如大于4.0瓦/米·开尔文或甚至大于10.0瓦/米·开尔文的固化最终膜。取决于最终应用,可能需要更高的热导率,诸如大于50.0瓦/米·开尔文,或甚至大于100.0瓦/米·开尔文。然而,在其他应用中,可选择粒子以在必要时产生具有低热导率的材料。
另外,必要时,最终固化产物可具有低电阻率,诸如小于1×10-3Ω·m,较佳小于1×10-5Ω·m,且更佳1×10-7Ω·m。另外,沉积薄膜的薄层电阻较佳小于100000,更佳小于10000。然而,材料的多种所需最终用途可具有高电阻率。
在一些情况下,特别是组成物将应用于需要光学特征的装置中时,尽管在一些情况下可能需要最终固化硅氧烷具有光学吸收特性,更可能的是材料将合意地高度透射可见光谱内(或操作最终装置的光谱内)的光,或将合意地高度反射可见光谱内(或操作装置的光谱内)的光。作为透明材料的实例,厚度为1微米至50微米的最终固化层将透射至少85%的垂直入射至其的可见光,或较佳透射至少90%,更佳至少92.5%且最佳至少95%。
作为反射层的实例,最终固化层可反射至少85%入射至其的光,较佳反射至少95%以90度的角入射至其的光。
本发明的材料也可含有稳定剂和/或抗氧化剂。添加此等化合物以保护材料免于由通过诸如热、光或来自原料的残余催化剂的物质诱导的与氧气的反应而引起的降解。
本文中可适用的稳定剂或抗氧化剂为高分子量受阻酚及多官能性酚,诸如含硫及磷的酚。受阻酚已为本领域的技术人员所熟知,且可表征为也含有与其酚类羟基非常接近的立体大型(sterically bulky)自由基的酚类化合物。的进一步为,第三丁基一般在相对于酚类羟基的至少一个邻位取代至苯环上。羟基附近的此等立体大型经取代自由基的存在用以延缓其拉伸频率,且相应地延缓其反应性;此位阻因此提供具有其稳定特性的酚类化合物。代表性受阻酚包含:1,3,5-三甲基-2,4,6-三-(3,5-二-第三丁基-4-羟基苯甲基)-苯;四-3(3,5-二-第三丁基-4-羟基苯基)-丙酸异戊四醇酯;3(3,5-二-第三丁基-4-羟基苯基)-丙酸正十八烷酯;4,4′-亚甲基双(2,6-第三丁基-酚);4,4′-硫基双(6-第三丁基邻甲酚);2,6-二-第三丁基酚;6-(4-羟基苯氧基)-2,4-双(正辛基-硫基)-1,3,5三嗪;3,5-二-第三丁基-4-羟基-苯甲酸二正辛硫基)乙酯;以及山梨糖醇六[3-(3,5-二-第三丁基-4-羟基-苯基)-丙酸酯]。抗氧化剂的商业实例为例如由巴斯夫制造的艳佳诺克司1035、艳佳诺克司1010、艳佳诺克司1076、艳佳诺克司1098、艳佳诺克司3114、艳佳诺克司PS800、艳佳诺克司PS802、艳佳诺克司168。
取决于产物的最终用途,硅氧烷聚合物与填充剂的间的重量比在100∶0至5∶95的间。硅氧烷聚合物与交联硅或非硅类树脂或寡聚物的间的比率在100∶0至75∶25的间。计算自硅氧烷聚合物量的固化剂的量为0.1%至20%。基于调配物的总量的接着促进剂的量为0至10%。基于调配物的总重量的抗氧化剂的量为0至5%。
硅氧烷-粒子组成物可用于多个领域。其可用作电子学或光电子学封装、LED及OLED前端及后端处理、3D、光伏打及显示器金属化、替代例如半导体封装中的焊料凸块的焊接、印刷电子装置、OLED低功函数阴极油墨、ITO更换油墨、金属网格及其他电极、高解析度光伏打糊、LMO阴极糊、光伏打、功率电子装置及EMI、触控感测器及其他显示器、热或UV可固化密封剂或介电质中的接着剂或密封剂(仅举数例)。
取决于固化机制及催化剂活化的类型,最终调配物通常通过加热材料至较高温度固化。举例而言,若使用热酸产生剂,则将材料置于烘箱中特定时段。也可能的为通过电磁辐射,诸如UV光固化。
由聚合第一化合物及第二化合物形成的硅氧烷聚合物的分子量为约300克/摩尔至10,000克/摩尔,较佳约400克/摩尔至5000克/摩尔,且更佳约500克/摩尔至2000克/摩尔。聚合物与任何所需尺寸的粒子组合,平均粒度较佳小于100微米,更佳小于50微米,或甚至小于20微米。硅氧烷聚合物以10%至90%的重量%添加,且粒子以1%至90%的重量%添加。若硅氧烷材料的最终用途需要光学透明度,则粒子可为以较低重量%,诸如1重量%至20重量%添加的陶瓷粒子。若需要导电性时,诸如在半导体封装中使用硅氧烷材料,则粒子可为以60重量%至95重量%添加的金属粒子。
进行第一化合物及第二化合物的聚合,且粒子与其混合以形成粘度为50兆帕-秒至100,000兆帕-秒,较佳1000兆帕-秒至75,000兆帕-秒且更佳5000兆帕-秒至50,000兆帕-秒的粘滞流体。粘度可通过粘度计,诸如布氏(Brookfield)粘度计或科尔-帕默(Cole-Parmer)粘度计量测,所述粘度计旋转流体样品中的圆盘或圆筒且量测克服针对诱导运动的粘滞抗性所需的扭矩。可以任何所需速率,诸如1rpm至30rpm,较佳5rpm,且较佳在材料在25℃下量测的情况下旋转。
在聚合的后,可添加任何额外所需组分至组成物,诸如粒子、偶合剂、固化剂等。组成物以可无需冷却或冷冻而在环境温度下运送的容器中的粘滞材料形式运送给客户。作为最终产物,材料可应用于上文所提及的多种用途中,通常经热固化或UV固化以形成固体固化聚合硅氧烷层。
如本文中所揭示的组成物较佳无任何实质性溶剂。可临时添加溶剂,诸如用于将固化剂或其他添加剂与聚合粘滞材料混合。在此情况下,例如固化剂与溶剂混合以形成可随后与粘滞硅氧烷聚合物混合的流体材料。然而,由于需要将大体上无溶剂的组成物运送给客户,及随后应用于客户装置上,在干燥腔室中移除已临时添加的溶剂。然而,尽管组成物大体上不含溶剂,可能存在不能够在干燥过程期间移除的痕量残留溶剂。通过减少最终固化过程期间的收缩以移除此溶剂,有助于本文所揭示的组成物的沉积,在装置使用期限期间内随时间推移使收缩最小化,并在装置使用期限期间内有助于材料的热稳定性。
知道组成物的最终应用、组成物的所需粘度以及待包含的粒子,有可能精细调整硅氧烷聚合物(起始化合物、分子量、粘度等),以使得当并入具有粒子及其他组分的组成物中时,达成在后续传递给客户方面的所需最终特性。由于组成物的稳定性,有可能无需分子量或粘度的任何实质性改变而在环境温度下运送组成物,即使在制造后一周或甚至一个月至客户最终使用时也是如此。
实例
以下硅氧烷聚合物实例以说明方式给出且不意欲为限制性的。
通过布氏粘度计(主轴14)量测硅氧烷聚合物的粘度。通过安捷伦(Agilent)GPC量测聚合物的分子量。
硅氧烷聚合物i:以二苯基硅烷二醇(60克,45摩尔%)、2-(3,4-环氧环己基)乙基]三甲氧基硅烷(55.67克,36.7摩尔%)以及四甲氧基硅烷(17.20克,18,3摩尔%)填充具有搅拌棒及回流冷凝器的500毫升圆底烧瓶。烧瓶在氮气氛围下加热至80℃且将0.08克溶解于1毫升甲醇中的单水合氢氧化钡逐滴添加至硅烷的混合物中。在二苯基硅烷二醇与烷氧基硅烷反应期间在80℃下搅拌硅烷混合物30分钟。在30分钟之后,在真空下蒸发出形成的甲醇。硅氧烷聚合物的粘度为1000mPas且Mw为1100。
硅氧烷聚合物ii:以二苯基硅烷二醇(30克,45摩尔%)、2-(3,4-环氧环己基)乙基]三甲氧基硅烷(28.1克,37摩尔%)以及二甲基二甲氧基硅烷(6.67克,18摩尔%)填充具有搅拌棒及回流冷凝器的250毫升圆底烧瓶。烧瓶在氮气氛围下加热至80℃且将0.035克溶解于1毫升甲醇中的单水合氢氧化钡逐滴添加至硅烷的混合物中。在二苯基硅烷二醇与烷氧基硅烷反应期间在80℃下搅拌硅烷混合物30分钟。在30分钟之后,在真空下蒸发形成的甲醇。硅氧烷聚合物的粘度为2750mPas且Mw为896。
硅氧烷聚合物iii:以二苯基硅烷二醇(24.5克,50摩尔%)、2-(3,4-环氧环己基)乙基]三甲氧基硅烷(18.64克,33.4摩尔%)以及四甲氧基硅烷(5.75克,16.7摩尔%)填充具有搅拌棒及回流冷凝器的250毫升圆底烧瓶。烧瓶在氮气氛围下加热至80℃且将0.026克溶解于1毫升甲醇中的单水合氢氧化钡逐滴添加至硅烷的混合物中。在二苯基硅烷二醇与烷氧基硅烷反应期间在80℃下搅拌硅烷混合物30分钟。在30分钟之后,在真空下蒸发形成的甲醇。硅氧烷聚合物的粘度为7313mPas且Mw为1328。
硅氧烷聚合物iv:以二苯基硅烷二醇(15克,50摩尔%)、2-(3,4-环氧环己基)乙基]三甲氧基硅烷(13.29克,38.9摩尔%)以及双(三甲氧基硅基)乙烷(4.17克,11.1摩尔%)填充具有搅拌棒及回流冷凝器的250毫升圆底烧瓶。烧瓶在氮气氛围下加热至80℃且将0.0175克溶解于1毫升甲醇中的单水合氢氧化钡逐滴添加至硅烷的混合物中。在二苯基硅烷二醇与烷氧基硅烷反应期间在80℃下搅拌硅烷混合物30分钟。在30分钟之后,在真空下蒸发形成的甲醇。硅氧烷聚合物的粘度为1788mPas且Mw为1590。
硅氧烷聚合物v:以二苯基硅烷二醇(15克,45摩尔%)、2-(3,4-环氧环己基)乙基]三甲氧基硅烷(13.29克,35摩尔%)以及乙烯基三甲氧基硅烷(4.57克,20摩尔%)填充具有搅拌棒及回流冷凝器的250毫升圆底烧瓶。烧瓶在氮气氛围下加热至80℃且将0.018克溶解于1毫升甲醇中的单水合氢氧化钡逐滴添加至硅烷的混合物中。在二苯基硅烷二醇与烷氧基硅烷反应期间在80℃下搅拌硅烷混合物30分钟。在30分钟之后,在真空下蒸发出形成的甲醇。硅氧烷聚合物的粘度为1087mPas且Mw为1004。
硅氧烷聚合物vi:以二异丙基硅烷二醇(20.05克,55.55摩尔%)、2-(3,4-环氧环己基)乙基]三甲氧基硅烷(20.0克,33.33摩尔%)以及双(三甲氧基硅基)乙烷(7.3克,11.11摩尔%)填充具有搅拌棒及回流冷凝器的250毫升圆底烧瓶。烧瓶在氮气氛围下加热至80℃且将0.025克溶解于1毫升甲醇中的单水合氢氧化钡逐滴添加至硅烷的混合物中。在二苯基硅烷二醇与烷氧基硅烷反应期间在80℃下搅拌硅烷混合物30分钟。在30分钟之后,在真空下蒸发出形成的甲醇。.硅氧烷聚合物的粘度为150mPas且Mw为781。
硅氧烷聚合物vii:以二异丁基硅烷二醇(18.6克,60摩尔%)及2-(3,4-环氧环己基)乙基]三甲氧基硅烷(17.32克,40摩尔%)填充具有搅拌棒及回流冷凝器的250毫升圆底烧瓶。烧瓶在氮气氛围下加热至80℃且将0.019克溶解于1毫升甲醇中的单水合氢氧化钡逐滴添加至硅烷的混合物中。在二苯基硅烷二醇与烷氧基硅烷反应期间在80℃下搅拌硅烷混合物30分钟。在30分钟之后,在真空下蒸发出形成的甲醇。硅氧烷聚合物的粘度为75mPas且Mw为710。
组成物实例:
以下组成物实例以说明方式给出且不意欲为限制性的。
比较例1,银填充接着剂:使用高剪切混合器将硅氧烷聚合物(18.3克,18.3%)、平均尺寸(D50)为4微米的银片(81克,81%)、3-甲基丙烯酸酯基丙基三甲氧基硅烷(0.5克,0.5%)以及金氏工业K-PURE CXC-1612热酸产生剂(0.2%)混合在一起。
比较例2,氧化铝填充接着剂:使用三辊研磨机将硅氧烷聚合物(44.55克,44.45%)、平均尺寸(D50)为0.9微米的氧化铝(53克,53%)、3-甲基丙烯酸酯基丙基三甲氧基硅烷(1克,1%)、艳佳诺克司1173(1克,1%)以及金氏工业K-PURE CXC-1612热酸产生剂(0.45克,0.45%)混合在一起。
比较例3,BN填充接着剂:使用三辊研磨机将硅氧烷聚合物(60克,60%)、平均尺寸(D50)为15微米的氮化硼薄片(35克,35%)、艳佳诺克司1173(1.3克,1.3%)、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(3.4克,3.4%)以及金氏工业K-PURE CXC-1612热酸产生剂(0.3克,0.3%)混合在一起。
比较例4,半透明材料:使用三辊研磨机将硅氧烷聚合物(92.5克,92.5%)、平均尺寸(D50)为0.007微米的烟雾状二氧化硅(5克,5%)、艳佳诺克司1173(2克,2%)以及金氏工业K-PURE CXC-1612热酸产生剂(0.5克,0.5%)混合在一起。
比较例5,金刚石填充:使用三辊研磨机将硅氧烷聚合物(97.5克,97.5%)、平均尺寸(D50)为0.500微米的亚微米金刚石粒子(18克,18%)、艳佳诺克司1173(2克,2%)以及金氏工业K-PURE CXC-1612热酸产生剂(0.5克,0.5%)混合在一起。
考虑到揭示的方法及材料,形成稳定组成物。组成物可有一部分为具有[-Si-O-Si-O]n重复主链的硅氧烷聚合物,所述主链上具有烷基或芳基,且所述主链上具有官能性交联基团,且有另一部分为与硅氧烷材料混合的粒子,其中所述粒子的平均粒度小于100微米,所述粒子为任何适合的粒子,诸如金属、半金属、半导体或陶瓷粒子。运送给客户的组成物可具有300克/摩尔至10,000克/摩尔的分子量,及在5rpm粘度计下1000兆帕-秒至75000兆帕-秒的粘度。
粘滞(或液体)硅氧烷聚合物大体上不含-OH基团,因此提供延长的存放期,且允许必要时在环境温度下储存或运送。较佳地,硅氧烷材料不具有可自FTIR分析侦测的-OH峰。形成的硅氧烷材料的稳定性增加以允许在使用之前储存,其中在储存期间粘度(交联)的增加幅度最小,诸如在室温下储存2周时段小于25%,较佳经2周时段小于15%,且更佳小于10%。另外,储存、运送以及随后由客户应用可全部在不存在溶剂的情况下进行(除了在干燥以移除溶剂之后保留的可能的微量残余物),避免随后形成于最终产物的层中的溶剂捕获(solvent capture)、聚合期间的收缩、装置使用期间随时间推移质量损失等问题。在不施加较佳高于100℃的热或UV光的情况下,在运送及储存期间不出现实质性交联。
如本文中所揭示的具有硅氧烷聚合物、粒子以及其他可能的添加剂(诸如偶合剂、接着促进剂等)的组成物可在室温下以单组分接着剂形式运送。一般而言,单组分接着剂在-40℃下运送,或各组分分开运送(“双组分”接着剂),其中购买者必须将不同组分混合在一起,且通常应较佳在24小时或48小时内进行接着。一般而言,单组分接着剂可能不涉及混合多种组分,然而,一旦使接着剂自例如-40℃至室温,接着应较佳在24小时或48小时内进行。相较之下,本文所揭示的组成物可以单组分接着剂形式运送且其可在室温下运送及储存,例如在室温下运送及存储2周而不发生实质性聚合或其他非所要反应。
当组成物经沉积及聚合(例如施加热或UV光)时,观测到质量的极小收缩或减少。图2中,x轴为时间(以分钟为单位),左方y轴为就起始质量的%而言的层的质量,且右方y轴为以摄氏度为单位的温度。如图2中可见,如本文中所揭示的硅氧烷粒子混合物快速加热至150℃,接着在150℃保持大致30分钟。在此实例中,硅氧烷粒子具有苯基及环氧基的Si-O主链,且粒子为银粒子。在经此时段的热固化之后,质量损失小于1%。合意地,质量损失通常小于4%,且一般小于2%。然而,在许多情况下,固化之前与之后间的硅氧烷粒子组成物的质量差异小于1%。固化温度一般低于175℃,尽管较高固化温度为可能的。通常,固化温度将为160℃或更低,更通常150℃或更低。然而,较低固化温度为可能的,诸如125℃或更低。
如图3中可见,不管上文所揭示的组成物用作接着剂、导热层、密封剂、图案化导电层、图案化介电层、透明层、光反射层等,一旦组成物经沉积及聚合以及视需要硬化,硅氧烷粒子层或质量为相当热稳定的。举例而言,在通过热聚合或UV聚合硬化之后,以每分钟10℃增加的升温速率将原位材料加热至600℃,在200℃及300℃两者下观测到小于4.0%,较佳小于2.0%,例如小于1.0%的质量损失(通常在200℃观测到小于0.5%的质量损失,或如同图3的实例中,在200℃观测到小于0.2%的质量损失)。在300℃下,在图3的实例中观测到小于1%,或更进一步为小于0.6%的质量损失。可通过仅在200℃或300℃下加热聚合材料1小时,观测到类似结果。通过在375℃或高于375℃加热聚合沉积材料至少1小时的小于1%质量损失的结果为可能的。如图3中可见,甚至在高于500℃的温度下观测到5%或小于5%的质量损失。此类热稳定材料为所需的,进一步为,可在低温(例如低于175℃,较佳低于150℃,或低于130℃,30分钟固化/烘烤时间)下沉积,或可通过UV光聚合的如本文中所揭示的热稳定材料。
前述内容说明实例实施例,且并非解释为限制性的。尽管已描述了数个实例实施例,但本领域的技术人员将易于了解,在实质上不偏离新颖教示内容及优点的情况下,在实例实施例中有可能进行许多修改。因此,所有此类修改意欲包含于如权利要求中所界定的本发明的范畴内。因此,应理解,前述内容说明各种实例实施例不应解释为限于所揭示的特定实施例,且对所揭示实施例以及其他实施例的修改意欲包含在随附权利要求的范畴内。
引用清单
专利文献
US 2009258216
WO 2008046142
非专利文献
吉恩,J(Jin,J)等人,用于透明OLED密封的二氧化硅纳米例子嵌入的溶胶-胶凝有机/无机混合纳米复合物(Silica nanoparticle-embedded sol-gel organic/inorganichybrid nanocomposite for transparent OLED encapsulation).有机电子(OrganicElectronic),2012,第13卷,第53-57页。
Claims (72)
1.一种组成物,包括:
具有[-Si-O-Si-O]n的重复主链的硅氧烷聚合物,所述重复主链上具有a)烷基或芳基及b)官能性交联基团;以及
与其混合的粒子,其中所述粒子的平均粒度小于100微米,
其中所述硅氧烷聚合物的分子量为400克/摩尔至200,000克/摩尔,
且其中所述组成物在5rpm粘度计及25℃下的粘度为500兆帕-秒至500,000兆帕-秒。
2.根据权利要求1所述的组成物,其在所述硅氧烷聚合物中实质上不含-OH基团。
3.根据权利要求1或2所述的组成物,其中所述硅氧烷聚合物的FTIR分析未侦测到-OH峰。
4.根据权利要求中任一项所述的组成物,其在室温下2周之后粘度增加小于25%。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其在不存在溶剂的情况下具有所述分子量及所述粘度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中在不施加高于100℃的热或UV光的情况下不发生实质性交联。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为具有1纳米至100纳米的平均粒度的纳米粒子。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子的平均粒度小于20微米,进一步为小于10微米。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,还包括第一偶合剂。
10.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,还包括第一偶合剂,其中所述第一偶合剂为具有官能性交联基团的硅烷单体,或其寡聚物,具有小于2000克/摩尔的分子量,具体而言小于1000克/摩尔的分子量。
11.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,还包括第二偶合剂,其为具有不同于所述第一偶合剂的官能性交联基团的官能性交联基团的第二硅烷单体,或其寡聚物,具有小于2000克/摩尔的分子量,具体而言小于1000克/摩尔的分子量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,还包括当施加热或光时与所述硅氧烷聚合物的官能性交联基团反应的酸催化剂。
13.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述硅氧烷聚合物的官能性交联基团选自烯烃、炔、胺、烯丙基、酸酐、环氧基、氰基、环氧丙烷、巯基、Si-H、乙烯基以及丙烯酸酯基。
14.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中官能性交联基团为环氧基或丙烯酸酯基。
15.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中硅氧烷主链还包括碳。
16.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中硅氧烷主链还包括金属。
17.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述硅氧烷聚合物中的烷基或芳基为具有1至20个碳原子的烷基。
18.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述硅氧烷聚合物中的烷基或芳基为具有6至20个碳原子的芳基。
19.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中烷基具有1至6个碳原子。
20.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中芳基具有6至12个碳原子。
21.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述组成物中的所述粒子的熔融温度低于所述硅氧烷材料中的交联基团经活化的温度。
22.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,还包括第一偶合剂,所述第一偶合剂为具有化学式SiR6 dR7 eR8 4-(d+e)的单体,其中R6为交联官能基,R7为反应性基团,以及R8为烷基或芳基,且其中d=1至2,且e=1至(4-d),或其寡聚物,具有小于2000克/摩尔的分子量,具体而言小于1000克/摩尔的分子量。
23.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,还包括第二偶合剂,所述第二偶合剂具有化学式SiR6 dR7 eR8 4-(d+e),其中R6为交联官能基,R7为反应性基团,以及R8为烷基或芳基,且其中d=1至2,且e=1至(4-d),或其寡聚物,具有小于2000克/摩尔的分子量,具体而言小于1000克/摩尔的分子量。
24.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,还包括催化剂,通过施加热或UV光以与官能性交联基团反应。
25.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述组成物在不存在添加的溶剂的情况下在5rpm粘度计下在25℃下的粘度为1000兆帕-秒至100000兆帕-秒。
26.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子具有小于1微米的平均粒度。
27.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子具有小于200纳米的平均粒度。
28.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为具有1纳米至100纳米的平均粒度的纳米粒子。
29.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子的熔融温度低于所述催化剂与官能性交联基团反应的温度。
30.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为金属粒子或半金属粒子。
31.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子包括半金属或选自砷、锑、碲、锗、硅以及铋的类金属。
32.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为陶瓷粒子。
33.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为硅、锌、铝、钇、镱、钨、钛硅、钛、锑、钐、镍、镍钴、钼、镁、锰、镧系元素、铁、铟锡、铜、钴铝、铬、铯或钙的氧化物的陶瓷粒子。
34.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为选自以下的金属粒子:金、银、铜、铂、钯、铟、铁、镍、铝、钴、锶、锌、钼、钛、钨,或其合金或多层形式。
35.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子包括玻璃、聚合物或在其上披覆有金属的硅氧烷核心。
36.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为金属氧化物、氮化物和/或碳化物。
37.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为选自以下的碳化物粒子:碳化铁、碳化硅、碳化钴、碳化钨、碳化硼、碳化锆、碳化铬、碳化钛或碳化钼。
38.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为选自以下的氮化物粒子:氮化铝、氮化钽、氮化硼、氮化钛、氮化铜、氮化钼、氮化钨、氮化铁、氮化硅、氮化铟、氮化镓或氮化碳。
39.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,具有5000兆帕-秒至50000兆帕-秒的粘度。
40.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述硅氧烷聚合物具有约500克/摩尔至100,000克/摩尔的分子量,具体而言400克/摩尔至5000克/摩尔的分子量。
41.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述硅氧烷聚合物具有约600克/摩尔至50,000克/摩尔的分子量,具体而言500克/摩尔至3000克/摩尔的分子量。
42.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中提供多个粒子群,第一粒子群具有大于1微米的平均粒度,且第二粒子群具有小于1微米的平均粒度,具体而言小于25纳米。
43.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为具有内部核心以及外壳的核-壳,选自半导体-半导体、半导体-金属、金属-聚合物、金属-金属以及金属-半导体。
44.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子为半导体粒子,选自Si、n或p型掺杂Si、GaN、InGaN、GaAs、InP、SiC、Ge、GaP、InAs、CdSe、ZnO、ZnSe、TiO2、ZnS、CdS以及CdTe。
45.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其可在室温下储存2周而粘度增加小于25%。
46.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其在室温下2周后的粘度增加小于15%。
47.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其在无添加溶剂的条件下储存。
48.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中不具有实质性-OH基团。
49.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述硅氧烷聚合物为粘性干燥聚合物,不具有任何聚合反应的实质性残留醇或其他副产物。
50.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子包括碳且选自石墨、石墨烯、金刚石、碳纳米管、碳黑以及碳纳米芽。
51.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中若暴露于UV光或热以进行固化,则质量损失小于4%。
52.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中若暴露于150℃下30分钟,则质量损失小于2%。
53.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中若暴露于150℃下30分钟,则质量损失小于1%。
54.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述组成物中的所述粒子具有第一平均粒度及第二平均粒度,其中第一粒子群具有大于200纳米的平均粒度,且第二粒子群具有小于200纳米的平均粒度。
55.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述组成物中的所述粒子具有第一平均粒度及第二平均粒度,其中第一粒子群具有大于500纳米的平均粒度,且第二粒子群具有小于100纳米的平均粒度。
56.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述第一粒子群具有大于1微米的平均粒度,且所述第二粒子群具有小于50纳米的平均粒度。
57.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述第二粒子群具有小于25纳米的平均粒度。
58.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子具有小于1微米的平均粒度且在低于110℃下实质性烧结,且其中所述硅氧烷材料在高于110℃下实质性聚合。
59.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子具有小于1微米的平均粒度且在低于120℃下实质性烧结,且其中所述硅氧烷材料在高于120℃下实质性聚合。
60.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子具有小于1微米的平均粒度且在低于130℃下实质性烧结,且其中所述硅氧烷材料在高于130℃下实质性聚合。
61.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子包括为平均直径小于50纳米且长宽比大于10∶1的纳米线的第一粒子群。
62.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述粒子包括为平均粒度小于50纳米的纳米粒子的第二粒子群。
63.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,还包括将氧化金属表面还原为其金属形式的还原剂。
64.根据前述权利要求中任一项所述的组成物,其中所述硅氧烷聚合物的分子量为300克/摩尔至10,000克/摩尔;且其中所述组成物在5rpm粘度计及25℃下的粘度为1000兆帕-秒至75,000兆帕-秒。
65.一种产品,其通过包括以下的方法制造:
在存在碱催化剂的情况下聚合硅烷醇及烷氧基硅烷以形成粘滞透明的硅氧烷材料;
提供平均粒度小于100微米的粒子;
在溶剂中混合偶合剂与所述硅氧烷聚合物;
通过干燥移除所述溶剂;以及
将所述硅氧烷聚合物、所述粒子以及所述偶合剂的组成物置于容器中。
66.根据权利要求第65项所述的产品,其中所述组成物的粘度在2周中增加小于25%。
67.根据权利要求第65或66项所述的产品,其中所述组成物的粘度在2周中增加小于15%。
68.根据权利要求第65至67中任一项所述的产品,其在无溶剂的条件下运送及储存给客户。
69.根据权利要求第65至68中任一项所述的产品,通过施加热或UV光在基板上沉积且硬化。
70.根据权利要求第65至69中任一项所述的产品,还包括将所述组成物沉积在基板上,及通过施加热进一步聚合所述组成物。
71.根据权利要求第65至70中任一项所述的产品,还包括将所述组成物沉积在基板上,及通过施加紫外光进一步聚合所述组成物。
72.一种组成物,包括:
通过以下方法制造的硅氧烷:
提供具有化学式siR1 aR2 4-a的作为第一单体的第一化合物,其中a为1至3,R1为反应性基团,且R2为烷基或芳基,或其分子量小于1000克/摩尔的寡聚物;
提供具有化学式SiR3 bR4 cR5 4-(b+c)的第二化合物,其中R3为交联官能基,R4为反应性基团,且R5为烷基或芳基,且其中b=1至2,且c=1至(4-b),或其分子量小于1000克/摩尔的寡聚物;以及
将所述第一化合物及所述第二化合物聚合在一起以形成硅氧烷聚合物;且
所述组成物还包括平均粒度小于100微米的粒子;
其中所述硅氧烷聚合物的分子量为300克/摩尔至10,000克/摩尔;
其中所述组成物在5rpm粘度计下的粘度为1000兆帕-秒至75000兆帕-秒;以及
其中所述硅氧烷聚合物实质上不含-OH基团。
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