DE60004464T2

DE60004464T2 - Thermisch leitfähige Silikonkautschuk-Zusammensetzung

Info

Publication number: DE60004464T2
Application number: DE60004464T
Authority: DE
Inventors: Hiroji Ichihara-shi Enami; Masayuki Ichihara-shi Onishi; Tadashi Ichihara-shi Okawa; Masaaki Ichihara-shi Atnako
Original assignee: Dow Corning Toray Silicone Co Ltd
Current assignee: DuPont Toray Specialty Materials KK
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: EP1101798A3; JP4727017B2; DE60004464D1; EP1101798A2; JP2001139815A; KR20010051681A; US6380301B1; EP1101798B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung und spezieller auf eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung, die hervorragende Handhabungseigenschaften und Formbarkeit besitzt, sogar obwohl sie eine große Menge an thermisch leitfähigem Füllstoff besitzt.
In den letzten Jahren wurden nachfolgend den Fortschritten im Grad der Dichte und Integration von Hybrid-ICs und gedruckten Leiterplatten, auf welche Transistoren, ICs, Speicherelemente und andere elektronische Teile montiert werden, verschiedene thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzungen eingesetzt, um die Wirksamkeit der Wärmeverteilung zu verstärken. Additionshärtbare thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzungen sind in der Technik bekannt. Zum Beispiel offenbart japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Sho 61[1986]-157569 eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung, die ein vinylgruppenhaltiges Organopolysiloxan, eine Organowasserstoffpolysiloxan, einen thermisch leitfähigen Füllstoff, einen Klebrigmacher, ausgewählt aus einem Alkyltitanat, einem Epoxysilan und einem Aminosilan und einen Platinkatalysator enthält.
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Sho 62[1987]-184058 offenbart eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung, die ein Organopolysiloxan, das durchschnittlich zwei Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, ein Organopolysiloxan, das durchschnittlich drei oder mehr siliciumgebundene Wasserstoffatome pro Molekül aufweist, einen thermisch leitfähigen Füllstoff, der Zinkoxid und Magnesiumoxid enthält, ein Füllstoffbehandlungsmittel und einen Platinkatalysator enthält.
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Sho 63[1988]-251466 offenbart eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung, die ein Organopolysiloxan, das mindestens 0,1 mol Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, ein Organowasserstoffpolysiloxan, das mindestens zwei siliciumgebundene Wasserstoffatome in einem Molekül aufweist, ein kugelförmiges Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm bis 50 μm, ein kugelförmiges oder nicht kugelförmiges Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 10 μm und Platin oder eine Platinverbindung enthält.
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Hei 02[1990]-041362 offenbart eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung, die ein alkenylgruppenhaltiges Organopolysiloxan, ein Organowasserstoffpolysiloxan, ein Aluminiumoxid-Pulver ohne definierte Form mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 μm bis 5 μm, ein kugelförmiges Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm bis 50 μm und einen Platinkatalysator enthält.
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Hei 02[1990]-097559 lehrt eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung, die ein Organopolysiloxan, das mindestens zwei siliciumgebundene Alkenylgruppen in einem Molekül aufweist, ein Organowasserstoffpolysiloxan, das mindestens drei siliciumgebundene Wasserstoffatome in einem Molekül aufweist, einen thermisch leitfähigen Füllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μm bis 20 μm, eine Haftvermittler und Platin oder eine Platinverbindung enthält.
Das Problem mit solchen thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzungen ist jedoch, dass der Gehalt an thermisch leitfähigen Füllstoffen, die zu den Zusammensetzungen gegeben werden, um die Wärmeleitfähigkeit des Siliconkautschuks, der durch Härten derselben erhalten wird, zu verbessern, notwendigerweise hoch sein muss, was zu einer Verschlechte rung der Handhabungseigenschaften und Formbarkeit der resultierenden Siliconkautschukzusammensetzungen führt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung bereitzustellen, die hervorragende Handhabungseigenschaften und Formbarkeit besitzt, sogar obwohl sie eine große Menge an thermisch leitfähigem Füllstoff enthält, der zugegeben wird, um Siliconkautschuk mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung gerichtet, die enthält:

(A) ein härtbares Organopolysiloxan;
(B) ein Härtungsmittel und
(C) einen Füllstoff, der hergestellt wird, indem die Oberfläche eines thermisch leitfähigen Füllstoffs mit einem Oligosiloxan mit einer Formel, ausgewählt aus (i) (R¹O)_aSi(OSiR² ₃)_(4–a) und (ii) (R¹O)_aR² _(3–a)SiO[R² ₂SiO]_nSi(OSiR² ₃)_bR² _(3–b), behandelt wird, worin R¹ gleich Alkyl ist, jedes R² unabhängig voneinander eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe frei von aliphatischer Ungesättigtheit ist, tiefgestellter Index eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, b eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist und n eine ganze Zahl mit einem Wert von größer oder gleich 0 ist.

Die thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist durch hervorragende Handhabungseigenschaften und Formbarkeit gekennzeichnet, sogar obwohl sie eine große Menge an thermisch leitfähigem Füllstoff enthält, der zugegeben wird, um Siliconkautschuk mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu erhalten.
Ein thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält:

(A) ein härtbares Organopolysiloxan;
(B) ein Härtungsmittel und
(C) einen Füllstoff, der durch Behandeln der Oberfläche eines thermisch leitfähigen Füllstoffs mit einem Oligosiloxan mit einer Formel, ausgewählt aus (i) (R¹O)_aSi(OSiR² ₃)_(4–a) und (ii) (R¹O)_aR² _(3–a)SiO[R² ₂SiO]_nSi(OSiR² ₃)_bR² _(3–b), hergestellt wird, worin R¹ gleich Alkyl ist, jedes R² unabhängig voneinander eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe frei von aliphatischer Ungesättigtheit ist, tiefgestellter Index eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, b eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist und n eine ganze Zahl mit einem Wert von größer oder gleich 0 ist.

Es gibt keine Beschränkungen bezüglich des Härtungsmechanismusses der vorliegenden Zusammensetzung; somit kann man eine Hydrosilylierungsreaktion, eine Kondensationsreaktion oder eine radikalische Reaktion vorschlagen, unter welchen eine Hydrosilylierungsreaktion oder Kondensationsreaktion bevorzugt sind.
Das härtbare Organopolysiloxan der Komponente (A) ist der Hauptbestandteil der vorliegenden Erfindung, und wenn die vorliegende Zusammensetzung durch Hydrosilylierung härtbar ist, ist Komponente (A) ein Organopolysiloxan mit durchschnittlich nicht weniger als 0,1 siliciumgebundenen Alkenylgruppen pro Molekül, vorzugsweise ein Organopolysiloxan mit durchschnittlich nicht weniger als 0,5 siliciumgebundenen Alkenylgruppen pro Molekül und besonders bevorzugt ein Organopolysiloxan mit durchschnittlich nicht weniger als 0,8 siliciumgebundenen Alkenylgruppen pro Molekül. Wenn die mittlere Anzahl von siliciumgebundenen Alkenylgruppen pro Molekül kleiner als die untere Grenze des oben erwähnten Bereichs ist, härtet die resultierende Zusammensetzung nicht vollständig. Beispiele für siliciumgebundene Alkenylgruppen umfassen Vinyl, Allyl, Butenyl, Pentenyl und Hexenyl, wovon Vinyl bevorzugt ist. Beispiele für siliciumgebundene Gruppen in dem Organopolysiloxan, die nicht Alkenyl sind, umfassen Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl- und andere Alkylgruppen; Cyclopentyl-, Cyclohexyl- und andere Cycloalkylgruppen; Phenyl-, Tolyl-, Xylyl- und andere Arylgruppen; Benzyl-, Phenethyl- und andere Aralkylgruppen und 3,3,3-Trifluorpropyl-, 3-Chlorpropyl- und andere halogenierte Alkylgruppen. Unter diesen sind Alkyl und Aryl bevorzugt und Methyl und Phenyl sind besonders bevorzugt.
Obwohl es keine Beschränkungen bezüglich der Viskosität des Organopolysiloxans gibt, sollte seine Viskosität bei 25°C vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 50 mPa·s bis 100.000 mPa·s und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 100 mPa·s bis 50.000 mPa·s liegen. Wenn seine Viskosität bei 25°C kleiner als die untere Grenze des oben erwähnten Bereichs ist, neigen die physikalischen Eigenschaften des resultierenden Siliconkautschuks dazu, sich deutlich zu verschlechtern, und wenn sie andererseits die obere Grenze des oben erwähnten Bereichs übersteigt, neigen die Handhabungseigenschaften der resultierenden Siliconkautschukzusammensetzung dazu, sich deutlich zu verschlechtern.
Es gibt keine Beschränkungen bezüglich der Molekularstruktur dieser Art von Organopolysiloxan und zum Beispiel kann es eine lineare, verzweigte, teilweise verzweigte lineare oder dentritische Konfiguration haben, vorzugsweise hat es eine lineare oder teilweise verzweigte lineare Konfiguration. Des Weiteren kann das Organopolysiloxan ein Homopolymer mit solch einer Molekularstruktur, ein Copolymer, das aus solchen Molekularstrukturen gebildet wird, oder eine Mischung aus diesen Polymeren sein.
Beispiele für Organopolysiloxane, die zur Verwendung in den durch Hydrosilylierung härtbaren Siliconzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert sind, ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Methylphenylvinylsiloxy blockiert sind, ein Methylphenylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methylvinylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methylvinylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methyl(3,3,3-trifluorpropyl)polysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methylvinylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Silanolgruppen blockiert sind, ein Methylphenylsiloxan-Methylvinylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Silanolgruppen blockiert sind, und ein Organopolysiloxan-Copolymer, das aus Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₃SiO_1/2, Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₂CH₂=CH)SiO_1/2, Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel CH₃SiO_3/2 und Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₂SiO_2/2, aufgebaut ist.
Wenn die vorliegende Zusammensetzung durch Kondensation härtbar ist, ist Komponente (A) ein Organopolysiloxan mit mindestens zwei Silanolgruppen oder siliciumgebundenen hydrolysierbaren Gruppen in einem Molekül. Beispiele für siliciumgebundene hydrolysierbare Gruppen umfassen Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy- und andere Alkoxygruppen: Vinyloxy- und andere Alkenoxygrupen; Methoxyethoxy-, Ethoxyethoxy-, Methoxypropoxy- und andere Alkoxyalkoxygruppen; Acetoxy-, Octanoyloxy- und andere Acyloxygruppen; Dimethylketoxim-, Methylethylketoxim- und andere Ketoximgruppen; Isopropenyloxy-, 1-Ethyl-2-methylvinyloxy- und andere Alkenyloxygruppen; Di methylamino-, Diethylamino-, Butylamino- und andere Aminogruppen; Dimethylaminoxy-, Diethylaminoxy- und andere Aminoxygruppen; N-Methylacetamid-, N-Ethylacetamid- und andere Amidgruppen. Beispiele für Gruppen in dem Organopolysiloxan, die keine Silanol- oder siliciumgebundenen hydrolysierbaren Gruppen sind, umfassen Methyl-, Ethyl-, Propyl- und andere Alkylgruppen; Cyclopentyl-, Cyclohexyl- und andere Cycloalkylgruppen; Vinyl-, Allyl- und andere Alkenylgruppen; Phenyl-, Naphthyl- und andere Arylgruppen und 2-Phenylethyl- und andere Aralkylgruppen.
Obwohl es keine Beschränkungen bezüglich der Viskosität des Organopolysiloxans gibt, ist es bevorzugt, dass sie bei 25°C innerhalb des Bereichs von 20 mPa·s bis 100 .000 mPa·s und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 100 mPa·s bis 100.000 mPa·s liegen sollte. Wenn seine Viskosität bei 25°C kleiner als die untere Grenze des oben erwähnten Bereichs ist, neigen die physikalischen Eigenschaften des resultierenden Siliconkautschuks dazu, sich deutlich zu verschlechtern, und wenn sie andererseits die obere Grenze des oben erwähnten Bereichs überschreitet, neigen die Handhabungseigenschaften der resultierenden Siliconkautschukzusammensetzung dazu, sich deutlich zu verschlechtern.
Es gibt keine Beschränkungen bezüglich der Molekularstruktur des Organopolysiloxans; zum Beispiel kann es eine lineare, teilweise verzweigte lineare, verzweigte, cyclische oder dendritische Konfiguration haben; insbesondere bevorzugt hat es eine lineare Konfiguration.
Beispiele für Organopolysiloxane, die zur Verwendung in den durch Kondensation härtbaren Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Silanolgruppen blockiert sind, ein Methylphenylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Silanolgruppen blockiert sind, ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethoxysiloxygruppen blockiert sind, ein Me thylphenylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethoxysilylgruppen blockiert sind, ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Methyldimethoxysiloxygruppen blockiert sind, ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Triethoxysiloxygruppen blockiert sind, und ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethoxysilylethylgruppen blockiert sind.
Wenn die vorliegende Zusammensetzung radikalisch härtbar ist, gibt es keine Beschränkungen bezüglich des härtbaren Organopolysiloxans der Komponente (A), aber es ist bevorzugt, eine Organopolysiloxan zu verwenden, das mindestens eine siliciumgebundene Alkenylgruppe pro Molekül aufweist. Beispiele für an Siliciumatome gebundene Gruppen in dem Organopolysiloxan umfassen Ethyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl- und andere Alkylgruppen; Cyclopentyl-, Cyclohexyl- und andere Cycloalkylgruppen; Vinyl-, Allyl-, Butenyl-, Pentenyl-, Hexyl- und andere Alkenylgruppen; Phenyl-, Tolyl-, Xylyl- und andere Arylgruppen; Benzyl-, Phenethyl- und andere Aralkylgruppen und 3,3,3-Trifluorpropyl-, 3-Chlorpropyl- und andere halogenierte Alkylgruppen. Von diesen Gruppen sind Alkyl, Alkenyl und Aryl bevorzugt und Methyl, Vinyl und Phenyl sind besonders bevorzugt.
Obwohl es keine Beschränkungen bezüglich der Viskosität des Organopolysiloxans gibt, sollte seine Viskosität bei 25°C vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 50 mPa·s bis 100.00 mPa·s und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 100 mPa·s bis 50.000 mPa·s liegen. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, dass, wenn seine Viskosität bei 25°C kleiner als die untere Grenze des oben erwähnten Bereiches ist, die physikalischen Eigenschaften des resultierenden Siliconkautschuks dazu neigen, sich deutlich zu verschlechtern, und wenn sie andererseits die obere Grenze des oben erwähnten Bereiches übersteigt, die Handhabungseigenschaften der resultierenden Siliconkautschukzusammensetzung dazu neigen, sich deutlich zu verschlechtern.
Es gibt keine Beschränkungen bezüglich der Molekularstruktur dieser Art von Organopolysiloxan; zum Beispiel kann es eine lineare, verzweigte, teilweise verzweigte lineare oder dendritische Konfiguration haben; vorzugsweise hat es eine lineare oder teilweise verzweigte lineare Konfiguration. Des Weiteren kann das Organopolysiloxan ein Homopolymer mit solch einer Molekularstruktur, ein Copolymer, das aus solchen Molekularstrukturen aufgebaut ist, oder eine Mischung aus diesen Polymeren sein.
Beispiele für Organopolysiloxane, die zur Verwendung in den radikalisch härtbaren Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert sind, ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Methylphenylvinylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methylphenylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methylvinylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methylvinylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methyl(3,3,3-trifluorpropyl)polysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methylvinylsi-loxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Silanolgruppen blockiert sind, eine Methylphenylsiloxan-Methylvinylsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Silanolgruppen blockiert sind, und ein Organosiloxancopolymer, das aus Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₃SiO_1/2, Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₂(CH₂=CH)SiO_1/2, Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel CH₃SiO_3/2, und Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₂SiO_2/2 aufgebaut ist .
Wenn die vorliegende Zusammensetzung durch Hydrosilylierung härtbar ist, besteht das Härtungsmittel der Komponente (B) aus einem Platinkatalysator und einem Organopolysiloxan, das durchschnittlich nicht weniger als zwei siliciumgebundene Wasserstoffatome pro Molekül aufweist. Beispiele für siliciumgebundene Gruppen, die in dem Organopolysiloxan enthalten sind, umfassen Ethyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl- und andere Alkylgruppen; Cyclopentyl,- Cyclohexyl- und andere Cycloalkylgruppen; Phenyl-, Tolyl-, Xylyl- und andere Arylgruppen; Benzyl-, Phenetyl- und andere Aralkylgruppen und 3,3,3-Trifluorpropyl-, 3-Chlorpropyl- und andere halogenierte Alkylgruppen. Von den vorstehenden Gruppen sind Alkyl und Aryl bevorzugt und Methyl und Phenyl sind besonders bevorzugt.
Obwohl es keine Beschränkungen bezüglich der Viskosität des Organopolysiloxans gibt, sollte seine Viskosität bei 25°C vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 1 mPa·s bis 100.00 mPa·s und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 1 mPa·s bis 5.000 mPa·s liegen.
Es gibt keine Beschränkungen bezüglich der Molekularstruktur dieser Art von Organopolysiloxan; zum Beispiel kann es eine lineare, verzweigte, teilweise verzweigte lineare, cyclische oder dendritische Konfiguration haben. Des Weiteren kann das Organopolysiloxan ein Homopolymer mit solch einer Molekularstruktur, ein Copolymer, das aus solchen Molekularstrukturen aufgebaut ist, oder eine Mischung derselben sein.
Beispiele für solche Organopolysiloxane umfassen ein Dimethylpolysiloxan, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylwasserstoffsiloxygruppen blockiert sind, ein Methylwasserstoffsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethylsiloxygruppen blockiert sind, ein Methylwasserstoffsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylwasserstoffsiloxygruppen blockiert sind, und ein Organosiloxancopolymer, das aus Silo xaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₃SiO_1/2, Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₂HSiO_1/2, und Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel SiO_4/2, aufgebaut ist.
In der vorliegenden Zusammensetzungen sollte der Gehalt an dem Organopolysiloxan so sein, dass die Mengen an siliciumgebundenen Wasserstoffatomen in der vorliegenden Komponente innerhalb des Bereichs von 0,1 mol bis 1,5 mol pro 1 mol siliciumgebundenen Alkenylgruppen in Komponente (A) liegt. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, dass, wenn der Gehalt an der vorliegenden Komponente niedriger als die untere Grenze des oben erwähnten Bereiches ist, die resultierende Siliconkautschukzusammensetzung nicht vollständig härtet und wenn er andererseits die obere Grenze des oben erwähnten Bereiches übersteigt, der resultierende Siliconkautschuk extrem hart wird und seine Oberfläche leicht reißt.
per Platinkatalysator ist ein Katalysator, der zur Förderung der Härtung der vorliegenden Zusammensetzung verwendet wird. Chloroplatinsäure, alkoholische Lösungen von Chloroplatinsäure, Olefinkomplexe von Platin, Alkenylsiloxankomplexe von Platin und Platincarbonylkomplexe werden als Beispiele hierfür vorgeschlagen.
In der vorliegenden Zusammensetzung ist der Gehalt an dem Platinkatalysator so, dass die Menge an Platinmetall, die in der vorliegenden Komponente enthalten ist, bezogen auf Gewicht innerhalb des Bereichs von 0,01 ppm bis 1.000 ppm und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,1 ppm bis 500 ppm , bezogen auf Komponente (A) , liegt . Wenn der Gehalt an der vorliegenden Komponente geringer als die untere Grenze des oben erwähnten Bereichs ist, härtet die resultierende Siliconkautschukzusammensetzung nicht vollständig und andererseits führt Hinzufügen einer Menge, die die obere Grenze des oben erwähnten Bereiches übersteigt, nicht zu einer Zunahme in der Härtungsgeschwindigkeit der resultierenden Siliconkautschukzusammensetzung.
Darüber hinaus ist, wenn die vorliegende Zusammensetzung durch Kondensation härtbar ist, Komponente (B) ein Silan mit mindestens drei siliciumgebundenen hydrolysierbaren Gruppen in einem Molekül, ein partielles Hydrolyseprodukt davon und, falls notwendig, ein Kondensationsreaktionskatalysator. Beispiele für siliciumgebundene hydrolysierbare Gruppen umfassen Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy- und andere Alkoxygrupen; Methoxyethoxy-, Ethoxyethoxy-, Methoxypropoxy- und andere Alkoxyalkoxygruppen; Acetoxy-, Octanoyloxy- und andere Acyloxygruppen; Dimethylketoxim-, Methylethylketoxim- und andere Ketoximgruppen; Isopropenyloxy-, 1-Ethyl-2-methylvinyloxy- und andere Alkenyloxygruppen; Dimethylamino-, Diethylamino-, Butylamino- und andere Aminogruppen; Dimethylaminoxy-, Diethylaminoxy- und andere Aminoxygruppen; N-Methylacetamid und N-Ethylacetamid. Zusätzlich können Kohlenwasserstoffgruppen an das Silan gebunden sein. Beispiele für solche Kohlenwasserstoffgruppen umfassen Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl-, Decyl-, Octadecyl- und andere Alkylgruppen; Cyclopentyl-, Cyclohexyl- und andere Cycloalkylgruppen; Vinyl-, Allyl- und andere Alkenylgruppen; Phenyl-, Tolyl-, Xylyl-, Naphthyl- und andere Arylgruppen; Benzyl-, Phenethyl-, Phenylpropyl- und andere Aralkylgruppen und 3-Chlorpropyl-, 3,3,3-Trifluorpropyl- und andere halogenierte Alkylgruppen. Methyltriethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan und Ethylorthosilicat werden als Bespiele für das Silan oder seine partiellen Hydrolyseprodukte vorgeschlagen.
In der vorliegenden Zusammensetzung liegt der Gehalt an dem Silan oder seinen partiellen Hydrolyseprodukten vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,01 Gewichtsteile bis 20 Gewichtsteile und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 0,1 Gewichtsteile bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Komponente (A). Wenn der Gehalt an dem Silan oder seinem partiellen Hydrolyseprodukt geringer als die untere Grenze des oben erwähnten Bereichs ist, neigt die Lagerstabilität der resultierenden Zusammensetzung dazu sich zu verschlechtern und seine Hafteigen schaften neigen dazu sich zu verringern, und wenn er andererseits die obere Grenze des oben erwähnten Bereichs übersteigt, neigt die Härtungsgeschwindigkeit der resultierenden Zusammensetzung dazu, sich erheblich zu verlangsamen.
Außerdem ist der Kondensationsreaktionskatalysator eine optionale Komponente; deshalb ist er zum Beispiel, wenn ein Silan mit Aminoxygruppen, Aminogruppen, Ketoximgruppen usw. als das Härtungsmittel verwendet wird, nicht notwendig. Beispiele für solche Kondensationsreaktionskatalysatoren umfassen Tetrabutyltitanat, Tetraisopropyltitanat und andere Titansäureester; Diisopropoxybis(acetylacetato)titan, Diisopropoxybis(ethylacetoacetato)titan und andere Organotitancheltverbindungen; Aluminiumtristacetylacetonat), Aluminiumtris(ethylacetoacetat) und andere Organoaluminiumverbindungen; Zirconiumtetra(acetylacetonat), Zirconiumtetrabutylat und andere Organozirconiumverbindungen; Dibutylzinndioctoat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinn-2-ethylhexoat und andere Organozinnverbindungen; Zinnnaphthenoat, Zinnoleat, Zinnbutylat, Cobaltnaphthenoat, Zinkstearat und andere Metallsalze von organischen Carbonsäuren; Hexylamin, Dodecylaminphosphat und andere Aminverbindungen und ihre Salze; Benzyltriethylammoniumacetat und andere quartäre Ammoniumsalze; niedere Fettsäuresalze von Alkalimetallen, wie etwa Lithiumnitrat und Kaliumacetat; Dimethylhydroxylamin, Diethylhydroxylamin und andere Dialkylhydroxylamine und guanidylgruppenhaltige Organosiliciumverbindungen und ähnliche.
Obwohl der Gehalt an dem Kondensationsreaktionskatalysator nicht entscheidend ist, liegt er vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,01 Gewichtsteil bis 20 Gewichtsteile und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 0,1 Gewichtsteil bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Komponente (A). Wenn dieser Katalysator notwendig ist, härtet die resultierende Zusammensetzung, wenn der Gehalt an dem Katalysator geringer als die untere Grenze des oben erwähnten Bereiches ist, oft nicht voll ständig und andererseits neigt die Lagerstabilität der resultierenden Zusammensetzung, wenn der Gehalt die obere Grenze des oben erwähnten Bereiches übersteigt, dazu, sich zu verschlechtern.
Außerdem ist, wenn die vorliegende Zusammensetzung radikalisch härtbar ist, Komponente (B) ein organisches Peroxid. Beispiele für solche organischen Peroxide umfassen Bezoylperoxid, Dicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-bis(2,5-t-butylperoxy)hexan, Di-t-butylperoxid und t-Butylperbenzoat. Die Menge, in welcher die organischen Peroxide zugegeben werden, liegt innerhalb des Bereichs von 0,1 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des oben beschriebenen Organopolysiloxans der Komponente (A).
Komponente (C) ist ein Füllstoff, der durch Behandeln der Oberfläche eines thermisch leitfähigen Füllstoffs mit einem Oligosiloxan mit einer Formel , ausgewählt aus (i) (R¹O)_aSi(OSiR² ₃)_(4–a) und (ii) (R¹O)_aR² _(3–a)SiO[R² ₂SiO]_nSi(OSiR² ₃)_bR² _(3–b), hergestellt wird, worin R¹ gleich Alkyl ist, jedes R² unabhängig voneinander eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe ist, die frei von aliphatischer Ungesättigtheit ist, tiefgestellter Index a eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, b eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist und n eine ganze Zahl größer oder gleich 0 ist. Komponente (C) wird verwendet, um dem resultierenden Siliconkautschuk Wärmeleitfähigkeit zu verleihen.
Der thermisch leitfähige Füllstoff der Komponente (C) wird veranschaulicht durch Aluminium-Pulver, Kupfer-Pulver, Nickel-Pulver und andere Metall-Pulver; Aluminiumoxid-Pulver, Magnesiumoxid-Pulver, Berylliumoxid-Pulver, Chromoxid-Pulver, Titanoxid-Pulver und andere Metalloxid-Pulver; Bornitrid-Pulver, Aluminiumnitrid-Pulver und andere Metallnitrid-Pulver; Borcarbid-Pulver, Titancarbid-Pulver, Siliciumcarbid-Pulver und andere Metallcarbid-Pulver. Insbesondere wenn elektrisch isolierende Eigenschaften des resultierenden Siliconkautschuk erforderlich sind, sind Metalloxid-Pulver, Metallnitrid-Pulver oder Metallcarbid-Pulver bevorzugt und Aluminiumoxid-Pulver sind besonders bevorzugt. Entweder eine einzige Art von Pulver oder eine Kombination aus zwei oder mehreren oben beschriebenen Pulvern kann als der thermisch leitfähige Füllstoff der Komponente (C) verwendet werden.
Obwohl es keine Beschränkungen bezüglich der mittleren Teilchengröße des thermisch leitfähigen Füllstoffs gibt, liegt sie vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,1 um bis 100 um. Außerdem ist, wenn ein Aluminiumoxid-Pulver als der thermisch leitfähige Füllstoff der Komponente (C) verwendet wird, es vorzugsweise eine Mischung aus einem ersten kugelförmigen Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 5 um bis 50 um und einem zweiten kugelförmigen oder unregelmäßig geformten Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 um bis 5 um und insbesondere ist es eine Mischung, die 30 Gew.-% bis 90 Gew.-% des ersten kugelförmigen Aluminiumoxid-Pulvers und 10 Gew.-% bis 60 Gew.-% des zweiten kugelförmigen Aluminiumoxid-Pulvers enthält.
Es gibt keine Beschränkungen bezüglich des Gehalts an dem thermisch leitfähigen Füllstoff, aber um Siliconkautschuk mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit zu bilden, liegt der Gehalt vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 500 Gewichtsteile bis 2.500 Gewichtsteile, bevorzugter innerhalb des Bereichs von 500 Gewichtsteile bis 2.000 Gewichtsteile und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 800 Gewichtsteile bis 2.000 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Komponente (A). Wenn der Gehalt an dem thermisch leitfähigen Füllstoff geringer als die untere Grenze des oben erwähnten Bereiches ist, wird er Absitzen und Abtrennung während langfristiger Lagerung erfahren, was zu unzureichender Wärmeleitfähigkeit in dem resultierenden Siliconkautschuk führen kann, andererseits kann es, wenn er die obere Grenze des oben erwähnten Bereiches übersteigt, unmöglich werden, eine einheitliche Dispersion des thermisch leitfähigen Füllstoffs in dem resultierenden Siliconkautschuk zu erreichen.
In den obigen Formeln für das Oligosiloxan der Komponente (C), stellt R¹ eine Alkylgruppe dar. Beispiele für Alkylgruppen umfassen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Hexyl. Decyl oder ein anderes lineares Alkyl; Isopropyl, tert.-Butyl, Isobutyl oder ein anderes verzweigtes Alkyl und Cyclohexyl oder ein anderes cyclisches Alkyl. Vorzugsweise ist R' ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und bevorzugter ist R¹ Methyl oder Ethyl. Jedes R², das gleich oder unterschiedlich sein kann, stellt in den Formeln für das Oligosiloxan eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe dar, die frei von aliphatischer Ungesättigtheit ist. R² wird veranschaulicht durch Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Hexyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl; Isopropyl, tert.-Butyl, Isobutyl, 2-Methylundecyl, 1-Hexylheptyl oder ein andere verzweigte Alkylgruppe; Cyclohexyl, Cyclododecyl oder eine andere cyclische Alkylgruppe; Phenyl, Tolyl, Xylyl oder eine andere Arylgruppe und Benzyl, Phenetyl, 2-(2,4,6-Trimethylpheny1)propyl oder eine andere Aralkylgruppe werden als Beispiele hierfür vorgeschlagen. Von den vorstehenden Gruppen sind lineare Alkylgruppen bevorzugt. Auch ist tiefgestellter Index a in den Formeln für das Oligosiloxan eine ganze Zahl von 1 bis 3 und vorzugsweise gleich 3. Auch tiefgestellter Index b in den obigen Formel n ist eine ganze Zahl von 1 bis 3 und ist vorzugsweise gleich 3. Weiterhin ist tiefgestellter Index n in den obigen Formeln eine ganze Zahl von 0 oder größer, vorzugsweise eine ganze Zahl von 0 bis 100, bevorzugter eine ganze Zahl von 0 bis 50 und besonders bevorzugt eine ganze Zahl von 0 bis 10.
Beispiele für Oligosiloxan (i) umfassen, sind aber nicht beschränkt auf die folgenden:
Oligosiloxan (ii) wird durch folgenden Verbindungen veranschaulicht: (CH₃O)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₃Si(CH₃)₃, (C₂H₅O)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₃Si(CH₃)₃, (CH₃O)₂CH₃SiO[(CH₃)₂SiO]₃Si(CH₃)₃ und (CH₃O)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₁₀Si(CH₃)₃.
Oligosiloxan (i) kann hergestellt werden, indem zum Beispiel ein Oligosiloxan mit der Formel (R¹O)_aSi(OSiR² ₂H)_(4–a) mit einer Kohlenwasserstoffverbindung, die eine aliphatische Doppelbindung pro Molekül aufweist, in Gegenwart eines Platinkatalysators umgesetzt wird.
Beispiele für Oligosiloxane mit siliciumgebundenen Wasserstoffatomen umfassen Trimethoxysiloxydimethylsilan, Triethoxysiloxydimethylsilan, Tripropoxysiloxydimethylsilan und andere Trialkoxysiloxydialkysilan-Verbindungen; Bis(dimethylsiloxy)dimethoxysilan, Bis(dimethylsiloxy)di ethoxysilan, Bis(dimethylsiloxy)dipropoxysilan, Bis(dimethylsiloxy)dibutoxysilan und andere Bis(dialkylsiloxy)dialkoxysilan-Verbindungen; Tris(dimethylsiloxy)methoxysilan, Tris(dimethylsiloxy)ethoxysilan, Tris(dimethylsiloxy)propoxysilan, Tris(dimethylsiloxy)butoxysilan und andere Tris(dialkylsiloxy)alkoxysilan-Verbindungen.
Beispiele für Kohlenwasserstoffverbindungen mit einer aliphatischen Doppelbindung pro Molekül umfassen Ethylen, Propen, 1-Buten, 2-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 2-Hexen, 3-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen, 1-Undecen, 1-Dodecen, 1-Tridecen, 6-Tridecen, 1-Tetradecen, 1-Pentadecen, 1-Hexadecen, 1-Heptadecen, 1-Octadecen, 1-Nonadecen, 1-Eicocen und andere lineare aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen; 2-Methylundecen und andere verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen; Cyclodecen und andere cyclische aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen; 2-(2,4,6-Trimethylphenyl)propen und andere aliphatische aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen, die Doppelbindungen enthalten.
Beispiele für Platinkatalysatoren umfassen Chloroplatinsäure, alkoholische Lösungen von Chloroplatinsäure, Olefinkomplexe von Platin, Alkenylsiloxankomplexe von Platin und Carbonylkomplexe von Platin.
Es gibt keine Beschränkungen bezüglich der Menge des Oligosiloxans, solang es nach Oberflächenbehandlung Verbesserungen in der Dispergierbarkeit des thermisch leitfähigen Füllstoffs in der resultierenden thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung erlaubt; vorzugsweise jedoch liegt sie innerhalb des Bereichs von 0,1 Gewichtsteile bis 10 Gewichtsteile und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 0,1 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des thermisch leitfähigen Füllstoffs. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, dass, wenn die Zusammensetzung eine große Menge von thermisch leitfähigem Füllstoff enthält, sich die Formbarkeit der resultierenden Siliconkautschukzusam mensetzung, wenn der Gehalt an dem Oligosiloxan niedriger als die untere Grenze des oben erwähnten Bereiches ist, verschlechtert und der thermisch leitfähige Füllstoff Absitzen und Abtrennung von der resultierenden Siliconkautschukzusammensetzung während Lagerung erfährt; andererseits kann, wenn er die obere Grenze des oben erwähnten Bereiches übersteigt, die mechanische Festigkeit des resultierenden Siliconkautschuks abnehmen.
Verfahren zur Behandlung der Oberfläche des thermisch leitfähigen Füllstoffs mit dem Oligosiloxan umfassen zum Beispiel ein Verfahren, in welchem der thermisch leitfähige Füllstoff und das Oligosiloxan vermischt werden und die Oberfläche des thermisch leitfähigen Füllstoffs mit dem Oligosiloxan im Voraus behandelt wird, und eine Verfahren, in welchem nach Mischen der Komponente (A) und des thermisch leitfähigen Füllstoffs das Oligosiloxan dazu gegeben wird, wobei die Oberfläche des thermisch leitfähigen Füllstoffs innerhalb von Komponente (A) behandelt wird.
Ferner kann, solange dies nicht den Zweck der vorliegenden Erfindung beeinträchtigt, die Zusammensetzung zusätzliche Bestandteile enthalten, wie etwa pyrogene Kieselsäure, Fällungskieselsäure, pyrogenes Titanoxid und andere Füllstoffe, Füllstoffe, die erhalten werden, indem die Oberfläche der obigen Füllstoffe durch Behandlung derselben mit einer Organosiliciumverbindung hydrophob gemacht wird; Acetylenverbindungen, Hydrazinverbindungen, Phosphinverbindungen, Mercaptanverbindungen und andere Additionsreaktionsinhibitoren und des Weiteren Pigmente, Farbstoffe, fluoreszierende Farbstoffe, Additive zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit, Flammverzögerungsmittel, die keine Triazolverbindungen sind, Weichmacher und Klebrigmacher.
Es gibt keine Beschränkungen bezüglich des Verfahrens, das verwendet wird, um die vorliegende Zusammensetzung zu härten. Zum Beispiel kann man ein Verfahren, in welchem die vorliegende Zusammensetzung einer Formgebung unterworfen wird und man sie dann bei Raumtemperatur stehen lässt, oder ein Verfahren, in welchem die vorliegende Zusammensetzung einer Formgebung unterworfen wird und dann auf 50°C bis 200°C erhitzt wird, verwenden.
Außerdem wird, obwohl es keine Beschränkungen bezüglich der Eigenschaften des resultierenden Siliconkautschuks gibt, Kautschuk hoher Härte bis Kautschuk niedriger Härte, in anderen Worten gelartiger Kautschuk, als Beispiel vorgeschlagen. Da bewirkt werden kann, dass das resultierende Siliconkautschuk fest an Teilen als wärmeabführendes Material anhaftet und in Folge der resultierenden hervorragenden Handhabungseigenschaften sollte seine Typ-E-Durometerhärte, wie in JIS K 6253 definiert, vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 5 bis 90 liegen.
Die thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist durch hervorragende Handhabungseigenschaften und Formbarkeit charakterisiert, sogar obwohl sie eine große Menge an thermisch leitfähigem Füllstoff enthält, der zugegeben wird, um Siliconkautschuk mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu erhalten.
BEISPIELE
Die thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird nun durch Bezugnahme auf Anwendungsbeispiele detailliert erklärt. Ferner werden die Eigenschaften, die in den Anwendungsbeispielen angegeben sind, in Werten, die bei 25°C gemessen sind, ausgedrückt. Außerdem wurden die Eigenschaften der thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung in der folgenden Art und Weise gemessen.
Konsistenz der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung
Ein 50-ml-Becherglas wurde mit einer thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung gefüllt und die ¼-Skala-Kegel-Konsistenz ("¼-scale cone consistency") der Zusammensetzung wurde gemäß dem Verfahren, das in JIS K 2220 spezifiziert ist, gemessen. Es sollte bemerkt werden, dass ein hoher Wert der Konsistenz bedeutet, dass die Plastizität einer thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung hoch ist und ihre Handhabungseigenschaften hervorragend sind.
Formbarkeit der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung Eine 1-mm-Schicht einer thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung des durch Hydrosilylierung härtbaren Typs wurde zwischen 50-μm-Folien, die aus PET (Polyethylenterephthalat) gefertigt waren, sandwichartig angeordnet und unter Erwärmen bei 100°C für 30 Minuten gehärtet. Nachfolgend wurden die PET-Folien abgelöst und das gebildete Siliconkautschukblatt wurde einer Untersuchung unterworfen. Fälle, in welchen ein Blatt ohne irgendwelche Probleme gebildet werden konnte, wurden als O gewertet: hervorragende Formbarkeit; Fälle, in welchen ein Blatt trotz teilweisem Kohäsionsbruch gebildet werden konnte, wurden als Δ bewertet: ein wenig schlechtere Formbarkeit; und Fälle, in welchen kein Blatt gebildet werden konnte, wurden als x bewertet: unzufriedenstellende Formbarkeit.
Zusätzlich wurde eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung des durch Kondensation härtbaren Typs auf einer 50-μm-PET-Folie ausgetragen , um eine Schicht mit einer Dicke von 1 mm zu erzeugen, und man ließ bei Raumtemperatur eine Woche stehen, wonach die PET-Folie abgelöst wurde und das gebildete Siliconkautschukblatt wurde untersucht und in der gleichen Art und Weise wie oben beschrieben bewertet.
Wärmeleitfähigkeit des Siliconkautschuks
Die Wärmeleitfähigkeit des Siliconkautschuks wurde gemäß dem Heißdrahtverfahren, das in JIS R 266 spezifiziert ist, unter Verwendung eines Quick Thermal Conductivity Meter, Modell QTM-500, erhältlich von Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd. gemessen.
Härte des Siliconkautschuks
Die Härte des Siliconkautschuks wurde unter Verwendung eine Typ-E-Durometers wie in JIS K 6253 spezifiziert gemessen.
Beispiel 1
450 Gewichtsteile eines perfekt kugelförmigen Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm, 450 Gewichtsteile eine unregelmäßig geformten Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 2,2 μm und 5 Gewichtsteile Oligosiloxan, dargestellt durch die Formel (CH₃O)₃SiOSi(CH₃)₂C₁₂H₂₅ wurden in einen V-Mischer gegeben und 2 Stunden lang Rühren bei 160°C in einer Stickstoffgasatmosphäre unterworfen, um ein oberflächenbehandeltes Aluminiumoxid-Pulver herzustellen. Dann wurde, um eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung herzustellen, das gesamte Aluminiumoxid-Pulver einheitlich mit 98 Gewichtsteilen Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 930 mPa·s, das durchschnittlich eine siliciumgebundene Vinylgruppe pro Molekül aufwies (Vinylgruppengehalt = 0,11 Gew.-%) und in dem die Enden der Molekülkette mit einer Dimethylvinylsiloxygruppe und einer Trimethylsiloxygruppe blockiert waren, 0,54 Gewichtsteilen Copolymer aus Methylwasserstoffsiloxan und Dimethylsiloxan mit einer Viskosität von 4 mPa·s, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethylsiloxygruppen blockiert waren, und 0,2 Gewichtsteilen 1,3-Divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxankomplex von Platin mit einem Platingehalt von 0,5 Gew.-% vermischt. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 1
Mit der Ausnahme der Verwendung eines Aluminiumoxid-Pulvers, das oberflächenbehandelt wurde, indem 450 Gewichtsteile eines perfekt kugelförmigen Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm, 450 Gewichtsteile eines unregelmäßig geformten Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 2,2 μm und 10 Gewichtsteile Methyltrimethoxysilan in einen V-Mischer gegeben wurden und sie 2 Stunden lang Rühren bei 160°C in einer Stickstoffgasatmosphäre unterworfen wurden, anstelle des oberflächenbehandelten Aluminiumoxid-Pulvers, das in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde eine der thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 2
Mit der Ausnahme der Verwendung eines Aluminiumoxid-Pulvers, das oberflächenbehandelt wurde, indem 350 Gewichtsteile eines perfekt kugelförmigen Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 10 um, 400 Gewichtsteile eines unregelmäßig geformten Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 2,2 um und 5 Gewichtsteile Methyltrimethoxysilan in einen V-Mischer gegeben wurden und 2 Stunden lang Rühren bei 160°C in einer Stickstoffgasatmosphäre ausgesetzt wurden, anstelle des oberflächenbehandelten Aluminiumoxid-Pulvers, das in Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, wurde eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 3
Mit der Ausnahme der Verwendung eines Aluminiumoxid-Puivers, das oberflächenbehandelt wurde, indem 450 Gewichtsteile eines perfekt kugelförmigen Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 10 um, 450 Gewichtsteile eines unregelmäßig geformten Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 2,2 μm und 5 Gewichtsteile Oligosiloxan, dargestellt durch die Formel (CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₃Si(CH₃)₃, in einen V-Mischer gegeben wurden und sie 2 Stunden lang Rühren bei 160°C in einer Stickstoffgasatmosphäre ausgesetzt wurden, anstelle des oberflächenbehandelten Aluminiumoxid-Pulvers, das in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 4
Mit der Ausnahme der Verwendung von 0,49 Gewichtsteilen Methylwasserstoffsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 10 mPa·s, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethylsiloxygruppen blockiert waren, und der Verwendung einer Mischung aus 450 Gewichtsteilen eines perfekt kugelförmigen Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm und 450 Gewichtsteilen eines unregelmäßig geformten Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 2,2 μm anstelle des oberflächenbehandelten Aluminiumoxid-Pulvers, das in Beispiele 1 verwendet wurde, wurde eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 2
Nach Mischen von 95 Gewichtsteilen Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 360 mPa·s, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert waren (Vinylgruppengehalt = 0,48 Gew.-%), 450 Gewichtsteilen eines perfekt kugelförmigen Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 10 um, 450 Gewichtsteilen eines unregelmäßig geformten Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 2,2 um und 10 Gewichtsteilen Oligosiloxan, dargestellt durch die Formel: (CH₃O)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₃Si(CH₃)₃, um eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung herzustellen, wurden 0,87 Gewichtsteile Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 16 mPa·s, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylwasserstoffsiloxygruppen blockiert waren (Gehalt an siliciumgebundenen Wasserstoffatomen = 0,13 Gew.-%), 0,87 Gewichtsteile Methylwasserstoffsiloxan-Dimethylsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 4 mPa·s, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethylsiloxygruppen blockiert waren (Gehalt an siliciumgebundenen Wasserstoffatomen = 0,78 Gew.-%) und 0,2 Gewichtsteile 1,3-Divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxankomplex von Platin mit einem Platingehalt von 0,5 Gew.-% damit einheitlich vermischt. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 5
Mit der Ausnahme der Verwendung von 90 Gewichtsteilen Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 360 mPa·s, dessen beide Enden der Molekülkette mit Dimethylvinylsiloxygruppen blockiert waren, und der Zugabe von 5 Gewichtsteilen 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan anstelle des Oligosiloxans, das in Beispiel 2 verwendet wurde, wurde eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 2 hergestellt. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 3 Nach Mischen von 94 Gewichtsteilen Organopolysiloxan mit einer Viskosität von 800 mPa·s, das aus 93,50 Mol-% Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₂SiO_2/2, 3,30 Mol-% Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel CH₃SiO_3/2, 2,60 Mol-% Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel (CH₃)₂SiO_1/2, und 0,60 Mol-% Siloxaneinheiten, dargestellt durch die Formel(CH₃)₂(CH₂=CH)SiO_1/2, bestand (Vinylgruppengehalt = 0,22 Gew.-%), 450 Gewichtsteilen eines perfekt kugelförmigen Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm, 450 Gewichtsteilen eines unregelmäßig geformten Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 2,2 μm und 5 Gewichtsteilen Oligosiloxan, dargestellt durch die Formel: (CH₃O)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₃Si(CH₃)₃, um eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung herzustellen, wurden 6,03 Gewichtsteile Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 16 mPa·, dessen beide Enden der Molekülkette mit Methylwasserstoffsil-oxygruppen blockiert waren (Gehalt an siliciumgebundenen Wasserstoffatomen = 0,13 Gew.-%) und 0,2 Gewichtsteile 1,3-Divinyl-1,1,3,3-tetra-methyldisiloxankomplex von Platin mit einem Platingehalt von 0,5 Gew.-% einheitlich damit vermischt. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 4
Nach Mischen von 94 Gewichtsteilen Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 700 mPa·s, dessen beide Enden der Molekülkette mit Trimethoxysiloxygruppen blockiert waren, 450 Gewichtsteilen eines perfekt kugel förmigen Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm, 450 Gewichtsteilen eines unregelmäßig geformten Aluminiumoxid-Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 2,2 μm und 5 Gewichtsteilen Oligosiloxan, dargestellt durch die Formel: (CH₃O)₃SiOSi(CH₃)₂C₁₂H₂₅, wurden 3 Gewichtsteile Methyltrimethoxysilan und 3 Gewichtsteile Tetra(n-butyl)titanat einheitlich damit vermischt, um eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung herzustellen. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 6
Mit der Ausnahme der Zugabe von 3 Gewichtsteilen 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan anstelle des Oligosiloxans, das in Beispiel 4 verwendet wurde, wurde eine thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 4 hergestellt. Die Eigenschaften der thermisch leitfähigen Siliconkautschukzusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Claims

Thermisch leitfähige Siliconkautschukzusammensetzung, enthaltend: (A) ein härtbares Organopolysiloxan; (B) ein Härtungsmittel und (C) einen Füllstoff, der hergestellt wird durch Behandeln der Oberfläche eines thermisch leitfähigen Füllstoffs mit einem Oligosiloxan mit einer Formel, ausgewählt aus (i) (R¹O)_aSi(OSiR² ₃)_(4–a) und (ii) (R¹O)_aR² _(3-a)SiO[R² ₂SiO_] _nSi(OSiR² ₃)_bR² _(3–b), worin R¹ eine Alkylgruppe ist, jedes R² unabhängig voneinander eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe frei von aliphatischer Ungesättigtheit ist, a eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist , b eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist und n eine ganze Zahl mit einem Wert von größer oder gleich 0 ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung durch eine Reaktion, ausgewählt aus Hydrosilylierung, Kondensation und radikalischer Reaktion, härtet.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Zusammensetzung eine durch Hydrosilylierung härtbare Zusammensetzung ist, worin Komponente (A) ein Organopolysiloxan mit durchschnittlich mindestens 0,1 siliciumgebundenen Alkenylgruppen pro Molekül ist und Komponente (B) einen Platinkatalysator und ein Organopolysiloxan mit durchschnittlich mindestens 2 siliciumgebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Zusammensetzung eine durch Kondensation härtbare Zusammensetzung ist, worin Komponente (A) ein Organopolysiloxan mit mindestens 2 Silanolgruppen oder siliciumgebundenen hydrolysierbaren Gruppen pro Molekül ist und Komponente (B) ein Silan mit mindestens 3 siliciumgebundenen hydrolysierbaren Gruppen pro Molekül oder ein partielles Hydrolyseprodukt desselben und optional ein Kondensationskatalysator ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Zusammensetzung eine radikalisch härtbare Zusammensetzung ist, worin Komponente (A) ein Organopolysiloxan mit mindestens einer siliciumgebundenen Alkenylgruppe pro Molekül ist und Komponente (B) ein organisches Peroxid ist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der thermisch leitfähige Füllstoff Aluminiumoxid-Pulver ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das Aluminiumoxidpulver eine Mischung ist, die ein erstes kugelförmiges Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 50 μm und ein zweites kugelförmiges oder unregelmäßig geformtes Aluminiumoxid-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 bis 5 μm enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei die Mischung 30 bis 90 Gew.-% des ersten Aluminiumoxid-Pulvers und 10 bis 60 Gew.-% des zweiten Aluminiumoxid-Pulvers enthält.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der thermisch leitfähige Füllstoff eine mittlere Teilchengröße von 0,1 bis 100 μm aufweist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Konzentration des thermisch leitfähigen Füllstoffs 500 bis 2.500 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Komponente (A) gleicht.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Oligosiloxan die Formel (R¹O)_aSi(OSiR² ₃)_(4–a) hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, worin R¹ gleich C₁-C₄-Alkyl ist und R² eine lineare Alkylgruppe ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 11 oder 12, worin a gleich 3 ist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Oligosiloxan die Formel (R¹O)_aR² _(3-a)SiO[R² ₂SiO_] _nSi(OSiR² ₃)_bR² _(3–b) hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 14, worin R¹ gleich C₁-C₄-Alkyl ist und R² eine lineare Alkylgruppe ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 14 oder 15, worin a gleich 3 ist, b gleich 3 ist und n eine ganze Zahl von 0 bis 100 ist.