CN108239520A - 一种单组份加成型有机硅导电胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单组份加成型有机硅导电胶及其制备方法。该单组份加成型有机硅导电胶，在导电胶的基体材料中通过分子设计引入能够稳定催化剂的三聚氰酸酯基团，从而获得室温存贮稳定的单组份加成型有机硅导电胶。本发明提供了可稳定存贮的单组份加成型有机硅导电胶，无需额外加入大量稳定剂如炔醇、室温存贮稳定性好、固化速度快和导电性能良好等优点。

Description

一种单组份加成型有机硅导电胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种单组份加成型有机硅导电胶及其制备方法，更确切地说，本发明涉及一种可以在室温下稳定储存的以有机硅树脂为基体的单组份加成型导电胶。
背景技术
在电子工业中，导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂，它通常以基体树脂和导电粒子为主要组成成分，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起，形成导电通路，实现被粘材料的导电连接.由于导电胶水的基体树脂是一种胶黏剂，可以选择适宜的固化温度进行粘接，这就避免了焊接高温可能导致的材料变形、电子器件的热损伤和内应力的形成.同时，由于电子元件的小型化、微型化及印刷电路板的高密度化和高度集成化的迅速发展，导电胶是替代铅锡焊接，是实现导电连接的理想选择，而且导电胶水工艺简单，易于操作，可提高生产效率，也避免了锡铅焊料中重金属铅引起的环境污染。
目前，常见的商用导电胶大部分基体是由环氧树脂、丙烯酸酯、有机硅基体组成。环氧树脂或者丙烯酸酯在260℃或者更高温度进行封装或者组装时，将会带来本体发生分解、与基板分层等可靠性问题；有机硅具有优异的耐候性（高温、低温、高湿度、紫外等），可在通过高温制程和大多数严苛环境下的使用；有机硅基体导电胶的固化方式主要为缩合型湿气固化和加成型加热固化，相比较于缩合型湿气固化有机硅，加成型加热固化的固化速度快，可大幅提高生产效率。
加成型有机硅是利用硅氢键与碳碳不饱和键（通常为乙烯基）在贵金属催化剂（通常为铂络合物）催化下，进行硅氢加成而交联反应的。加成型有机硅难以制备单组份（硅氢、乙烯基和催化剂即使在室温下，也会发生反应）。而双组份工艺会给施工带来不便：需要操作人员准确计量；需要混合设备和脱泡设备（尤其对高粘度体系更有挑战性）；混合好的物料若不能及时用掉，会固化造成浪费和设备清洗的不易。
现有技术中单组份加成型有机硅导电胶的缺点有：需要加入大量的稳定剂（如炔醇）；稳定剂在固化过程会挥发掉，增加制品的体积收缩率，影响制品表面的平整度；一般来说炔醇类化合物具有一定的毒性，从而限制其在一部分领域的应用；需要低温保存，对能源的需求量较大，且对运输和贮存带来不便；稳定存贮时间较短。
因此，开发单组份加成型室温稳定存贮有机硅导电胶，对于导电胶领域的发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种单组份加成型室温稳定存贮有机硅导电胶及其制备方法；所述的单组份加成型室温稳定存贮有机硅导电胶是由单组份加成型室温稳定存贮有机硅树脂和导电粒子组成。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种单组份加成型室温稳定存贮有机硅导电胶，其特征在于，该导电胶包括以下组分：
（A）乙烯基改性硅树脂；
（B）含氢交联剂；
（C）份催化剂；
（D）导电粒子。
所述的（A）乙烯基改性硅树脂的结构如式（Ι）所示，
（Ι）
R为(R1)n(R2O)3-nSi，所述R1、R2是相同或不同的有机基团。优选地，所述R1、R2分别选自含有1～20个碳原子的直链或支链烷烃、烯基或者其卤代物。进一步优选地，所述R1、R2分别选自含有1～6个碳原子的环烷基或环烯基。本发明所提供了乙烯基改性硅树脂的制备方法参见CN105384938A。
所述的乙烯基改性硅树脂含量为10~50wt%，优选为10~30wt%。
所述的（B）含氢交联剂可与乙烯基改性硅树脂中乙烯基基团进行加成交联反应。所述的具有硅氢键的交联剂的一个分子链上有两个以上的硅氢键，所述的具有硅氢键的交联剂的数均分子量较佳的为500-100,000，更佳的为800-50,000；所述的硅氢键上的氢含量较佳的为0.1-1.63％，更佳的为0.3-1.6％；百分比为相对于具有硅氢键的聚硅氧烷化合物的质量百分比。所述的含氢交联剂可以为常规使用的各种线型、环状或交联聚硅氧烷化合物。
所述的含氢交联剂含量为0.1~10wt%，优选为1~5wt%。
所述（C）催化剂选自铂族金属催化剂。
优选地，所述催化剂选自铂-甲基乙烯基环硅氧烷络合物、氯铂酸与一元醇的反应产物、氯铂酸与烯烃络合物，钯催化剂或铑催化剂。
所述的催化剂含量（贵金属的含量）为1~100ppm，优选为1~30ppm。
所述的（D）导电粒子为能提供导电性能且不抑制有机硅加成型反应。
优选地，所述导电粒子为银粉、镀银的铜粉、镀银的铝粉。
所述的导电粒子含量为30~90wt%，优选为50~80wt%。
与现有加成型有机硅导电胶技术相比，本发明的有益效果如下：
1. 乙烯基改性硅树脂中的三聚氰酸酯环可以在常温下能很好络合催化剂，降低催化剂在常温的活性；又不会使得催化剂彻底中毒，失去活性；可以制备稳定性高的单组份加成型室温稳定存贮有机硅导电胶。
2. 本发明提供的单组份加成型室温稳定存贮有机硅导电胶；无需加入大量稳定剂（如炔醇）；所述单组份加成型有机硅加热情况下，可快速固化。
3. 本发明提供的单组份加成型室温稳定存贮有机硅导电胶具有优异的导电性。
具体实施方式
以下通过具体实施例来说明本发明的技术方案。本发明中所用的原料和试剂均市售可得。
合成实施例1
在室温下，于三口烧瓶中依次加入氢封端聚二甲基硅氧烷(氢含量为0.1mmol/g )100.0g、三烯丙基异氰脲酸酯2.5g；搅拌均匀后，加入铂-甲基乙烯基环硅氧烷络合物23.4mg，并继续搅拌，加热到80℃反应2小时，进行红外检测，检测到硅氢键消失，降低温度至室温以停止反应。
合成实施例2
在室温下，于三口烧瓶中依次加入甲基氢硅氧烷-辛基甲基硅氧烷共聚物 (氢含量为2.3mmol/g )100.0g、三烯丙基异氰脲酸酯57.5g；搅拌均匀后，加入铂-甲基乙烯基环硅氧烷络合物35.0mg，并继续搅拌，加热到80℃反应2小时，进行红外检测，检测到硅氢键消失，降低温度至室温以停止反应。
合成实施例3
在室温下，于三口烧瓶中依次加入甲基氢硅氧烷-苯基甲基硅氧烷共聚物 (氢含量为6.3mmol/g )100.0g、三烯丙基异氰脲酸酯157.5g；搅拌均匀后，加入铂-甲基乙烯基环硅氧烷络合物57.2mg，并继续搅拌，加热到80℃反应2小时，进行红外检测，检测到硅氢键消失，降低温度至室温以停止反应。
实施例1
将合成实施例1中合成的单组份加成型有机硅 20.50g（含催化剂Pt 5ppm）、甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物0.58g和银粉78.92g混合均匀，得到单组份加成型有机硅导电胶。
实施例2
将合成实施例2中合成的单组份加成型有机硅 31.50g、苯基-三（二甲基硅氧）硅烷5.68g、铂-甲基乙烯基环硅氧烷络合物1.26mg和银包铜62.82g混合均匀，得到单组份加成型有机硅导电胶。
实施例3
将合成实施例3中合成的单组份加成型有机硅31.50、苯基-三（二甲基硅氧）硅烷15.56g、铂-甲基乙烯基环硅氧烷络合物3.46mg和银包铝52.94g混合均匀，得到单组份加成型有机硅导电胶。
对比例1
将乙烯基封端聚二甲基硅氧烷30.00g， 甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物1.05g、铂-甲基乙烯基环硅氧烷络合物6.1mg、稳定剂3,5-二甲基-3-羟基-1-己炔0.03g和银粉68.92g，室温下混合均匀，得到单组份加成型有机硅导电胶。
通过粘度对比稳定性：将实施例1-3和对比例1密封在玻璃瓶中，放置于40℃烘箱中，跟踪粘度变化，数据结果参见表1。
表1，实施例1和对比例1的粘度数据
从上述表1的数据可以看出：实施例1、2和3相对于对比例1具有明显更优良的粘度稳定性。
固化速度监测：将实施例1-3和对比例1放置于150℃烘箱中，监测固化速度，数据结果参见表2。
表2，实施例1和对比例1的固化数据
从上述表2的数据可以看出：实施例1、2和3与对比例1的固化速度较为类似。
体积电阻率监测（GB/T1410-2006）：数据结果参见表3。
表3，实施例1~3体积电阻率数据
实施例1 实施例2 实施例3
体积电阻率，Ω.cm 1.2×10-4 7.2×10-4 2.7×10-3
从上述表3的数据可以看出：实施例1、2和3具有良好的导电性。
上述仅为本发明的部分优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明技术方案的构思范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单组份加成型有机硅导电胶，其特征在于，该导电胶包括以下组分：
（A）乙烯基改性硅树脂；
（B）含氢交联剂；
（C）催化剂；
（D）导电粒子。
2.如权利要求1所述的一种单组份加成型有机硅导电胶，其特征在于：所述乙烯基改性硅树脂具有如下结构式，
其中， R为(R1)n(R2O)3-nSi，R1、R2是相同或不同的有机基团。
3.如权利要求2所述的乙烯基改性硅树脂，其特征在于：所述R1、R2分别选自含有1～20个碳原子的直链或支链烷烃、烯基或者其卤代物。
4.如权利要求2所述的乙烯基改性硅树脂，其特征在于：所述R1、R2分别选自含有1～6个碳原子的环烷基或环烯基。
5.如权利要求2所述的乙烯基改性硅树脂的制备方法，该方法为：含有硅氢键的有机硅与三烯丙基异三聚氰酸酯在催化剂作用下进行加成反应。
6.如权利要求1所述的一种单组份加成型有机硅导电胶的制备方法，其含氢交联剂特征在于：所述的含氢交联剂的一个分子链上有两个以上的硅氢键。
7.如权利要求6所述的含氢交联剂，其特征在于：所述的硅氢键上的氢含量较佳的为0.1-1.63％，更佳的为0.3-1.6％；百分比为相对于具有硅氢键的聚硅氧烷化合物的质量百分比。
8.如权利要求1所述的一种单组份加成型有机硅导电胶的制备方法，其特征在于：所述催化剂选自铂族金属催化剂。
9.如权利要求8所述的一种单组份加成型有机硅导电胶的制备方法，其特征在于：所述催化剂选自铂-甲基乙烯基环硅氧烷络合物、氯铂酸与一元醇的反应产物、氯铂酸与烯烃络合物中一种或几种。
10.如权利要求1所述的一种单组份加成型有机硅导电胶的制备方法，其特征在于：所述导电粒子选自银粉、镀银的铜粉、镀银的铝粉。
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