CN109337638B - 一种紫外光混杂固化封装胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紫外光混杂固化封装胶组合物，该组合物由有机硅改性环氧丙烯酸树脂、稀释剂、光引发剂、热固化剂、导热不导电填料、偶联剂等组成，其中导热不导电填料包含表面接枝改性氧化石墨烯/石墨。该组合物的黏接强度大于1.3MPa，耐热温度超过190℃，导热率大于1.21W/m·K，体积电阻率大于1013Ω·m，能满足了电子行业一些元器件的封装要求，并可应用于散热器件的黏接固定等。

Description

一种紫外光混杂固化封装胶组合物
技术领域
本发明属于封装胶技术领域，尤其是涉及一种导热不导电紫外光混杂固化封装胶及其制备方法。
背景技术
随着集成电路等电子产品快速发展，电子元器件向小型化、精密化方向发展，其散热成为关键问题，因此，对电子封装及黏接提出了更高的要求。随着电子元器件的小型化和电路的集成化，电子产品在工作过程中会产生大量的热量，如果热量来不及散除，将导致电子元器件工作温度升高，直接影响其使用寿命和电子产品的可靠性，有的甚至能导致整个电子产品的烧毁，有资料显示，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％；温度升高50℃时的寿命只有温度升高25℃时的1/6。因此散热作为电子工业中一个至关重要的问题，而得到越来越多的重视。
传统的散热材料多用金属、陶瓷灯，其比重大、难加工、电绝缘差、难以适用不同形状电子元器件的散热。因此，随着规模化集成电路和微电子的快速发展，对于用作封装及导热的导热胶黏剂的要求越来越高。常见的导热胶黏剂有导热导电型胶黏剂和导热不导电(绝缘)型胶黏剂，导热导电型胶黏剂多用交联树脂加金属粉末(如银、铜、锡、铝粉等)组成，具有高导热导电性，能取代部分Pb/Sn焊料的焊接工艺，用于电子元器件的黏接，但由于其具有导电性，在电子元器件的封装等领域则不能使用。导热不导电(绝缘)型胶黏剂可以用于电绝缘性场合的黏接，如电子元器件的封装、变压器、晶体管和其它发热元件粘接到印刷电路板组装件或散热器上、LED驱动模块元器件与外壳的散热粘结固定、半导体管与散热器的粘合、管芯的保护、管壳的密封，整流器、热敏电阻器的导热绝缘，微包装中多层板的导热绝缘等。
目前电子工业上使用的导热不导电(绝缘)型胶黏剂多以有机硅胶为主体，添加填充料、导热材料等高分子材料，混炼而成的硅胶，具有较好的导热、电绝缘性能。也有用环氧树脂为黏接材料，添加导热材料制备的导热绝缘胶。这些胶黏剂均为热固化型，使用时需要较长时间的加热固化成型，不利于规模化的电子元器件封装、散热组件的黏接固定等。
近年来，紫外光固化胶黏剂得到迅速发展，其具有快速固化、适合电子工业流水线快速生产作业等特点。不过，常见的紫外光固化胶黏剂以自由基光固化为主，它具有引发聚合速率快等优点。但自由基紫外光固化存在氧阻聚、固化后体积收缩率大、附着力差、深层难固化等缺点。由于填料对紫外光的阻挡作用，导致添加填料的紫外光固化胶不容易固化完全，尤其是深层较难固化，因此，在这方面的应用还较少。
为了克服单一紫外光固化的缺点，发挥其优点，近年来，紫外光固化与其他固化方式结合起来的混杂固化体系得到了越来越多研究者的重视，在居多研究的紫外光混杂固化体系中，以紫外光－热混杂固化体系在实际应用中固化过程容易控制、性能优异，具有良好的应用前景，其他的混杂固化体系固化过程受外界因素影响大，应用性还不强。
各种紫外光混杂固化体系中，大部分研究者均采用具有不同固化基团的几种树脂的混合，而且主要研究了其在涂料领域里面的应用，其在胶黏剂领域的研究很少。
本项目采用同时具有紫外光固化基团和热固化基团的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂配制新型紫外光混杂固化导热不导电胶黏剂。能实现较快的固化速度和较高的黏接强度，并具有导热但不导电的特性，可以应用于电子元器件的封装、散热器件的黏接等领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有导热但不导电的紫外光混杂固化封装胶及其制备方法，胶黏剂组合物中同一个树脂分子中既有紫外光固化基团(双键)又有热固化基团(环氧基团)，能通过紫外光-热混杂固化，该种胶黏剂具备在紫外光照射下快速固化，达到一定的粘接强度，而且在紫外光撤离以后仍能继续进行热固化，进一步提高粘接强度，实现深层固化，解决现有单一紫外光固化或单一热固化胶黏剂存在的一些缺陷。
树脂采用接枝率为40％以上有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂，而不是接枝率100％有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂，优选接枝率为50％-80％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂，这样做的目的一方面是所得树脂为混合结构树脂，接枝率降低，树脂黏度会降低，可以减少胶黏剂配制过程中稀释剂的使用，减少稀释剂对胶黏剂性能的影响；二是接枝率降低，树脂侧链会保留一些羟基，这对提高胶黏剂对基材(如玻璃等)的附着力有帮助。
此外，为提高胶黏剂耐热性能，在树脂侧链接枝有有机硅丙烯酸酯链段。为提高导热不导电粉体与树脂和稀释剂的相容性，做了以下两方面工作，一是利用氧化石墨和氧化石墨烯表面的羟基和环氧基等活性基团，在其表面接枝含硅聚氨酯丙烯酸酯链段；二是对其它导热不导电粉体表面进行钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂改性，通过上述方法可有效提高粉体在胶黏剂中的分散程度。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种紫外光混杂固化导热不导电封装胶组合物，包括如下组分及其百分含量：
Figure BDA0001789749130000031
优选地，所述紫外光混杂固化导热不导电封装胶优选的组分及其重量份数为：
Figure BDA0001789749130000032
所述有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂为有机硅改性双酚A环氧丙烯酸单酯、有机硅改性溴化双酚A环氧丙烯酸单酯、机硅改性双酚F环氧丙烯酸单酯、有机硅改性多元醇增韧环氧丙烯酸单酯、有机硅改性脂肪酸增韧环氧丙烯酸单酯、有机硅改性酚醛环氧丙烯酸单酯、有机硅改性萘系环氧丙烯酸单酯、有机硅改性脂环族环氧丙烯酸单酯中的一种或两种的混合物。优选有机硅改性酚醛环氧丙烯酸单酯、有机硅改性萘系环氧丙烯酸单酯其中一种。
所述活性稀释剂为单官能团稀释剂、双官能团稀释剂、三官能团稀释剂中一种或几种的混合物；所述的单官能团稀释剂为：丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸丁酯，丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯；双官能团稀释剂为：邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯；三官能团稀释剂为：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯。
所述的导热不导电填料为氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化铍、氧化镁、表面接枝改性氧化石墨、表面接枝改性氧化石墨烯中的一种或几种的混合物，优选表面接枝改性氧化石墨烯与其中一种与几种组成的混合物。其中表面接枝改性氧化石墨烯优选含量为2～5％。
所述的表面接枝改性氧化石墨、表面接枝改性氧化石墨烯是按照如下方法制备：
第1步，含硅聚氨酯丙烯酸酯链段的合成：反应容器中加入二异氰酸酯，加热至50～80℃；将羟基硅油滴加入二异氰酸酯中，反应2～4h，所述的羟基硅油加入量满足二异氰酸酯与羟基的摩尔比为1：1；所述的羟基硅油添加有占总质量0.1～0.6％的二丁基二月桂酸锡；在反应体系中加入羟基丙烯酸酯，所述的羟基丙烯酸酯的加入量满足羟基丙烯酸酯与二异氰酸酯的摩尔比为0.5～0.55：1，所述的羟基丙烯酸酯添加有0.1～0.8％的对羟基苯甲醚；将反应体系升温至80～115℃，继续反应2～4h，得到一端有-NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段。
第2步，表面接枝改性氧化石墨或表面接枝改性氧化石墨烯的制备：将氧化石墨或者氧化石墨烯通过超声/高速剪切分散于有机溶剂N、N-二甲基甲酰胺(DMF)，再将上述制备一端有-NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段加入该体系，补加占总质量0.1-0.3％二丁基二月桂酸锡，将反应温度控制在60～90℃，继续反应1～3h，即得含硅聚氨酯丙烯酸酯链段改性氧化石墨或含硅聚氨酯丙烯酸酯链段改性氧化石墨烯。
所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)中的一种。
所述的羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的一种。
所述的羟基硅油为羟基含量0.5-12％中的任一一种羟基硅油。
所述的硅烷偶联剂为γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种。
所述的光引发剂包括：安息香及其衍生物、苯偶酰衍生物、二烷氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、酰基膦氧化物、二苯酮或杂环芳酮类化合物：安息香甲醚、安息香乙醚、安息香正丁醚、二苯基乙二酮、二烷氧基苯乙酮、氯化苯乙酮、二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、2-氯硫杂蒽酮、1-氯-4-丙氧基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦的一种或几种。
所述热固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺、二乙氨基丙胺、脂肪族改性胺、芳香胺、邻苯二甲酸酐、双氰双胺中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述接枝率为40％以上有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂采用以下方法步骤制备得到：
第1步，环氧丙烯酸单酯链段的合成：反应容器中加入环氧树脂，90～110℃油浴；然后加入质量分数为0.1～1.0％的催化剂和/或0.1～0.8％的对羟基苯甲醚；再加入丙烯酸，所述丙烯酸的加入量满足环氧基团与丙烯酸的摩尔比为2：1；通过碱滴定至体系的酸值≤3mgKOH/g，得到环氧丙烯酸单酯链段；
第2步，含硅聚氨酯丙烯酸酯链段的合成：反应容器中加入二异氰酸酯，加热至50～80℃；将羟基硅油滴加入二异氰酸酯中，反应2～4h，所述的羟基硅油加入量满足二异氰酸酯与羟基的摩尔比为1：1；所述的羟基硅油添加有占总质量0.1～0.6％的二丁基二月桂酸锡；在反应体系中加入羟基丙烯酸酯，所述的羟基丙烯酸酯的加入量满足羟基丙烯酸酯与二异氰酸酯的摩尔比为0.5～0.55：1，所述的羟基丙烯酸酯添加有0.1～0.8％的对羟基苯甲醚；将反应体系升温至80～115℃，继续反应2～4h，得到一端有—NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段。
第3步，接枝率为40％以上有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂的制备：反应容器中加入步骤(1)合成的环氧丙烯酸单酯链段以及步骤(2)合成的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段，所述丙烯酸环氧单酯链段和聚氨酯丙烯酸酯链段的加入量满足环氧基团与－NCO基团摩尔比为1：0.4～1；70～100℃下反应3～5h，得到接枝率为40％以上有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂。
所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂及其同系物、酚醛环氧树脂、四溴双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、萘系环氧、脂环族环氧中的一种。优选酚醛环氧树脂、萘系环氧其中一种。
所述的催化剂为N，N－二甲基苄胺(BDMA)、N,N-二乙基苄胺、三乙胺，三乙醇胺、四丁基溴化胺，三乙基苄基氯化铵、三氯化铬、三苯基膦、三(乙酰丙酮)络铝(Ⅲ)、三(乙酰丙酮)络镧(Ⅲ)、三(乙酰丙酮)络铬(Ⅲ)、四(乙酰丙酮)络锆、三(乙酰丙酮)络铁(Ⅲ)、二(乙酰丙酮)络铜(Ⅱ)、二(乙酰丙酮)络钴(Ⅱ)、二氯化二(乙酰丙酮)络钛(Ⅳ)、三(乙酰丙酮)络钴(Ⅲ)、三(乙酰丙酮)络锰(Ⅲ)、二(乙酰丙酮)络镍(Ⅱ)、三(乙酰丙酮)络钒(Ⅲ)、二(乙酰丙酮)络氧钒(Ⅳ)、二(乙酰丙酮)络铍(Ⅱ)、二(乙酰丙酮)络锌(Ⅱ)中的一种。
所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)中的一种。
所述的羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的一种。
所述的羟基硅油为羟基含量0.5-12％中的任一一种羟基硅油。
本发明还公开了一种如上所述的紫外光混杂固化封装胶组合物的制备方法：先将接枝率为40％以上有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂与活性稀释剂搅拌混合均匀，然后加入硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂和导热不导电填料，用高速分散机高速研磨分散均匀，加入光引发剂和热固化剂低速搅拌均匀，真空振动脱泡并脱除溶剂，即得紫外光混杂固化封装胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
第一，本发明紫外光混杂固化封装胶采用的是紫外光和热混杂固化的方式，并且紫外光固化基团(双键)和热固化基团(环氧)存在于同一树脂分子结构中。紫外光照射后，体系中的双键能快速交联固化，使胶粘度迅速上升，达到初步黏接的效果，然后在热的作用下引发环氧基团聚合，使黏接强度进一步提高，并能实现深层固化。由于树脂中存在热固化基团，以此配制的胶黏剂体系双键密度减小，在发生自由基紫外光固化时，固化体积收缩率减小，能减少内应力的产生，并增强黏接强度，同时热固化过程中环氧基团为开环聚合，有一定的体积补偿作用，也有利于提高黏接强度。此固化体系可以改善单一自由基紫外光固化体系收缩率大、黏接强度较低等问题，也可以解决混合复配体系性能不稳定、局部固化不均匀等问题，可有效提高胶黏剂性能。此外，本发明胶黏剂较单一热固化体系固化时间短，不需要长时间的加热固定，适合批量和规模化生产应用。
第二，本发明紫外光混杂固化封装胶采用的树脂中接入有机硅链段改性，侧链接枝有机硅链段可以增加树脂的柔韧度，降低固化膜层的脆性，此外有机硅链段具有较好的耐热性，也可以提高胶黏剂的耐热温度。
第三，树脂采用接枝率为40％以上有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂，而不是接枝率100％有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂，优选接枝率为50％-80％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂，这样做的目的一方面是所得树脂为混合结构树脂，接枝率降低，树脂黏度会降低，可以减少胶黏剂配制过程中稀释剂的使用，减少稀释剂对胶黏剂性能的影响；二是，接枝率降低，树脂侧链会保留一些羟基，这对提高胶黏剂对基材(如玻璃等)的附着力有帮助。
第四，本发明紫外光混杂固化封装胶制备过程中，采用的表面接枝改性氧化石墨、表面接枝改性氧化石墨烯，其表面接枝了含硅聚氨酯丙烯酸酯链段，该链段的存在可以提高氧化石墨或者氧化石墨烯与丙烯酸树脂、稀释剂的相容性，极大的提高粉体在胶黏剂中的分散程度。改性链段存在有丙烯酸酯双键和含硅链段，丙烯酸酯双键可以参与光固化过程，能使氧化石墨或者氧化石墨烯均匀固定在固化后的高分子网络结构中，有利于提高胶黏剂导热效果，降低其导电率，含硅链段也可进一步提高胶黏剂整体的耐热性能，能取到一举多得的效果。
第五，本发明紫外光混杂固化封装胶制备过程中，用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂对其它导热不导电粉体表面进行处理，有利于提高粉体在胶黏剂中的分散程度，粉体分散均匀，也有利于提高胶黏剂整体的导热效果。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
实施例1
一种紫外光混杂固化导热不导电封装胶，包含的组分及重量份数如下：
Figure BDA0001789749130000081
所述接枝改性率60％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂的制备方法为：
第一步，在1000mL三口烧瓶中加入250g萘系环氧，油浴到110℃，搅拌，另往计量的丙烯酸(环氧基团与丙烯酸的摩尔比为2：1)中加入总质量0.4％催化剂三乙基苄基氯化铵和0.3％的阻聚剂对羟基苯甲醚，滴加入环氧树脂中，反应4.5h后体系酸值小于3mgKOH/g，即的环氧丙烯酸单酯①；
第二步，在1000mL的三口烧瓶中加入1mol的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，加热到60℃，二丁基二月桂酸锡按总质量的0.3％加入到含1mol羟基的羟基硅油(羟基含量9％)，滴加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)溶液中，滴完后继续反应2.5h，在0.5mol的丙烯酸羟乙酯中加入0.3％的对羟基苯甲醚，加入上述反应体系，升温至95℃反应2.5h，即得到一端还有—NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯②；
第三步，在三口烧瓶中加入一定量的环氧丙烯酸单酯①，加入计量的聚氨酯丙烯酸酯链段②(按环氧基团与－NCO基团摩尔比为1：0.6加入)，在95℃下反应4h即得到接枝改性率60％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂。
所述表面接枝改性氧化石墨烯和表面接枝改性氧化石墨的制备方法为：
第一步，在1000mL的三口烧瓶中加入1mol的甲苯二异氰酸酯(TDI)，加热到62℃，二丁基二月桂酸锡按总质量的0.25％加入到含1mol羟基的羟基硅油(羟基含量6％)，滴加入甲苯二异氰酸酯(TDI)溶液中，滴完后继续反应2.5h，在0.5mol的丙烯酸羟乙酯中加入0.3％的对羟基苯甲醚，加入上述反应体系，升温至90℃反应3h，即得到一端还有—NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯①；
第二步，在500mL的三口烧瓶中加入溶剂100mLN、N-二甲基甲酰胺(DMF)，将10g氧化石墨或者氧化石墨烯加入，通过超声/高速剪切分散3h，加入2g含硅聚氨酯丙烯酸酯链段，补加占总质量0.1-0.3％二丁基二月桂酸锡，将反应温度控制在85℃，继续反应1.5h，即得含硅聚氨酯丙烯酸酯链段改性氧化石墨或含硅聚氨酯丙烯酸酯链段改性氧化石墨烯。
所述的紫外光混杂固化导热不导电封装胶的制备方法是：先将接枝改性率60％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂与丙烯酸缩水甘油酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯搅拌混合均匀，然后加入含硅聚氨酯丙烯酸酯链段改性氧化石墨、含硅聚氨酯丙烯酸酯链段改性氧化石墨烯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和氮化铝，用高速分散机高速研磨分散均匀，再加入光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和热固化剂芳香胺低速搅拌均匀，真空振动脱泡并脱除溶剂，即得紫外光混杂固化导热不导电封装胶。
将制备的胶黏剂涂布于基片上，紫外光-热混杂固化后测试其性能，检测本发明的导热不导电封装胶黏接强度为1.65MPa(压剪强度)，耐热温度超过205℃，热导率为1.93W/m·K，体积电阻率1.7×1013Ω·m。
实施例2
一种紫外光混杂固化导热不导电封装胶，包含的组分及重量份数如下：
Figure BDA0001789749130000101
所述接枝改性率70％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂的制备方法为：
第一步，在1000mL三口烧瓶中加入500g酚醛环氧树脂，油浴到90℃，搅拌，另往计量的丙烯酸(环氧基团与丙烯酸的摩尔比为2：1)中加入总质量0.5％催化剂三(乙酰丙酮)络铁(Ⅲ)和0.5％的阻聚剂对羟基苯甲醚，滴加入环氧树脂中，反应6h后体系酸值小于3mgKOH/g，即的环氧丙烯酸单酯①；
第二步，在1000mL的三口烧瓶中加入1mol的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，加热到80℃，二丁基二月桂酸锡按总质量的0.2％加入到含1mol羟基的羟基硅油(羟基含量3.5％)，滴加入六亚甲基二异氰酸酯(HDI)溶液中，滴完后继续反应2.5h，在0.5mol的丙烯酸羟丙酯中加入0.5％的对羟基苯甲醚，加入上述反应体系，升温至90℃反应3h，即得到一端还有—NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯②；
第三步，在三口烧瓶中加入一定量的环氧丙烯酸单酯①，加入计量的聚氨酯丙烯酸酯链段②(按环氧基团与－NCO基团摩尔比为1：0.7加入)，在100℃下反应3.5h即得到接枝改性率70％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂。
所述表面接枝改性氧化石墨烯的制备方法为：
第一步，在1000mL的三口烧瓶中加入1mol的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，加热到65℃，二丁基二月桂酸锡按总质量的0.4％加入到含1mol羟基的羟基硅油(羟基含量8％)，滴加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)溶液中，滴完后继续反应2.5h，在0.5mol的丙烯酸羟乙酯中加入0.4％的对羟基苯甲醚，加入上述反应体系，升温至95℃反应2.5h，即得到一端还有—NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯①；
第二步，在500mL的三口烧瓶中加入溶剂200mLN、N-二甲基甲酰胺(DMF)，将20g氧化石墨烯加入，通过超声/高速剪切分散2.5h，加入4g含硅聚氨酯丙烯酸酯链段，补加占总质量0.1-0.3％二丁基二月桂酸锡，将反应温度控制在80℃，继续反应2h，即得含硅聚氨酯丙烯酸酯链段改性氧化石墨烯。
所述的紫外光混杂固化导热不导电封装胶的制备方法同实施例1。
将制备的胶黏剂涂布于基片上，紫外光-热混杂固化后测试其性能，检测本发明的导热不导电封装胶黏接强度为1.80MPa(压剪强度)，耐热温度超过200℃，热导率为1.72W/m·K，体积电阻率4.9×1013Ω·m。
实施例3
一种紫外光混杂固化导热不导电封装胶，包含的组分及重量份数如下：
Figure BDA0001789749130000111
Figure BDA0001789749130000121
所述接枝改性率80％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂的制备方法为：
第一步，在1000mL三口烧瓶中加入500g双酚F环氧树脂，油浴到110℃，搅拌，另往计量的丙烯酸(环氧基团与丙烯酸的摩尔比为2：1)中加入总质量0.8％催化剂三乙醇胺和0.8％的阻聚剂对羟基苯甲醚，滴加入环氧树脂中，反应4h后体系酸值小于3mgKOH/g，即的环氧丙烯酸单酯①；
第二步，在1000mL的三口烧瓶中加入1mol的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，加热到80℃，二丁基二月桂酸锡按总质量的0.6％加入到含1mol羟基的羟基硅油(羟基含量6％)，滴加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)溶液中，滴完后继续反应3h，在0.5mol的甲基丙烯酸羟丙酯中加入0.8％的对羟基苯甲醚，加入上述反应体系，升温至105℃反应3h，即得到一端还有—NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯②；
第三步，在三口烧瓶中加入一定量的环氧丙烯酸单酯①，加入计量的聚氨酯丙烯酸酯链段②(按环氧基团与－NCO基团摩尔比为1：0.80加入)，在70℃下反应4h即得到接枝改性率80％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂。
所述表面接枝改性氧化石墨烯的制备方法同实施例1。
所述的紫外光混杂固化导热不导电封装胶的制备方法同实施例1。
将制备的胶黏剂涂布于基片上，紫外光-热混杂固化后测试其性能，检测本发明的导热不导电封装胶黏接强度为2.01MPa(压剪强度)，耐热温度超过200℃，热导率为1.21W/m·K，体积电阻率8.9×1013Ω·m。
实施例4
一种紫外光混杂固化导热不导电封装胶，包含的组分及重量份数如下：
Figure BDA0001789749130000122
Figure BDA0001789749130000131
所述接枝改性率50％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂的制备方法为：
第一步，在1000mL三口烧瓶中加入500g双酚A环氧(环氧E51)，油浴到105℃，搅拌，另往计量的丙烯酸(环氧基团与丙烯酸的摩尔比为2：1)中加入总质量0.2％催化剂N，N－二甲基苄胺(BDMA)和0.4％的阻聚剂对羟基苯甲醚，滴加入环氧树脂中，反应5h后体系酸值小于3mgKOH/g，即的环氧丙烯酸单酯①；
第二步，在1000mL的三口烧瓶中加入0.5mol的甲苯二异氰酸酯(TDI)，加热到60℃，二丁基二月桂酸锡按总质量的0.2％加入到含0.5mol羟基的羟基硅油(羟基含量4％)，滴加入甲苯二异氰酸酯(TDI)溶液中，滴完后继续反应2.5h，在0.25mol的丙烯酸羟乙酯中加入0.2％的对羟基苯甲醚，加入上述反应体系，升温至100℃反应2.5h，即得到一端还有—NCO基团的聚氨酯丙烯酸酯②；
第三步，在三口烧瓶中加入一定量的环氧丙烯酸单酯①，加入计量的聚氨酯丙烯酸酯链段②(按环氧基团与－NCO基团摩尔比为1：0.5加入)，在90℃下反应4h即得到接枝改性率50％的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂。
所述表面接枝改性氧化石墨的制备方法同实施例1。
所述的紫外光混杂固化导热不导电封装胶的制备方法同实施例1。
将制备的胶黏剂涂布于基片上，紫外光-热混杂固化后测试其性能，检测本发明的导热不导电封装胶黏接强度为1.3MPa(压剪强度)，耐热温度超过190℃，热导率为1.45W/m·K，体积电阻率7.2×1013Ω·m。
对比实施例1
目前常见的紫外光固化胶黏剂多为单一自由基固化，其包括的组分及其重量份数为：
Figure BDA0001789749130000141
将上述物质进行混合得到胶黏剂，将其涂布于基片上，紫外光固化后测试其性能，检测其黏接强度为0.82MPa(压剪强度)，耐热温度不超过150℃，并不具备导热功能。
目前市场上常见的导热胶多为热固化型，没有单一紫外光固化的导热胶或者紫外混杂固化的导热胶，本发明的有益之处在于实现了导热胶的快速固化，并通过紫外光-热混杂固化方式有效的提高了黏接强度，所制备的胶黏剂黏接强度大于1.3MPa，明显高于对比实施例1的单一紫外光固化胶黏剂黏接强度。并通过有机硅链段的改性，提高了胶黏剂的耐热温度。导热率大于1.21W/m·K，体积电阻率大于1013Ω·m，能满足了电子行业一些元器件的封装要求，并可应用于散热器件的黏接固定等；本发明所述胶黏剂不需要长时间的加热固定、操作简单、适合规模化的电子元器件封装及散热组件的黏接应用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种紫外光混杂固化封装胶组合物，其特征是，包括如下组分及其百分含量：
接枝率为50%-80%的有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂 30～65
活性稀释剂 15～28
作为导热不导电填料的表面接枝改性氧化石墨烯 2～5
其它导热不导电填料 10～35
钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂 1～5
光引发剂 2～4
热固化剂 2～5
所述的其它导热不导电填料选自氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化铍、氧化镁、表面接枝改性氧化石墨中的一种或数种。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征是：所述有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂为有机硅改性双酚A环氧丙烯酸单酯、有机硅改性溴化双酚A环氧丙烯酸单酯、有机硅改性双酚F环氧丙烯酸单酯、有机硅改性多元醇增韧环氧丙烯酸单酯、有机硅改性脂肪酸增韧环氧丙烯酸单酯、有机硅改性酚醛环氧丙烯酸单酯、有机硅改性萘系环氧丙烯酸单酯、有机硅改性脂环族环氧丙烯酸单酯中的一种或两种的混合物。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征是：所述活性稀释剂为单官能团稀释剂、双官能团稀释剂、三官能团稀释剂中一种或几种的混合物；
所述的单官能团稀释剂为：丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸丁酯，丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯；
双官能团稀释剂为：邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯；三官能团稀释剂为：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征是，表面接枝改性氧化石墨或表面接枝改性氧化石墨烯按照如下方法制备：
（1）含硅聚氨酯丙烯酸酯链段的合成：反应容器中加入二异氰酸酯，加热至50～80℃；将羟基硅油滴加入二异氰酸酯中，反应2～4h，所述的羟基硅油加入量满足二异氰酸酯与羟基的摩尔比为1：1；所述的羟基硅油添加有占总质量0.1～0.6％的二丁基二月桂酸锡；在反应体系中加入羟基丙烯酸酯，所述的羟基丙烯酸酯的加入量满足羟基丙烯酸酯与二异氰酸酯的摩尔比为0.5～0.55：1，所述的羟基丙烯酸酯添加有0.1～0.8％的对羟基苯甲醚；将反应体系升温至80～115℃，继续反应2～4h，得到一端有-NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段；
（2）将氧化石墨或者氧化石墨烯通过超声/高速剪切分散于有机溶剂N、N-二甲基甲酰胺，再将上述制备一端有-NCO基团的含硅聚氨酯丙烯酸酯链段加入该体系，补加占总质量0.1-0.3%二丁基二月桂酸锡，将反应温度控制在60～90℃，继续反应1～3h，即得含硅聚氨酯丙烯酸酯链段改性氧化石墨或含硅聚氨酯丙烯酸酯链段改性氧化石墨烯；
所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的一种；
所述的羟基丙烯酸酯为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的一种；
所述的羟基硅油为羟基含量0.5-12％中的任意一种羟基硅油。
5.如权利要求1所述的组合物，其特征是：所述的硅烷偶联剂选自γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的一种;
钛酸酯偶联剂选自异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯 、异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯 、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种。
6.如权利要求1所述的组合物，其特征是，所述的光引发剂选自安息香甲醚、安息香乙醚、安息香正丁醚、二苯基乙二酮、二烷氧基苯乙酮、氯化苯乙酮、二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、2-氯硫杂蒽酮、1-氯-4-丙氧基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的组合物，其特征是：所述热固化剂选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺、二乙氨基丙胺、脂肪族改性胺、芳香胺、邻苯二甲酸酐、双氰双胺中的一种。
8.一种权利要求1-7任一项所述组合物的制备方法，包括如下步骤：
先将有机硅改性环氧丙烯酸单酯树脂与活性稀释剂搅拌混合均匀，然后加入硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，和导热不导电填料，用高速分散机高速研磨分散均匀，加入光引发剂和热固化剂低速搅拌均匀，真空振动脱泡并脱除溶剂，即得紫外光混杂固化封装胶组合物。
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