CN115052924B - 有机硅组合物及有机硅组合物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为包含(A)液态有机硅化合物、(B)硅橡胶块状体、和(C)使所述(B)硅橡胶块状体溶胀的液态化合物的有机硅组合物,以及该有机硅组合物的制造方法。根据本发明,可以提供能够制造在基体树脂中分散性良好地分散有硅橡胶块状体的固化体的有机硅组合物、及该有机硅组合物的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及有机硅组合物及有机硅组合物的制造方法。
背景技术
在计算机、汽车部件、移动电话等电子设备中,为了对由半导体元件、机械部件等发热体产生的热进行散热,一般使用散热器等冷却部件。出于提高热向冷却部件中的导热效率的目的,已知可在发热体与散热体之间配置配合有导热性填料的导热性片。
导热性片一般是在配置于电子设备内部时被压缩而使用的,需要高柔软性。为了使其具有高柔软性、并且能高度填充导热性填料,作为导热性片的基体树脂,适合使用硅橡胶。
硅橡胶在形成了交联结构等情况下特别难以再利用(再循环),不仅制品的再利用是困难的,而且对制造中所产生的制品以外的毛边等进行再利用也是困难的。
作为对硅橡胶进行再利用的方法,可考虑对硅橡胶进行分解的方法、使用溶剂对各成分进行分离的方法等,但这些方法需要相应的工时、成本,因此在实用上难以适用。或者,也可考虑使用硅橡胶作为火力发电中的燃料的方法,但在包含导热性填料等填充材料的情况下,与之相应地有机物比例变少,因此作为燃料的效率变差。特别地,如果填充材料为氢氧化物,则吸热作用生效,因此不适合于作为燃料的应用。
如上所述,难以对已然制成的硅橡胶进行再利用,若特别是配合有导热性填料等填充材料的硅橡胶能加以再利用,则其技术价值高。
在专利文献1中,记载了对硅橡胶(有机硅树脂固化物)进行粉碎并将其用作散热构件的一种成分的技术。具体而言,记载了有关下述散热构件的发明,所述散热构件的特征在于,其是使含有导热性填料的有机硅树脂固化物的粉碎物、与含有或不含有导热性填料的未固化有机硅树脂的混合物进行成型/固化而形成的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-363272号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,如专利文献1那样将硅橡胶(有机硅树脂固化物)的粉碎物直接与未固化有机硅树脂混炼而制成的散热构件存在下述情况:基体树脂中的硅橡胶粉碎物的分散性差,因此机械强度等物性变差。
基于以上内容,本发明的课题是提供能够制造在基体树脂中分散性良好地分散有硅橡胶粉碎物(硅橡胶块状体)的固化体的有机硅组合物、以及该有机硅组合物的制造方法。
用于解决课题的手段
本申请的发明人进行深入研究的结果发现,利用包含(A)液态有机硅化合物、(B)硅橡胶块状体、和(C)使上述(B)硅橡胶块状体溶胀的液态化合物的有机硅组合物,能够解决上述课题,从而完成了本发明。
本发明提供以下的[1]~[11]。
[1]一种有机硅组合物,其包含:(A)液态有机硅化合物、(B)硅橡胶块状体、和(C)使所述(B)硅橡胶块状体溶胀的液态化合物。
[2]根据上述[1]所述的有机硅组合物,其中,所述(A)液态有机硅化合物为加成反应型的有机聚硅氧烷。
[3]根据上述[1]或[2]所述的有机硅组合物,其中,所述(C)液态化合物为选自由烷氧基硅烷化合物、烷氧基硅氧烷化合物、脂肪族烃系溶剂、芳香族溶剂、硅油及硅氮烷类化合物组成的组中的至少1种化合物。
[4]根据上述[1]~[3]中任一项所述的有机硅组合物,其中,所述(C)液态化合物为具有与硅原子键合的碳原子数4以上的烷基的烷基烷氧基硅烷化合物。
[5]根据上述[1]~[4]中任一项所述的有机硅组合物,其中,所述(B)硅橡胶块状体含有选自导热性填料及导电性填料中的至少1种填充材料。
[6]根据上述[1]~[5]中任一项所述的有机硅组合物,其中,所述(B)硅橡胶块状体被所述(C)液态化合物溶胀而包含在组合物中。
[7]根据上述[1]~[6]中任一项所述的有机硅组合物,其还含有(D)选自导热性填料及导电性填料中的至少1种填充材料。
[8]一种固化体,其为上述[1]~[7]中任一项所述的有机硅组合物的。
[9]一种有机硅组合物的制造方法,所述有机硅组合物包含(A)液态有机硅化合物、(B)硅橡胶块状体、和(C)使所述(B)硅橡胶块状体溶胀的液态化合物,所述制造方法具备利用所述(C)液态化合物使所述(B)硅橡胶块状体溶胀的工序(1)。
[10]根据上述[9]所述的有机硅组合物的制造方法,其具备:利用所述(C)液态化合物使所述(B)硅橡胶块状体溶胀的工序(1);和将已溶胀的硅橡胶块状体、与所述(A)液态有机硅化合物混合的工序(2)。
[11]一种有机硅组合物的固化体的制造方法,其中,利用上述[9]或[10]所述的方法制造有机硅组合物,接着使该有机硅组合物进行固化。
发明的效果
根据本发明,可以提供能够制造硅橡胶块状体(硅橡胶粉碎物)在基体树脂中的分散状态良好的固化体的有机硅组合物、其固化体及其制造方法。
附图说明
[图1]为对测定热导率的测定机进行说明的图。
[图2]为实施例1中制作的固化体的扫描型电子显微镜照片。
[图3]为比较例1中制作的固化体的扫描型电子显微镜照片。
具体实施方式
[有机硅组合物]
本发明的有机硅组合物包含(A)液态有机硅化合物、(B)硅橡胶块状体、和(C)使上述(B)硅橡胶块状体溶胀的液态化合物。
本发明的有机硅组合物能够使(B)硅橡胶块状体分散性良好地分散于通过使上述(A)液态有机硅化合物进行固化而形成的基体树脂中。
其原因虽不明确,但认为是通过(C)液态化合物使(B)硅橡胶块状体溶胀,从而在将(C)液态化合物与(B)硅橡胶块状体进行了混炼时,(A)液态有机硅化合物变得容易进入到该块状体的内部(例如,分子链交联而成的网状结构的内部),能够使其形成良好的混合状态。推断通过在该状态下使(A)液态有机硅化合物进行固化,从而硅橡胶块状体以被微细化的状态良好地分散于基体树脂中。
<(A)液态有机硅化合物>
本发明的有机硅组合物含有(A)液态有机硅化合物。(A)液态有机硅化合物是能进行固化而形成基体树脂的化合物。
作为(A)液态有机硅化合物,可举出例如缩合反应型的有机聚硅氧烷、加成反应型的有机聚硅氧烷等。它们之中,从容易高度填充后述的(D)导热性填料、而且可利用催化剂等容易地调整固化温度的方面考虑,优选为加成反应型的有机聚硅氧烷。从容易高度填充导热性填料这样的观点考虑,加成反应型的有机聚硅氧烷优选包含含有烯基的有机聚硅氧烷和氢有机聚硅氧烷。需要说明的是,在本说明书中,所谓液态,是指在23℃、1个大气压下为液体。
(A)液态有机硅化合物的固化后的硬度以E硬度计优选为90以下,更优选为50以下,进一步优选为20以下。E硬度是利用JISK6253的E型硬度计测定的值。
(A)液态有机硅化合物的含量没有特别限制,以有机硅组合物总量为基准,例如为1~50体积%,更优选为3~30体积%。
<(B)硅橡胶块状体>
本发明的有机硅组合物含有(B)硅橡胶块状体。在有机硅组合物中,硅橡胶块状体被后述的液态化合物溶胀而包含在组合物中,其结果是,在有机硅组合物的固化体中的分散性变良好。
(B)硅橡胶块状体是利用已知的方法制成的硅橡胶的粉碎物。作为硅橡胶,只要是具有硅氧烷键(-Si-O-)作为主链的有机硅聚合物,就没有特别限制。作为硅橡胶,可优选举出缩合反应型的有机聚硅氧烷的固化体、加成反应型的有机聚硅氧烷的固化体等。因此,硅橡胶块状体优选为缩合反应型的有机聚硅氧烷的固化体的粉碎物或加成反应型的有机聚硅氧烷的固化体的粉碎物,更优选为加成反应型的有机聚硅氧烷的固化体的粉碎物。
硅橡胶块状体的大小没有特别限定,在成为了固化体的状态下以优选为50μm以下、更优选为5~20μm的平均粒径分散。平均粒径可以如下算出,即,通过扫描型电子显微镜观察(SEM观察)而以200倍左右的倍率观察包含硅橡胶块状体的硅橡胶组合物的固化体时,对成为了块状的50个粒状物的长径进行测定,作为其算术平均而算出。
如上所述,本发明的有机硅组合物使用已然制成的硅橡胶的粉碎物作为硅橡胶块状体,因此能有效地对硅橡胶进行再利用。
(B)硅橡胶块状体优选含有导热性填料及导电性填料中的至少1种填充材料。含有填充材料的硅橡胶块状体是对含有填充材料的硅橡胶进行粉碎而制造的,由于包含填充材料,因此容易粉碎。
含有导热性填料的硅橡胶块状体由于是将导热性硅橡胶作为原料而制作的,因此,能够将由导热性硅橡胶形成的片、在制造该片时产生的毛边等作为本发明中的硅橡胶块状体而有效地再利用。
作为(B)硅橡胶块状体中所含的导热性填料的种类,只要是一般的散热片等所使用的导热性填料,就没有特别限制,可举出氧化铝、氧化镁、氧化锌等氧化物,氮化硼、氮化铝等氮化物,氢氧化铝、氢氧化镁等金属氢氧化物等。导热性填料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
包含含有导热性填料的(B)硅橡胶块状体的本发明的有机硅组合物的固化体具有导热性,因此可以作为导热性片等来使用。另外,如上述的那样,在本发明中,硅橡胶块状体在基体树脂中的分散性变得良好,因此可得到导热性的偏差少的固化体。
含有导电性填料的(B)硅橡胶块状体由于是将导电性硅橡胶作为原料而制作的,因此,能够将由导电性硅橡胶形成的片、在制造该片时产生的毛边等作为本发明中的硅橡胶块状体而有效地再利用。
作为(B)有机硅块状体中所含的导电性填料的种类,只要是一般的导电性片等所使用的导电性填料,就没有特别限制。作为导电性填料,可以举出例如,金、银、铜、铝、镍等金属,炉法炭黑、槽法炭黑、热裂解炭黑、乙炔黑、科琴黑等炭黑,石墨、石墨烯等。导电性填料可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
包含含有导电性填料的硅橡胶块状体的本发明的有机硅组合物的固化体具有导电性,因此可以作为导电性片等来使用。另外,如上述的那样,在本发明中,硅橡胶块状体在基体树脂中的分散性变得良好,因此可得到导电性的偏差少的固化体。
上述的导热性填料及导电性填料的形状没有限定,可以使用例如球状、破碎状、纤维状、鳞片状的填料。这些形状之中,从提高填充性的观点考虑,优选使用球状的各类填料。
(B)硅橡胶块状体中的填充材料的含量没有特别限定,但从对硅橡胶进行粉碎来制造硅橡胶块状体时的粉碎的容易性、基体树脂中的分散性等的观点考虑,优选为30~90体积%,更优选为50~80体积%。
(B)硅橡胶块状体的硬度以E硬度计优选为90以下,更优选为40以下,进一步优选为20以下。硬度在上述范围内的硅橡胶块状体在基体树脂中的分散性容易变良好。E硬度是利用JISK6253的E型硬度计测定的值。特别地,通过设定以E硬度计为40以下,从而容易利用液态化合物而大大地溶胀,因此,(B)硅橡胶块状体的分散性大大提高,可得到固化体的因位置而产生的机械强度等物性的偏差极小的制品。
(B)硅橡胶块状体的E硬度、与上述的(A)液态有机硅化合物的固化后的E硬度之差越小越优选,两者的E硬度之差的绝对值优选为50以下,更优选为20以下,进一步优选为10以下。通过使两者的E硬度之差小,从而(B)硅橡胶块状体的分散性提高,固化体的因位置而产生的机械强度等物性的偏差得以降低。
有机硅组合物中的硅橡胶块状体的含量没有特别限定,但优选为50~90体积%,更优选为70~85体积%。
<(C)液态化合物>
本发明的有机硅组合物含有(C)使上述(B)硅橡胶块状体溶胀的液态化合物。(C)液态化合物只要是能使上述(B)硅橡胶块状体溶胀的化合物,就没有特别限制。此处,能使其溶胀的化合物是指:通过添加至(B)硅橡胶块状体中而被引入至(B)硅橡胶块状体的内部、由此能使(B)硅橡胶块状体的体积增加的化合物。
作为(C)液态化合物,优选为选自由烷氧基硅烷化合物、烷氧基硅氧烷化合物、脂肪族烃系溶剂、芳香族溶剂、硅油及硅氮烷类化合物组成的组中的至少1种化合物。它们之中,更优选为选自烷氧基硅烷化合物、烷氧基硅氧烷化合物、硅油及硅氮烷类化合物中的至少1种化合物,特别优选为烷氧基硅烷化合物,这是因为其与(B)硅橡胶块状体的亲和性良好,容易使(B)硅橡胶块状体溶胀。
若使用烷氧基硅烷化合物作为(C)液态化合物,则(B)硅橡胶块状体的分散性特别优异,固化体的弯曲强度等机械物性提高。此外,在(B)硅橡胶块状体含有导热性填料的情况下,若使用烷氧基硅烷化合物作为(C)液态化合物,则固化体的热导率容易提高。(C)液态化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上而使用。
需要说明的是,所谓液态,是指在23℃、1个大气压下为液体。
可用作(C)液态化合物的烷氧基硅烷化合物是具有下述结构的化合物:硅原子(Si)所具有的4个键中的1~3个键与烷氧基键合,剩余的键与有机取代基键合。作为烷氧基硅烷化合物所具有的烷氧基,可举出例如,甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基及己氧基。烷氧基硅烷化合物可以以二聚物的形式包含在有机硅组合物中。
烷氧基硅烷化合物中,从获得容易性的观点考虑,优选为具有甲氧基或乙氧基的烷氧基硅烷化合物。为了容易使上述(B)硅橡胶块状体溶胀,烷氧基硅烷化合物所具有的烷氧基的数目优选为3。烷氧基硅烷化合物更优选为选自三甲氧基硅烷化合物及三乙氧基硅烷化合物中的至少一种化合物。
作为烷氧基硅烷化合物所具有的有机取代基中所含的官能团,可举出例如,丙烯酰基、烷基、羧基、乙烯基、甲基丙烯酸系基团、芳香族基团、氨基、异氰酸酯基、异氰脲酸酯基、环氧基、羟基及巯基。此处,在使用包含铂催化剂的加成反应型的有机聚硅氧烷作为(A)液态有机硅化合物的情况下,优选选择使用不易对有机聚硅氧烷的固化反应带来影响的烷氧基硅烷化合物。具体而言,在使用包含铂催化剂的加成反应型的有机聚硅氧烷的情况下,烷氧基硅烷化合物的有机取代基优选不包含氨基、异氰酸酯基、异氰脲酸酯基、羟基或巯基。
从提高(B)硅橡胶块状体的分散性的观点考虑,烷氧基硅烷化合物优选包含具有键合于硅原子上的烷基的烷基烷氧基硅烷化合物,即具有烷基作为有机取代基的烷氧基硅烷化合物(含有烷基的烷氧基硅烷化合物)。键合于硅原子上的烷基的碳原子数优选为4以上。另外,从烷氧基硅烷化合物本身的粘度较低、将有机硅组合物的粘度抑制在低水平这样的观点考虑,键合于硅原子上的烷基的碳原子数优选为16以下。
作为含有烷基的烷氧基硅烷化合物,可举出例如,甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正己基三乙氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、及正癸基三甲氧基硅烷。含有烷基的烷氧基硅烷化合物中,从使(B)硅橡胶块状体的分散性良好的观点考虑,特别优选为正癸基三甲氧基硅烷。
可用作(C)液态化合物的烷氧基硅氧烷化合物具有下述结构:具有两个以上的硅氧烷键,在至少一个硅原子上键合有烷氧基。另外,烷氧基硅氧烷化合物具有在构成硅氧烷键的硅原子中的至少一个硅原子上键合有有机取代基的结构。
作为烷氧基硅氧烷化合物所具有的烷氧基及有机取代基,可以举出在上述烷氧基硅烷化合物的说明中所例示的基团。烷氧基硅氧烷化合物与烷氧基硅烷化合物同样地具有烷氧基,因此能够提高(B)硅橡胶块状物的分散性。
烷氧基硅氧烷化合物可以使用一种或两种以上。作为烷氧基硅氧烷化合物,可举出例如,甲基甲氧基硅氧烷低聚物、甲基苯基甲氧基硅氧烷低聚物、甲基环氧甲氧基硅氧烷低聚物、甲基巯基甲氧基硅氧烷低聚物、及甲基丙烯酰基甲氧基硅氧烷低聚物。
作为可用作(C)液态化合物的脂肪族烃系溶剂,优选为碳原子数12~19的脂肪族烃系溶剂、或液体石蜡。
作为碳原子数12~19的脂肪族烃系溶剂,优选为碳原子数12~19的直链状或支链状的饱和烃系溶剂,可举出例如,正十二烷、异十二烷、正十三烷、异十三烷、正十四烷、异十四烷、正十五烷、异十五烷、正十六烷、异十六烷、正十七烷、异十七烷、正十八烷、异十八烷、正十九烷、异十九烷等。它们之中,优选为正十四烷、正十五烷、正十六烷等。
作为可用作(C)液态化合物的芳香族溶剂,优选为碳原子数6~10的芳香族烃系溶剂,可举出例如,甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙基苯、丙基苯、丁基苯、叔丁基苯等,优选为甲苯、二甲苯等。
作为可用作(C)液态化合物的硅油,可举出直链硅油、改性硅油等。
作为直链硅油,可举出二甲基硅油、苯甲基硅油等。
作为改性硅油,可举出例如,聚醚改性硅油、芳烷基改性硅油、氟烷基改性硅油、长链烷基改性硅油、高级脂肪酸酯改性硅油、高级脂肪酸酰胺改性硅油、及苯基改性硅油。
可用作(C)液态化合物的硅油中,从使(B)硅橡胶块状体溶胀从而提高向基体树脂中的分散性的观点考虑,优选为直链硅油,其中优选为二甲基硅油。
作为可用作(C)液态化合物的硅氮烷类化合物,可举出六甲基二硅氮烷、二苯基四甲基二硅氮烷、八甲基三硅氮烷、六甲基环三硅氮烷等。它们之中,从使(B)硅橡胶块状体溶胀从而提高向基体树脂中的分散性的观点考虑,优选为六甲基二硅氮烷。
上述(C)液态化合物中,优选溶解性参数(SP值)为7~10的液态化合物。
有机硅组合物中的(C)液态化合物的含量没有特别限定,相对于(B)硅橡胶块状体100质量份,例如为1~50质量份,优选为2~30质量份,更优选为5~15质量份。
在将(C)液态化合物与(B)硅橡胶块状体混炼时,优选为上述的含量,但也可以在进行了混炼后使一部分挥发。
本发明的有机硅组合物可以含有选自(D)导热性填料及导电性填料中的至少1种填充材料。此处,该(D)填充材料与上述的(B)硅橡胶块状体中所含的填充材料不同,是除了(B)硅橡胶块状体之外另外向有机硅组合物中配合的物质。
通过使有机硅组合物含有导热性填料作为(D)填充材料,从而固化体的导热性增高,可以将固化体作为导热性片等来使用。另外,通过使有机硅组合物含有导电性填料作为(D)填充材料,从而固化体的导电性增高,可以将固化体作为导电性片等来使用。
(D)填充材料中的导热性填料及导电性填料的种类与作为上述的(B)硅橡胶块状体中所含的导热性填料及导电性填料而说明过的种类同样。
有机硅组合物中的(D)填充材料的含量没有特别限定,例如,相对于(A)液态有机硅化合物100体积份,优选为20~80体积份,更优选为50~70体积份。
<添加剂>
根据需要,也可以使有机硅组合物中进一步含有添加剂。作为添加剂,可举出例如,增强材料、着色剂、耐热提高剂、表面活性剂、分散剂、阻燃剂、催化剂、固化延迟剂、防劣化剂及增塑剂。
<有机硅组合物的制造方法>
包含(A)液态有机硅化合物、(B)硅橡胶块状体、和(C)使上述(B)硅橡胶块状体溶胀的液态化合物的本发明的有机硅组合物的制造方法没有特别限定,优选为具备利用上述(C)液态化合物使(B)硅橡胶块状体溶胀的工序(1)的制造方法。通过利用具备工序(1)的方法来制造有机硅组合物,从而有机硅组合物的固化体中的(B)硅橡胶块状体的分散性变良好。
(B)硅橡胶块状体可以通过对利用已知的方法制成的硅橡胶进行粉碎而得到。作为进行粉碎的方法,没有特别限定,使用已知的粉碎机、搅拌机等即可。例如,可以使用颚式破碎机、锤击破碎机、辊破碎机、筛分磨、喷射式粉碎机、胶磨机、辊磨机、振动磨等。
在利用(C)液态化合物使所得到的(B)硅橡胶块状体溶胀的工序中,可以将(B)硅橡胶块状体与(C)液态化合物混合。关于使其混合时的两者的配合量,相对于(B)硅橡胶块状体100质量份,(C)液态化合物例如为1~50质量份,优选为2~30质量份,更优选为5~15质量份。另外,使其混合时的温度优选设定为20~40℃。另外,从使(B)硅橡胶块状体的溶胀进展的观点考虑,优选在将两者混合后静置一定时间。静置时间优选为0.5~24小时。
通过上述的使(B)硅橡胶块状体溶胀的工序(1),可得到已溶胀的硅橡胶块状体。
在进行了工序(1)之后,优选进行将已溶胀的硅橡胶块状体与(A)液态有机硅化合物混合的工序(2)。另外,上述混合优选通过利用振动搅拌机等进行搅拌来进行。通过工序(2),(A)液态有机硅化合物进入到溶胀了的硅橡胶块状体的内部(例如,分子链交联而成的网状结构的内部),通过进一步进行搅拌,溶胀了的有机硅块状体中的一部分被切断等从而被微细化,作为结果,认为是固化体中的分散性提高。
关于工序(2)中的配合量,有机硅组合物中的硅橡胶块状体的含量优选为50~90体积%,更优选为70~85体积%。
在(A)液态有机硅化合物为将2液混合来进行固化的组成的情况下,优选对于溶胀了的硅橡胶块状体分为多次(例如2次)添加(A)液态有机硅化合物并进行混合。例如,在包含含有烯基的有机聚硅氧烷和氢有机聚硅氧烷的加成反应型的有机聚硅氧烷的情况下,在工序(2)中,优选将含有烯基的有机聚硅氧烷及氢有机聚硅氧烷分为2次以上添加,例如可以添加包含含有烯基的有机聚硅氧烷的液剂,接着添加包含氢有机聚硅氧烷的液剂。
另外,本发明的有机硅组合物的制造方法不限定于具备上述工序(1)及工序(2)的方法。例如,在(A)液态有机硅化合物为包含含有烯基的有机聚硅氧烷和氢有机聚硅氧烷的加成反应型的有机聚硅氧烷的情况下,也可以为下述方法:在含有烯基的有机聚硅氧烷及氢有机聚硅氧烷中的至少一者的存在下实施上述的进行溶胀的工序(1),然后配合含有烯基的有机聚硅氧烷及氢有机聚硅氧烷中的另一者。
另外,在制造包含导热性填料、导电性填料及添加剂等的有机硅组合物的情况下,可以在工序(1)中添加这些成分,也可以在工序(2)中添加这些成分,还可以设置除工序(1)及工序(2)以外的工序来添加这些成分。
(有机硅组合物的固化体)
本发明的有机硅组合物的固化体是通过使如上述那样制成的有机硅组合物进行固化而制造的,具体而言,可以通过对上述的有机硅组合物进行加热,使液态有机硅化合物进行交联而得到。加热可以在例如50~150℃左右的温度下进行。另外,加热时间例如为10分钟~20小时左右。
有机硅组合物的固化体的用途没有特别限定,例如,可以用作电气部件、半导体材料的保护膜,或者在例如包含导热性填料的情况下可以用作导热性片,可以配置在电子设备中的发热体与散热体之间来使用。作为发热体,可举出例如电子元件等,作为散热体,可举出例如散热器、导热管等。另外,在有机硅组合物的固化体含有导电性填料的情况下,也可以用作导电性片、布线等导电性构件等。
实施例
以下,利用实施例来更详细地说明本发明,但本发明不受这些例子的任何限定。
在本实施例中,利用以下方法进行了评价。
[热导率]
使用热阻测定机,通过依照ASTMD5470-06的方法而测定了有机硅组合物的固化体的热导率。
(测定机)
如图1所示,热阻测定机具备侧面被绝热材料21覆盖的第1铜制模块22及第2铜制模块23。第1铜制模块22配置于热阻测定机的下部,第2铜制模块23配置于第1铜制模块22的上方。第1铜制模块22的上表面为载置有机硅组合物的固化体(试样)S2的载置面Q1,该载置面Q1的尺寸为25.4mm×25.4mm。热阻测定机还具备对第1铜制模块22的下表面进行加热的加热器24、和对第2铜制模块23的上表面进行冷却的带有风机的散热器25。热阻测定机还具备与第2铜制模块23连接的圆柱体26。第2铜制模块23以通过圆柱体26的按压动作而将载置于第1铜制模块22的载置面Q1上的试样S2压缩的方式构成。
(测定)
热导率的测定中,首先,将试样S2涂布于第1铜制模块22的载置面Q1,接着利用第2铜制模块23进行压缩,以试样S2的厚度成为1.5mm的方式进行了压缩。接下来,将溢出的试样拭去,以第1铜制模块22的载置面Q1的温度成为80℃的方式使加热器24发热。以第1铜制模块22的载置面Q1的温度(温度θj1)成为80℃的稳定状态的方式放置15分钟后,测定了第2铜制模块23的下表面Q2(与试样S2接触的接触面)的温度(温度θj0)。进一步测定了此时的加热器24的发热量(发热量Q)、及试样S2的准确的厚度(厚度T)。
进一步调整试样的厚度以使其成为1.0mm、0.5mm,进行同样的测定,将由下述式(2)算出的各试样S2的热阻的值标绘成纵轴为热阻、横轴为厚度的曲线图,由其斜率求出热导率。
热阻=(θj1-θj0)/Q···(2)
[扫描型电子显微镜观察(SEM观察)]
利用扫描型电子显微镜(株式会社日立ハイテクノロジーズ社制“SU3500”)观察有机硅组合物的固化体的截面,对硅橡胶块状体的分散状态进行了确认。
条件:加速电压为15kV,倍率为200倍
扫描型电子显微镜观察(SEM观察)的结果是,将硅橡胶块状体的分散性优异的情况评价为“A”,将比A差但分散性良好的情况评价为“B”,将确认到大量凝集物等分散性差的情况评价为“C”。
[弯曲试验]
对于在各实施例、比较例中得到的有机硅组合物的固化体(厚度为2mm,宽度为5mm,长度为50mm),进行180°弯曲试验,通过目视确认了是否在弯曲部(凸部)产生裂纹。
A:未确认到裂纹。
B:确认到微细的裂纹,但未产生使用上的问题。
C:确认到大裂纹,固化体发生了破裂。
[各成分]
<硅橡胶块状体的原料(硅橡胶)>
作为硅橡胶块状体的原料,使用使包含含有烯基的有机聚硅氧烷和氢有机聚硅氧烷的加成反应型的有机聚硅氧烷进行固化而得到的下述硅橡胶1及2。
硅橡胶1:热导率为1.3W/mK,E硬度为5,含有有机聚硅氧烷固化物42体积%、作为导热性填料的氢氧化铝(破碎状,平均粒径为50μm)29体积%、氢氧化铝(破碎状,平均粒径为10μm)29体积%。
硅橡胶2:热导率为1.3W/mK,E硬度为70,含有有机聚硅氧烷固化物42体积%、作为导热性填料的氢氧化铝(破碎状,平均粒径为50μm)29体积%、氢氧化铝(破碎状,平均粒径为10μm)29体积%。
<使硅橡胶块状体溶胀的液态化合物>
·正癸基三甲氧基硅烷
·二甲基硅油
<液态有机硅化合物>
固化后的硬度以E硬度计为5的加成反应型二甲基聚硅氧烷(2液型:由A剂和B剂构成,通过将它们混合而发生含有烯基的有机聚硅氧烷与氢有机聚硅氧烷的反应)
<导热性填料>
氢氧化铝(破碎状,平均粒径为10μm)
(实施例1)
将硅橡胶1投入至株式会社MOASTORE社制“ブレンダーセットMIH-MX201-WH”的粉碎机单元中,以速度“1”进行5分钟粉碎,得到硅橡胶块状体。
将上述硅橡胶块状体和液态化合物(正癸基三甲氧基硅烷)装入塑料容器中,进行混合后,放置1小时,得到已溶胀的硅橡胶块状体。
将上述溶胀了的硅橡胶块状体和液态有机硅化合物的A剂装入塑料容器中,使用株式会社MOASTORE社制“ブレンダーセットMIH-MX201-WH”的混合机单元,以速度“1”进行5分钟搅拌从而混合,由此得到液态混合物(中间体)。接着,利用振动搅拌机对该液态混合物(中间体)和液态有机硅化合物的B剂进行4分钟搅拌,得到有机硅组合物。需要说明的是,硅橡胶块状体、液态化合物及液态有机硅化合物以各自的配合比如表1所示的方式进行了调整。
将所得到的有机硅组合物以厚度成为2mm的方式涂布于剥离片,在80℃下进行15小时加热,得到片状的有机硅组合物的固化体。
(实施例2)
作为液态化合物,使用二甲基硅油来代替正癸基三甲氧基硅烷,除此以外,与实施例1同样地操作,得到片状的有机硅组合物的固化体。
(实施例3)
使用硅橡胶2来代替硅橡胶1,除此以外,与实施例2同样地操作,得到有机硅组合物的固化体。
(实施例4)
变更液态有机硅化合物的配合量,进一步添加了导热性填料,除此以外,与实施例1同样地操作,得到有机硅组合物的固化体。
(比较例1)
将硅橡胶1投入至株式会社MOASTORE社制“ブレンダーセットMIH-MX201-WH”的粉碎机单元中,以速度“1”进行5分钟粉碎,得到硅橡胶块状体。
将上述硅橡胶块状体和液态有机硅化合物的A剂装入塑料容器中,使用株式会社MOASTORE社制“ブレンダーセットMIH-MX201-WH”的混合机单元,以速度“1”进行5分钟搅拌从而混合,由此得到液态混合物(中间体)。接着,利用振动搅拌机对该液态混合物(中间体)和液态有机硅化合物的B剂进行4分钟搅拌,得到有机硅组合物。需要说明的是,硅橡胶块状体及液态有机硅化合物以各自的配合比如表1所示的方式进行了调整。
将所得到的有机硅组合物以厚度成为2mm的方式涂布于剥离片,在80℃下进行15小时加热,得到片状的有机硅组合物的固化体。
[表1]
表1
将由实施例1得到的固化体的截面的扫描型电子显微镜观察的照片示于图2。另外,将由比较例1得到的固化体的截面的扫描型电子显微镜观察的照片示于图3。观看图3(比较例1的固化体截面照片)时,凸部分与平坦部分清晰地区分开,作为整体而言是不均匀的,局部确认到硅橡胶块状体中所含的导热性填料的凝集物。与此相对,观看图2(实施例1的固化体截面照片)时,确认不到图3这样的平坦部分,可知硅橡胶块状体分散性良好地分散于基体树脂中。需要说明的是,实施例2及3的硅橡胶块状体的分散性虽然比实施例1差,但较之比较例1而言良好地进行了分散。另外,实施例4的硅橡胶块状体的分散性与实施例1等同。
另外,与比较例1相比,实施例1~4中的弯曲试验的结果良好。推测这是由于,实施例1~4的固化体中的硅橡胶块状体的分散性比比较例1更良好。另外,使用正癸基三甲氧基硅烷作为液态化合物而制得的实施例1及4的固化体的有机硅块状体的分散性非常优异,因此弯曲试验的结果最好,进而热导率也良好。另外,实施例4的固化体与实施例1的固化体相比进一步包含(D)导热性填料,结果热导率比实施例1更高。
附图标记说明
21 绝热材料
22 第1铜制模块
23 第2铜制模块
24 加热器
25 散热器
26 圆柱体
Q1 载置面
Q2 第2铜制模块的下表面
S2 试验片
Claims (21)
1.一种有机硅组合物,其包含:
(A)液态有机硅化合物、
(B)硅橡胶块状体、和
(C)使所述(B)硅橡胶块状体溶胀的液态化合物,
所述(A)液态有机硅化合物为加成反应型的有机聚硅氧烷,所述(C)液态化合物为具有与硅原子键合的烷基的烷氧基硅烷化合物。
2.根据权利要求1所述的有机硅组合物,其中,所述(C)液态化合物为具有与硅原子键合的碳原子数4以上的烷基的烷基烷氧基硅烷化合物。
3.根据权利要求1或2所述的有机硅组合物,其中,所述(C)液态化合物为具有与硅原子键合的碳原子数4以上且16以下的烷基的烷基烷氧基硅烷化合物。
4.根据权利要求1或2所述的有机硅组合物,其中,所述(C)液态化合物为正癸基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1或2所述的有机硅组合物,其中,相对于(B)硅橡胶块状体100质量份,所述(C)液态化合物的含量为2~30质量份。
6.根据权利要求1或2所述的有机硅组合物,其中,所述(B)硅橡胶块状体的E硬度为90以下。
7.根据权利要求1或2所述的有机硅组合物,其中,所述(B)硅橡胶块状体的E硬度、与所述(A)液态有机硅化合物的固化后的E硬度之差的绝对值为50以下。
8.根据权利要求1或2所述的有机硅组合物,其中,所述(B)硅橡胶块状体含有选自导热性填料及导电性填料中的至少1种填充材料。
9.根据权利要求8所述的有机硅组合物,其中,所述(B)硅橡胶块状体中所述填充材料的含量为30~90体积%。
10.根据权利要求1或2所述的有机硅组合物,其中,所述(B)硅橡胶块状体被所述(C)液态化合物溶胀而包含在组合物中。
11.根据权利要求1或2所述的有机硅组合物,其还含有(D)选自导热性填料及导电性填料中的至少1种填充材料。
12.根据权利要求11所述的有机硅组合物,其中,相对于(A)液态有机硅化合物100体积份,所述(D)填充材料的含量为20~80体积份。
13.一种固化体,其为权利要求1~12中任一项所述的有机硅组合物的固化体。
14.根据权利要求13所述的固化体,其中,所述(B)硅橡胶块状体的平均粒径为5~20μm。
15.一种有机硅组合物的制造方法,所述有机硅组合物包含(A)液态有机硅化合物、(B)硅橡胶块状体、和(C)使所述(B)硅橡胶块状体溶胀的液态化合物,所述(A)液态有机硅化合物为加成反应型的有机聚硅氧烷,所述(C)液态化合物为具有与硅原子键合的烷基的烷氧基硅烷化合物,
所述制造方法具备利用所述(C)液态化合物使所述(B)硅橡胶块状体溶胀的工序(1)。
16.根据权利要求15所述的有机硅组合物的制造方法,其具备:
利用所述(C)液态化合物使所述(B)硅橡胶块状体溶胀的工序(1);和
将已溶胀的硅橡胶块状体、与所述(A)液态有机硅化合物混合的工序(2)。
17.根据权利要求15或16所述的有机硅组合物的制造方法,其中,所述(C)液态化合物为具有与硅原子键合的碳原子数4以上的烷基的烷基烷氧基硅烷化合物。
18.根据权利要求15或16所述的有机硅组合物的制造方法,其中,所述(C)液态化合物为具有与硅原子键合的碳原子数4以上且16以下的烷基的烷基烷氧基硅烷化合物。
19.根据权利要求15或16所述的有机硅组合物的制造方法,其中,所述(C)液态化合物为正癸基三甲氧基硅烷。
20.根据权利要求15或16所述的有机硅组合物的制造方法,其中,相对于(B)硅橡胶块状体100质量份,所述(C)液态化合物的含量为2~30质量份。
21.一种有机硅组合物的固化体的制造方法,其中,利用权利要求15~20中任一项所述的方法制造有机硅组合物,接着使该有机硅组合物进行固化。
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