CN114350312B - 一种耐高温有机硅组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于有机硅胶粘剂技术领域，公开了一种耐高温有机硅组合物及其制备方法。本发明的耐高温有机硅组合物包括A组分和B组分，其中，所述A组分包括A1耐高温高强度导热基胶、A2聚二甲基硅氧烷、A3色浆、A4抑制剂、A5催化剂；B组分包括B1耐高温高强度导热基胶、B2聚二甲基硅氧烷、B3色浆、B4交联剂、B5增粘剂。该耐高温有机硅组合物采用1：1双组份包装，常温储存稳定性好，使用方便简单，在120～150℃放置30～60min即可完成固化，对铝合金、陶瓷等多种金属与非金属材质具有良好的粘结性，具有良好的耐高温老化性能，特别适用于PTC发热陶瓷与散热铝片的导热粘接。

Description

一种耐高温有机硅组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机硅胶粘剂技术领域，具体是涉及一种耐高温有机硅组合物及其制备方法。

背景技术

PTC加热器是一种自动恒温、省电的电加热器，有热阻小、换热效率高的优点。作为一种安全可靠的加热方式，PTC陶瓷加热器已经在暖风机、空调、干衣机等家用电器上得到了广泛的应用。加热器性能取决于完善的结构设计、优质的材料及精良的制作工艺。其中，材料的选取是至关重要的。在所有材料中，PTC元件和硅胶的品质决定了加热器的耐压（击穿）及老化（功率衰减）性能。在PTC发热组件的装配过程中，热敏陶瓷和不锈钢片以及铝制波纹管与不锈钢片之间的粘接是非常重要的一环，这一环节需要使用一种能耐高温、有较高强度和韧性并且有良好绝缘性的硅胶。然而，市面上普通的硅胶大都无法满足以上的要求，因此，开发一种PTC专用的硅胶是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种耐高温有机硅组合物及其制备方法。本发明的耐高温有机硅组合物采用1：1双组份包装，常温储存稳定性好，使用方便简单，在120～150℃放置30～60min即可完成固化，对铝合金、陶瓷等多种金属与非金属材质具有良好的粘结性，具有良好的耐高温老化性能，在280℃老化处理2000 h后常温剪切强度下降小于10%，运用于PTC通电2000 h老化后电性能衰减小于10%，特别适用于PTC发热陶瓷与散热铝片的导热粘接。

为达到本发明的目的，本发明的耐高温有机硅组合物包括A组分和B组分，其中，所述A组分包括A1耐高温高强度导热基胶、A2聚二甲基硅氧烷、A3色浆、A4抑制剂、A5催化剂；B组分包括B1耐高温高强度导热基胶、B2聚二甲基硅氧烷、B3色浆、B4交联剂、B5增粘剂。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述A组分中基于A1为100质量份，A2的质量份数为5～50份，A3的质量份数为0.1～5份，A4的质量份数为0.1～2份，A5的质量份数为0.1～2份；所述B组分中基于B1为100质量份，B2的质量份数为5～50份，B3的质量份数为0.1～5份，B4的质量份数为1～10份，B5的质量份数为0.5～5份。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述A1、B1为粘度5~100万mPa．s的耐高温高强度导热基胶，所述耐高温高强度导热基胶由如下重量份数的原料制成：100份乙烯基硅油，10～60份气相法白炭黑，2～8份结构化控制剂，1～10份助剂，100～300份导热填料。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述耐高温高强度导热基胶的制备方法为：将乙烯基硅油、结构化控制剂在真空捏合机中混合均匀，然后加入气相法白炭黑和助剂，在100℃以下捏合处理，再加入预先烘烤过的导热填料，在130℃～150℃进行高温捏合处理，真空度为-0.08MPa～0.1Mpa，捏合时间不少于3h，冷却后过三辊机研磨，得耐高温高强度导热基胶。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述导热填料预先烘烤条件为150℃烘烤3h以上。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述捏合处理后过三辊机研磨2遍以上。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述乙烯基硅油的乙烯基含量为0.15%～0.45%，粘度为500～10000mPa．s。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述气相法白炭黑比表面积为100~400m²/g。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述结构化控制剂选自羟基硅油、低粘度烷氧基硅油、乙烯基硅氮烷或六甲基二硅氮烷中的一种或两种以上任意比例的混合物。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述助剂选自二苯基二烷氧基硅烷、甲基苯基烷氧基硅烷、苯基甲基乙烯基硅油、苯基甲基硅油、苯基硅树脂中的一种或两种以上任意比例的混合物。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、硅微粉、氧化锌、氧化铁或氧化铈中的一种或两种以上任意比例的混合物。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述A2、B2聚二甲基硅氧烷为二甲基硅油或乙烯基硅油，其粘度为100~5000mPa s。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述A3、B3色浆为炭黑、氧化铁红、氧化铁黄、钦镍黄、钦铬棕、钻蓝、钻绿、铁蓝中的任意一种或几种与二甲基硅油混合的色浆。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述A4抑制剂为乙炔环己醇、叔丁基乙炔、1,4-二苯基丁二炔、3-丁炔-1-醇中的至少一种。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述A5催化剂为铂金络合物，配体为1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷，其中Pt 的含量为1000-5000ppm。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述B4交联剂为含氢量0.3~1.5wt%的含氢硅油。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述B5增粘剂为带氨基、环氧基、异氰酸酯、甲基丙烯酰氧基中的一种或多种的烷氧基硅烷，且其中至少包含两个烷氧基团。

另一方面，本发明还提供了一种前述耐高温有机硅组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）制备A1、B1耐高温高强度导热基胶；

（2）制备A组分：用动力混合机将A1、A2、A3在常温下搅拌混合均匀，再加入A4和A5，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌30～60分钟，最后出料，进行密封包装，即得A组分；

（3）制备B组分：用动力混合机将B1、B2和B3在常温下搅拌混合均匀，再加入B4和B5，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌30～60分钟，最后出料，进行密封包装，即得B组分。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

（1）本发明耐高温有机硅组合物的成分搭配合理，相比单组份具有更好的储存性能，环境温度的高低对其储存稳定性影响小，对运输温度要求低，且A、B组份混合比例可为1:1，从而受计量比例误差的影响较小，对混合设备计量要求较低，有利于提高生产效率和产品质量。

（2）本发明组合物中导热基胶的制备过程中对填料进行了表面处理，增加了添加量，在工艺上使用三辊机研磨，明显提高强度的同时具有良好的流动性。

（3）本发明组合物中导热基胶的制备过程中添加的导热填料经过预先烘烤处理，捏合时也进行高温处理，从而减少了小分子含量，再加上本身硅橡胶具有良好的耐温性能，反应是加成反应并没有小分子的产生，这样所制备组合物具有良好的耐高温老化性能，在280℃老化处理2000 h后常温剪切强度下降小于10%，运用于PTC通电2000 h老化后电性能衰减小于10%，特别适用于PTC发热陶瓷与散热铝片的导热粘接，如空调、暖风机、浴霸等家用电器中的PTC发热器，也可用于其他耐高温要求的电器元件粘接。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。

此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

一种耐高温有机硅组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）耐高温高强度导热基胶的制备：将100份3000CPS乙烯基硅油、2份乙烯基硅氮烷在真空捏合机中混合均匀，然后加入20份气相法白炭黑A200和1份二苯基二甲氧基硅烷，在100℃以下捏合处理，再加入200份预先烘烤过导热填料氧化铝，温度为140℃进行高温捏合处理，真空度为-0.08MPa～0.1Mpa，捏合时间5h冷却后过三辊机研磨，得耐高温高强度导热基胶；

（2）A组分的制备：用动力混合机将100份导热基胶、10份500CPS乙烯基硅油、0.2份黑浆混合均匀，公转速度为20Hz，分散速度为20Hz，在常温下进行搅拌2小时；再加入0.1份乙炔环己醇和0.3份2000ppm铂金催化剂（配体为1，3- 二乙烯基四甲基二硅氧烷），设置公转速度为20Hz，分散速度为10Hz，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌60分钟，最后出料，进行密封包装，即得A组分；

（3）B组分的制备：用动力混合机将100份导热基胶、10份500CPS乙烯基硅油、0.2份黑浆混合均匀，公转速度为20Hz，分散速度为20Hz在常温下进行搅拌2小时；再加入1.5份0.8%含氢硅油和1份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，设置公转速度为20Hz，分散速度为10Hz，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌60分钟，最后出料，进行密封包装，即得B组分。

实施例2

一种耐高温有机硅组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）耐高温高强度导热基胶的制备：将100份3000CPS乙烯基硅油、2份六甲基二硅氮烷在真空捏合机中混合均匀，然后加入25份气相法白炭黑LM150和1份甲基苯基二甲氧基硅烷，在100℃以下捏合处理，再加入200份预先烘烤过导热填料氧化铝，温度为140℃进行高温捏合处理，真空度为-0.08MPa～0.1Mpa，捏合时间5h，冷却后过三辊机研磨，得耐高温高强度导热基胶；

（2）A组分的制备：用动力混合机将100份导热基胶、10份500CPS二甲基硅油、0.2份黑浆混合均匀，公转速度为20Hz，分散速度为20Hz，在常温下进行搅拌2小时；再加入0.1份乙炔环己醇和0.15份5000ppm铂金催化剂（配体为1，3- 二乙烯基四甲基二硅氧烷），设置公转速度为20Hz，分散速度为10Hz，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌60分钟，最后出料，进行密封包装，即得A组分；

（3）B组分的制备：用动力混合机将100份导热基胶、10份500CPS二甲基硅油、0.2份黑浆混合均匀，公转速度为20Hz，分散速度为20Hz在常温下进行搅拌2小时；再加入1.2份1%含氢硅油和1份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，设置公转速度为20Hz，分散速度为10Hz，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌60分钟，最后出料，进行密封包装，即得B组分。

实施例3

一种耐高温有机硅组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）耐高温高强度导热基胶的制备：将100份5000CPS乙烯基硅油、2份六甲基二硅氮烷在真空捏合机中混合均匀，然后加入20份气相法白炭黑A200和1份甲基苯基二甲氧基硅烷，在100℃以下捏合处理，再加入200份预先烘烤过导热填料氧化铝，温度为140℃进行高温捏合处理，真空度为-0.08MPa～0.1Mpa，捏合时间5h，冷却后过三辊机研磨，得耐高温高强度导热基胶；

（2）A组分的制备：用动力混合机将100份导热基胶、10份500CPS二甲基硅油、0.2份黑浆混合均匀，公转速度为20Hz，分散速度为20Hz，在常温下进行搅拌2小时；再加入0.1份乙炔环己醇和0.2份3000ppm铂金催化剂（配体为1，3- 二乙烯基四甲基二硅氧烷），设置公转速度为20Hz，分散速度为10Hz，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌60分钟，最后出料，进行密封包装，即得A组分；

（3）B组分的制备：用动力混合机将100份导热基胶、10份500CPS二甲基硅油、0.2份黑浆混合均匀，公转速度为20Hz，分散速度为20Hz在常温下进行搅拌2小时；再加入2份0.5%含氢硅油和1份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，设置公转速度为20Hz，分散速度为10Hz，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌60分钟，最后出料，进行密封包装，即得B组分。

对比例1

一种耐高温有机硅组合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）耐高温高强度导热基胶的制备：将100份5000CPS乙烯基硅油、2份六甲基二硅氮烷在真空捏合机中混合均匀，然后加入20份气相法白炭黑A200和1份甲基苯基二甲氧基硅烷，在100℃以下捏合处理，再加入200份未预先烘烤过导热填料氧化铝，温度为140℃进行高温捏合处理，真空度为-0.08MPa～0.1Mpa，捏合时间5h，得耐高温高强度导热基胶；

（2）A组分的制备：用动力混合机将100份导热基胶、10份500CPS二甲基硅油、0.2份黑浆混合均匀，公转速度为20Hz，分散速度为20Hz，在常温下进行搅拌2小时；再加入0.1份乙炔环己醇和0.2份3000ppm铂金催化剂（配体为1，3- 二乙烯基四甲基二硅氧烷），设置公转速度为20Hz，分散速度为10Hz，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌60分钟，最后出料，进行密封包装，即得A组分；

（3）B组分的制备：用动力混合机将100份导热基胶、10份500CPS二甲基硅油、0.2份黑浆混合均匀，公转速度为20Hz，分散速度为20Hz在常温下进行搅拌2小时；再加入2份0.5%含氢硅油和1份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，设置公转速度为20Hz，分散速度为10Hz，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌60分钟，最后出料，进行密封包装，即得B组分。

效果实施例

将以上实施例和对比例中所得A组分和B组分按体积比例为1：1混合使用，并测试如下性能，其中电性能老化测试通过试验PTC发热器粘接通电测试，测试结果见表1。

表1性能测试结果

测试结果	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					外观	灰色流体	灰色流体	灰色流体	灰色糊状
粘度（CPS，η20）	45000	40000	50000	65000
					固化时间（min，150℃）	30	30	30	30
剪切强度（MPa）	4.8	3.8	3.7	3.8
					280℃老化2000h后剪切强度变化率（%）	5.6	7.2	6.9	7.1
通电老化2000h后功率变化率（%）	7.3	8.5	8.6	38
					通电老化2000h后阻值变化率（%）	3.5	4.5	4.4	15

从上表的数据中可以看出，本方面实施例1-3所得耐高温有机硅组合物在150℃烘烤30min即可完成固化，具有良好的剪切粘接强度、良好的耐高温老化性能，在280℃老化处理2000 h后常温剪切强度下降小于10%，通电老化2000 h后电性能衰减小于10%，特别适用于PTC发热陶瓷与散热铝片的导热粘接。

而对比例1一方面在粘稠度比较大，不利于操作使用，另一方面虽然耐高温280℃老化2000 h后剪切强度变化率小于10%，但运用于PTC通电老化2000 h老化后功率和阻值这两电性能变化率都大于10%，不适用于PTC发热陶瓷与散热铝片的粘接。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述耐高温有机硅组合物包括A组分和B组分，其中，所述A组分包括A1耐高温高强度导热基胶、A2聚二甲基硅氧烷、A3色浆、A4抑制剂、A5催化剂；B组分包括B1耐高温高强度导热基胶、B2聚二甲基硅氧烷、B3色浆、B4交联剂、B5增粘剂；所述A组分中基于A1为100质量份，A2的质量份数为5～50份，A3的质量份数为0.1～5份，A4的质量份数为0.1～2份，A5的质量份数为0.1～2份；所述B组分中基于B1为100质量份，B2的质量份数为5～50份，B3的质量份数为0.1～5份，B4的质量份数为1～10份，B5的质量份数为0.5～5份；所述A1、B1为粘度5~100万mPa．s的耐高温高强度导热基胶，所述耐高温高强度导热基胶由如下重量份数的原料制成：100份乙烯基硅油，10～60份气相法白炭黑，2～8份结构化控制剂，1～10份助剂，100～300份导热填料；所述耐高温高强度导热基胶的制备方法为：将乙烯基硅油、结构化控制剂在真空捏合机中混合均匀，然后加入气相法白炭黑和助剂，在100℃以下捏合处理，再加入预先烘烤过的导热填料，在130℃～150℃进行高温捏合处理，真空度为-0.08MPa～0.1Mpa，捏合时间不少于3h，冷却后过三辊机研磨，得耐高温高强度导热基胶。

2.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述导热填料预先烘烤条件为150℃烘烤3h 以上。

3.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述捏合处理后过三辊机研磨2遍以上。

4.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述乙烯基硅油的乙烯基含量为0.15%～0.45%，粘度为500～10000mPa．s。

5.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述气相法白炭黑比表面积为100~400m²/g。

6.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述结构化控制剂选自羟基硅油、低粘度烷氧基硅油、乙烯基硅氮烷或六甲基二硅氮烷中的一种或两种以上任意比例的混合物。

7.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述助剂选自二苯基二烷氧基硅烷、甲基苯基烷氧基硅烷、苯基甲基乙烯基硅油、苯基甲基硅油、苯基硅树脂中的一种或两种以上任意比例的混合物。

8.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、硅微粉、氧化锌、氧化铁或氧化铈中的一种或两种以上任意比例的混合物。

9.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述A2、B2聚二甲基硅氧烷为二甲基硅油或乙烯基硅油，其粘度为100~5000mPa s。

10.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述A3、B3色浆为炭黑、氧化铁红、氧化铁黄、钦镍黄、钦铬棕、钻蓝、钻绿、铁蓝中的任意一种或几种与二甲基硅油混合的色浆。

11.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述A4抑制剂为乙炔环己醇、叔丁基乙炔、1,4-二苯基丁二炔、3-丁炔-1-醇中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述A5催化剂为铂金络合物，配体为1，3- 二乙烯基四甲基二硅氧烷，其中Pt 的含量为1000-5000ppm。

13.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述B4交联剂为含氢量0.3~1.5wt%的含氢硅油。

14.根据权利要求1所述的耐高温有机硅组合物，其特征在于，所述B5增粘剂为带氨基、环氧基、异氰酸酯、甲基丙烯酰氧基中的一种或多种的烷氧基硅烷，且其中至少包含两个烷氧基团。

15.权利要求1-14任一项所述耐高温有机硅组合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）制备A1、B1耐高温高强度导热基胶；

（2）制备A组分：用动力混合机将A1、A2、A3在常温下搅拌混合均匀，再加入A4和A5，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌30～60分钟，最后出料，进行密封包装，即得A组分；

（3）制备B组分：用动力混合机将B1、B2和B3在常温下搅拌混合均匀，再加入B4和B5，同时抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa，搅拌30～60分钟，最后出料，进行密封包装，即得B组分。