JP6224943B2 - One-component solvent-free room temperature curable organosiloxane silicone resin adhesive and method for producing the same - Google Patents

One-component solvent-free room temperature curable organosiloxane silicone resin adhesive and method for producing the same Download PDF

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保之 小牧
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Description

本発明はシリコン樹脂と無溶剤ウレタン樹脂などの有機樹脂とのポリマーアロイで構成されたバインダー及放熱フィラーの組成からなる熱伝導率が高い、非電導性の一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキサン系シリコン樹脂接着剤及びその製造方法に関するものである。 The present invention has a high thermal conductivity having the composition of the binder及beauty radiating filler composed of a polymer alloy of an organic resin such as silicone resin and non-solvent type urethane resin, one-component solvent-free cold-curing nonconducting The present invention relates to an organosiloxane silicone resin adhesive and a method for producing the same.

例えばLEDモジュールのような発光部品は駆動により熱が発生し、その状態が長時間にわたると発生した熱が蓄積して部品の温度が上昇して発光効率が低下するという問題があり、発光部品に放熱フイン等の放熱器を取り付け、発光部品からの放熱効率を高めようとすることが行われている。 For example, a light emitting component such as an LED module generates heat by driving, and if the state continues for a long time, the generated heat accumulates and the temperature of the component rises, resulting in a decrease in luminous efficiency. A heat radiator such as a heat radiating fin is attached to increase the heat radiation efficiency from the light emitting component.

この放熱器は接着剤を用いて発熱部品に固着されているが、従来から用いられている発熱部品と放熱器とを固着するための接着剤は熱伝導率が低いものが多いことから発熱部品の発熱を放熱器に十分に伝えることができず、放熱器を取り付けたとしても蓄熱して鼓動効率(発光部品の場合は発光効率)が駆動時間とともに大きく低下するという問題があった。 This radiator is fixed to the heat-generating component using an adhesive. However, since many adhesives for fixing the heat-generating component and the heat-dissipator used in the past have low thermal conductivity, the heat-generating component is used. However, even if the heat sink is attached, heat is accumulated and the beating efficiency (light emission efficiency in the case of a light emitting component) is greatly reduced with the driving time.

例えば従来、発熱部品と放熱器とを固着する接着剤としてウレタン変性エポキシ樹脂組成物が用いられていたが、電子機器の金属を何枚も重ねる為に放熱器を固着する接着剤に240〜260℃程度の熱が発生することになり、それらの樹脂自体が劣化してしまい、ウレタン樹脂変性エポキシ樹脂に放熱フィラーを加えた接着剤では十分でなかった。そこで、エポキシ樹脂の代わりにシリコン樹脂を用いた接着剤が特開平3−74483号公報に提示されている。 For example, conventionally, a urethane-modified epoxy resin composition has been used as an adhesive for fixing a heat-generating component and a radiator. However, 240 to 260 is used as an adhesive for fixing a radiator in order to stack a number of metals of an electronic device. Since heat of about 0 ° C. was generated, the resins themselves deteriorated, and an adhesive obtained by adding a heat radiation filler to a urethane resin-modified epoxy resin was not sufficient. Therefore, an adhesive using a silicon resin instead of an epoxy resin is presented in Japanese Patent Laid-Open No. 3-74483.

この公報に提示されている接着剤は、水性型のシリカ水性ゾルとシラン系カップリング剤を用い、無機耐火粉末を加えた耐熱性の接着剤が提示され、電気機器用接着剤に用いられているが、使用される無機物質放熱フィラーが、石英、硅石、長石、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ジルコニウム、ムライト、ジルコニア、アルミナ、窒化硅素、炭化硅素、タルク、マイカ等の粉末を用いるものであり、更に高い熱伝導性を有する無機物質放熱フィラーの採用が望まれていた。 The adhesive presented in this publication uses a water-based silica aqueous sol and a silane coupling agent, presents a heat-resistant adhesive to which inorganic refractory powder is added, and is used as an adhesive for electrical equipment. However, the inorganic material heat radiation filler used is a powder using quartz, feldspar, feldspar, aluminum silicate, zirconium silicate, mullite, zirconia, alumina, silicon nitride, silicon carbide, talc, mica, etc. Further, it has been desired to employ an inorganic material heat dissipating filler having a high thermal conductivity.

一方、特開2009−167420号公報に、難燃性付与剤としてケイ素原子を有する白金錯体または白金錯体と該オルガノシロキサンとを混合した難燃性に優れた室温硬化型オルガノポリシロキサン組成物組成物か提示されているが、この発明はオルガノシロキサン系樹脂自体の難焼性を向上させるものであり、熱伝導性を向上させて耐熱性を図るものとはいえない。 On the other hand, JP 2009-167420 A discloses a room temperature curable organopolysiloxane composition having excellent flame retardancy in which a platinum complex having a silicon atom as a flame retardancy imparting agent or a platinum complex and the organosiloxane are mixed. However, this invention improves the flame retardancy of the organosiloxane resin itself, and cannot be said to improve heat conductivity and heat resistance.

特開平3−74483号公報JP-A-3-74483 特開2009−167420号公報JP 2009-167420 A

本発明は、前記発熱部品と放熱器とを固着する接着剤において、熱伝導性に優れ放熱フィラーを採用可能として、硬化後、難燃性に優れ、高温に長時間暴露しても難燃性が低下し難いオルガノシロキサン系シリコン樹脂接着剤及びその製造方法を提供することを課題とするものである。 In the adhesive for fixing the heat-generating component and the radiator, the present invention can adopt a heat-dissipating filler having excellent thermal conductivity, has excellent flame retardancy after curing, and is incombustible even when exposed to high temperatures for a long time. It is an object of the present invention to provide an organosiloxane-based silicone resin adhesive that hardly deteriorates in properties and a method for producing the same.

前記課題を解決するためになされた本発明である一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキ
サン系シリコン脂樹脂接着剤組成物は、下記の一般式(1)で示されるオルガノポリシロキサ100重量部に対して、γアミノプロピルトリエトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシランから選ばれるシランカップリング剤5〜40重量を含有させた常温硬化性組成物からなるバインダーに、必ず窒化アルミニウム(AlN)を用いるとともに、更に窒化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、結晶シリカ、マンガン、フェライト(FeMn)、酸化第二鉄(Fe)、シリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子、アルミナ(Al)、炭化ケイ素(SiC)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO(ルチル型))の中から少なくとも1種類以上を組み合わせた平均粒子径が0.4μm〜1.5μmである放熱フィラーを接着剤の全体に対し30〜50重量%含有させたことを特徴とする。

Figure 0006224943

(式中R及びRは、それぞれ独立にメチル基又はフェニル基より選ばれる同一もしく
は異なる基を示し、Rはメチル基、フェニル基又は、炭素数1〜5のアルコキシル基よ
り選ばれる同一もしくは異なる基を示し、n個のRのうち少なくとも一個はアルコキシ
ル基で表される。nは4〜20の数を示す。)
One-part solventless ambient temperature curable organosiloxane silicone fat resin adhesive composition is a present invention has been made to solve the above problems, organopolysiloxane emissions 100 weight represented by the following general formula (1) relative parts, gamma-aminopropyltriethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) aminopropyl trimethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) Aminopuro pills triethoxysilane, 5 a silane coupling agent selected from aminopropyl methyl dimethoxy silane In addition to using aluminum nitride (AlN) as a binder composed of a room temperature curable composition containing 40 parts by weight, silicon nitride, boron nitride, zinc oxide, crystalline silica, manganese, ferrite (FeMn) 2 O 3 , ferric oxide (Fe 2 O 3), silica nanoparticles, alumina nanoparticles Alumina (Al 2 O 3), silicon carbide, silicon carbide (SiC), magnesium oxide (MgO), an average particle diameter that combines at least one or more of the titanium oxide (TiO 2 (rutile)) is 0.4Myuemu~1. the heat radiating filler is 5μm relative to the total of the adhesive, characterized in that is 30-50 wt% free Yes.
Figure 0006224943

Wherein R 1 and R 2 each independently represent the same or different group selected from a methyl group or a phenyl group, and R 3 is the same selected from a methyl group, a phenyl group, or an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms. Alternatively, it represents a different group, and at least one of n R 3 is represented by an alkoxyl group. N represents a number of 4 to 20.)

また、前記放熱フィラーとしては必ず窒化アルミニウム(AlN)を用いるとともに、更に窒化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、結晶シリカ、マンガン、フェライト(FeMn)、酸化第二鉄(Fe)、100nm前後のシリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子アルミナ(Al)、炭化ケイ素(SiC)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO(ルチル型))の中から少なくとも1種類以上を組み合わせて用いることを特徴とする。殊に、放熱フィラーは、窒化アルミニウム(AlN)を必ず用いることを特徴とし、その他に炭化ケイ素やアルミナのどちらか又は3種類混合しミキシング分散させたことを特徴とする。 In addition, aluminum nitride (AlN) is always used as the heat dissipating filler, and silicon nitride, boron nitride, zinc oxide, crystalline silica, manganese, ferrite (FeMn) 2 O 3 , and ferric oxide (Fe 2 O 3 ) are used. , At least one of silica nanoparticles around 100 nm, alumina nanoparticles , alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), magnesium oxide (MgO), and titanium oxide (TiO 2 (rutile type)) The above is used in combination. In particular, the heat dissipating filler is characterized in that aluminum nitride (AlN) is always used, and in addition, any one or three of silicon carbide and alumina are mixed and dispersed.

特に、前記放熱フイラーの平均粒子径が、0.4μm〜1.5μmであって全体の接着剤に対し30%〜50%を添加すると好ましい。 In particular, it is preferable that the average particle diameter of the heat dissipation filler is 0.4 μm to 1.5 μm , and 30% to 50% is added to the entire adhesive.

更に、本発明である一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキサン樹脂接着剤の製造方法は、下記の一般式(1)で示されるオルガノポリシロキサン100重量部に対して、γアミノプロピルトリエトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシランから選ばれるシランカップリング剤5〜40重量部を含有させて一液無溶剤の常温硬化性組成物からなるバインダーを生成し、得られたバインダーに分散剤を添加して攪拌後、必ず窒化アルミニウム(AlN)を用いるとともに、更に窒化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、結晶シリカ、マンガン、フェライト(FeMn)、酸化第二鉄(Fe)、シリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子、アルミナ(Al)、炭化ケイ素(SiC)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO(ルチル型))の中から少なくとも1種類以上を組み合わせた平均粒子径が0.4μm〜1.5μmである放熱フィラーを5〜300重量部添加して均一に攪拌することを特徴とする。

Figure 0006224943

(式中R及びRは、それぞれ独立にメチル基又はフェニル基より選ばれる同一もしくは異なる基を示し、Rはメチル基、フェニル基又は、炭素数1〜5のアルコキシル基より選ばれる同一もしくは異なる基を示し、n個のRのうち少なくとも一個はアルコキシル基で表される。nは4〜20の数を示す。)
Furthermore, the process for producing a one-component solventless room temperature curable organosiloxane resin adhesive according to the present invention is based on 100 parts by weight of organopolysiloxane represented by the following general formula (1), and γ-aminopropyltriethoxysilane. , gamma (2-aminoethyl) aminopropyl trimethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) Aminopuro pills triethoxysilane, one-component solventless contain a silane coupling agent 5-40 parts by weight selected from aminopropyl methyl dimethoxy silane A binder comprising the room temperature curable composition is generated, and after adding a dispersant to the obtained binder and stirring, aluminum nitride (AlN) is always used, and silicon nitride, boron nitride, zinc oxide, crystalline silica, manganese, ferrite (FeMn) 2 O 3, ferric oxide (Fe 2 O 3), silica Bruno particles, alumina nanoparticles, alumina (Al 2 O 3), silicon carbide, silicon carbide (SiC), magnesium oxide (MgO), average particle which is a combination of at least one or more of the titanium oxide (TiO 2 (rutile)) diameter characterized by uniformly stirring the radiating filler is 5 to 300 parts by weight added pressure is 0.4Myuemu~1.5Myuemu.
Figure 0006224943

Wherein R 1 and R 2 each independently represent the same or different group selected from a methyl group or a phenyl group, and R 3 is the same selected from a methyl group, a phenyl group, or an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms. Alternatively, it represents a different group, and at least one of n R 3 is represented by an alkoxyl group. N represents a number of 4 to 20.)

殊に、前記バインダーに無溶剤型ウレタン、ポリエステル樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂の少なくとも1つを混合するより良い効果が得られる。 In particular, the binder, a solvent-free urethane, polyester resin, better effect when mixing at least one of the urethane-modified epoxy resin obtained.

以上のような本発明の縮合反応により硬化する一液無溶剤型室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、硬化後、難燃性に優れ、高温に長時間暴露しても難燃性が低下し難いシリコン硬化物となり、金属間での接着に対し強固な密着性を有しかつ過酷な熱(260〜360℃)の条件下でも塗膜性状を失わず剥離、クラック等を生じない塗膜を形成する。このため、かかる特性が要求される用途、例えば、電子機器や電気機器の部品用途において、コーティング剤や接着剤やシール剤として有用である。 The one-component solventless room temperature curable organopolysiloxane composition cured by the condensation reaction of the present invention as described above is excellent in flame retardancy after curing, and the flame retardancy decreases even when exposed to high temperature for a long time. A coating that does not lose its properties even under severe heat (260-360 ° C.) conditions and does not cause peeling or cracking. Form. For this reason, it is useful as a coating agent, an adhesive agent, or a sealing agent in applications where such characteristics are required, for example, in applications of electronic devices and electrical devices.

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.

本発明である一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキサン樹脂接着剤は、主成分であるオルガノシロキサンに硬化成分であるアミン系シランカップリング剤、分散を混合して形成され常温硬化性組成物からなるバインダーに、各種放熱フィラーを混合するものであり、必要な場合にはウレタン、ポリエステル等の樹脂を前記硬化成分と同時に或いはその後に加えることを基本として製造されるものである。以下に詳細に説明する。 The one-component solventless room temperature curable organosiloxane resin adhesive of the present invention is a room temperature curable composition formed by mixing an amine silane coupling agent as a curing component and a dispersing agent with an organosiloxane as a main component. Various heat-dissipating fillers are mixed with a binder made of a material, and if necessary, the resin is produced on the basis of adding a resin such as urethane or polyester simultaneously with or after the curing component. This will be described in detail below.

本発明である一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキサン系シリコン樹脂接着剤組成物は
、下記の一般式(1)で示されるオルガノポリシロキサン100重量部に対して、γアミノプロピルトリエトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシランから選ばれるシランカップリング剤100量部に対して、5〜40量部を含有する無溶剤の常温硬化性組成物のバインダーからなる一液型塗料である。(尚、一般式(1)中R及びRは、それぞれ独立にメチル基又はフェニル基より選ばれる同一もしくは異なる基を示し、Rはメチル基、フェニル基又は、炭素数1〜5のアルコキシル基より選ばれる同一もしくは異なる基を示し、n個のRのうち少なくとも一個はアルコキシル基で表され、nは4〜20の数を示す。)また、前記シランカップリング剤を含有させた常温硬化性組成物からなるバインダーに、必ず窒化アルミニウム(AlN)を用いるとともに、更に窒化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、結晶シリカ、マンガン、フェライト(FeMn)、酸化第二鉄(Fe)、100nm前後のシリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子、アルミナ(Al2O)、炭化ケイ素(SiC)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO(ルチル型))の中から少なくとも1種類以上を組み合わせた平均粒子径が0.4μm〜1.5μmである放熱フィラーを接着剤の全体に対し30〜50重量%含有させたことを特徴とする。

Figure 0006224943
The one-component solvent-free room temperature curable organosiloxane-based silicone resin adhesive composition of the present invention is based on 100 parts by weight of the organopolysiloxane represented by the following general formula (1), γ-aminopropyltriethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) aminopropyl trimethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) Aminopuro pills triethoxysilane, relative to the silane coupling agent 100 by weight portion selected from aminopropyl methyl dimethoxy silane, 5-40 by weight parts Is a one-component paint comprising a binder of a solvent-free room temperature curable composition. (In the general formula (1), R 1 and R 2 each independently represent the same or different group selected from a methyl group or a phenyl group, and R 3 represents a methyl group, a phenyl group, or a C 1-5 carbon atom. The same or different groups selected from alkoxyl groups, at least one of n R 3 is represented by an alkoxyl group, and n represents a number from 4 to 20.) Also, the silane coupling agent is contained. Aluminum binder (AlN) is always used as a binder composed of a room temperature curable composition, and silicon nitride, boron nitride, zinc oxide, crystalline silica, manganese, ferrite (FeMn) 2 O 3 , ferric oxide (Fe 2) are used. O 3), before and after the silica nanoparticles 100 nm, alumina nanoparticles, alumina (Al2O 3), silicon carbide, silicon carbide (SiC), magnesium oxide (M O), titanium oxide (TiO 2 (rutile) overall adhesive radiating filler is an average particle diameter that combines at least one or more of the) is 0.4μm~1.5μm to 30-50 wt% characterized in that it was containing Yes.
Figure 0006224943

更に、具体的に示すと、次の通りである。 More specifically, it is as follows.

特殊シリコン樹脂の製造方法
本発明の一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキサン樹脂の製法を次に詳細に述べる。
Method for Producing Special Silicone Resin A method for producing a one-component solventless room temperature curable organosiloxane resin of the present invention is described in detail below.

(A)前記一般式(1)に示したオルガノポリシロキサン(B)γアミノプロピルトリエトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシランから選ばれるシランカップリング剤を(A)100重量部に対して5〜40重量部を含有する無溶剤の常温硬化性組成物からなる塗料である。本発明は、常温での硬化性に優れたオルガノシロキサン系組成物及びそれからなる塗料に関し、さらに詳細には、金属どうしでの接着に対し強固な密着性を有しかつ過酷な熱(260〜360℃)の条件下でも塗膜性状を失わず剥離、クラック等を生じない塗膜を形成する。本発明で一液常温無溶剤型オルガノシロキサン樹脂は多くのバインダーの中で次の配合のバインダーを「バインダーA」とする。その方法は次の通りである。本発明のバインダーは とR はメトキシ系、 3 はフェニル系を表す。
(A) an organopolysiloxane (B) gamma-aminopropyl triethoxysilane shown above in formula (1), gamma (2-aminoethyl) aminopropyl trimethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) Aminopuro pills triethoxysilane, amino A coating material comprising a solvent-free room temperature curable composition containing 5 to 40 parts by weight of a silane coupling agent selected from propylmethyldimethoxysilane with respect to 100 parts by weight of (A). The present invention relates to an organosiloxane composition excellent in curability at room temperature and a coating comprising the same. More specifically, the present invention has strong adhesion to adhesion between metals and severe heat (260 to 360). The coating film is formed without losing the properties of the coating film even under the conditions of [° C.] without causing peeling or cracking. In the present invention, the one-pack room-temperature solvent-free organosiloxane resin uses “binder A” as the binder having the following composition among many binders. The method is as follows. In the binder of the present invention, R 1 and R 2 represent a methoxy system, and R 3 represents a phenyl system.

(C)放熱無機フイラー(5〜300重量部)から成ることを特徴とする、常温硬化性湿気硬化性オルガノポリシロキサン組成物である。 Characterized in that it consists of (C) radiating inorganic filler (5-300 parts by weight), which is a normally temperature curable moisture-curable organopolysiloxane composition.

一方、本発明に用いられる放熱フィラーのほとんどが市販されていて、本発明に用いた製品は、窒化アルミは株式会社トクヤマ製フィラー(窒化アルミニウム(AlN))で(シェイパルHグレード平均粒子1mm)、アルミナは信濃電気製錬株式会社製SER−06(平均粒子径0.43μm〜1.53μm)比較的平均粒子径が細かいほど放熱性は大きくこれらを用いることを特徴とする。 On the other hand, most of the heat dissipating filler used in the present invention is commercially available, and the product used in the present invention is aluminum nitride filler (aluminum nitride (AlN)) (Shape H grade average particle diameter 1 mm). , SER-06 manufactured by Shinano Denki Smelting Co., Ltd. ( average particle size 0.43 μm to 1.53 μm ) The smaller the average particle size, the higher the heat dissipation and the use of these.

また、放熱フィラーは、窒化アルミニウム(AlN)を必ず用いることを特徴とし、その他に炭化ケイ素(SiC)やアルミナ(Al)のどちらか又は3種類混合しミキシング分散させることを特徴とする。 In addition, the heat dissipation filler is characterized in that aluminum nitride (AlN) is always used, and in addition, any one of silicon carbide (SiC) and alumina (Al 2 O 3 ) or three types are mixed and dispersed. .

炭化ケイ素(SiC)、アルミナ(Al)以外に次のような熱伝導率の高い無機質である窒化硼素(BN)、酸化マグネシウム(MgO)、硅酸(SiO),窒化ケイ素(Si)、酸化亜鉛、結晶シリカ、酸化チタン、マンガン・フェライト((FeMn))、酸化第二鉄(Fe),100nm前後のシリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子等との併用も可能である。以上の無機物質はいずれも非電導性である。窒化アルミは水系バインダーでは分解し使用できないし、白金錯体とは併用できない。シリコンに近い熱膨張率を有すること、純度が99.99%と高く平均粒子径も0.96〜1.1μm微細で少量で効果を発揮できる。など、各種基盤のハロゲンプラズマに対する耐食性が一番すぐれているからである。炭化ケイ素(SiC)<窒化ケイ素(Si)<アルミナ(Al)<窒化アルミニウム(AlN)さらに窒化アルミニウム単独の熱伝導率が200W/m.Kであることから優位性は明らかである。 In addition to silicon carbide (SiC) and alumina (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), magnesium oxide (MgO), oxalic acid (SiO 2 ), silicon nitride (Si), which are inorganic materials with high thermal conductivity such as the following, are used. 3 N 4), zinc oxide, crystalline silica, titanium oxide, manganese ferrite ((FeMn) 2 O 3) , ferric oxide (Fe 2 O 3), 100nm silica nanoparticles before and after the alumina nanoparticles, etc. Can also be used together. All of the above inorganic substances are non-conductive. Aluminum nitride cannot be used because it decomposes with an aqueous binder and cannot be used in combination with a platinum complex. It has a thermal expansion coefficient close to that of silicon, has a purity as high as 99.99%, and an average particle diameter of 0.96 to 1.1 μm and can exhibit the effect in a small amount. This is because it has the best corrosion resistance against halogen plasma on various substrates. Silicon carbide (SiC) <silicon nitride (Si 3 N 4 ) <alumina (Al 2 O 3 ) <aluminum nitride (AlN) Further, the thermal conductivity of aluminum nitride alone is 200 W / m. The advantage is clear from K.

本発明は常温での硬化性に優れたオルガノシロキサン系組成物に関し、さらに詳細には、金属同士での接着に対し強固な密着性を有しかつ過酷な熱(260〜360℃)の条件下でも塗膜性状を失わず剥離、クラック等を生じない塗膜を形成するものであり、塗料として使用することもできることはいうまでもない。 The present invention relates to organosiloxane compositions excellent in curability at ordinary temperature, more specifically, the condition of having a strong adhesion to the adhesive at the metal between and severe thermal (260-360 ° C.) Needless to say, it forms a coating film that does not lose its coating properties and does not cause peeling or cracking, and can be used as a coating material.

本発明オルガノシロキサン樹脂は多くのバインダーの中で次の配合のバインダーが好ましく、その方法は次の通りである。尚、本発明のバインダーはRとRはメトキシ系、R3はフェニル系を表す。 In the present invention , the organosiloxane resin is preferably a binder having the following composition among many binders, and the method is as follows. In the binder of the present invention, R 1 and R 2 are methoxy and R 3 is phenyl.

本発明で用いるオルガノシロキサン樹脂としてメトキシ変成シリコン(商品名〔DC−3037〕(東レ・ダウコーニング株式会社製))で平均分子量:1400、メトキシ基含有率:18%のシリコンを用いた。更に、γアミノプロピルトリエトキシシラン10〜15%用い、本発明のバインダーは一液常温硬化型で30分間指触乾燥し、約1時間で硬化する。
Methoxy modified silicone (trade name [DC-3037] (manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.)) as the organosiloxane resin used in the present invention the average molecular weight: 1400, a methoxy group content: with 18% silicone. Further, 10 to 15% of γ-aminopropyltriethoxysilane is used, and the binder of the present invention is a one-part room temperature curing type and is touch-dried for 30 minutes and cured in about 1 hour.

そのため、ライン塗装用オルガノシロキサン樹脂としてきわめて有用である。 Therefore, it is extremely useful as an organosiloxane resin for line coating.

尚、本発明で一液常温無溶剤型オルガノシロキサン樹脂はその優れた性質から次のような用途に用いることができる。   In the present invention, the one-component room-temperature solventless organosiloxane resin can be used for the following applications because of its excellent properties.

A)各種電気製品の熱対策・熱放射(電子回路の信頼性向上)
B)自動車関連電子部品の熱対策・熱放射(ハイブリッド車・電気自動車など)
C)LED照明の熱対策・熱放射(発光効率向上・長寿命化)
D)太陽光発電の熱対策(太陽電池モジュールの高効率化)
E)放熱フアンの小型化→ 製品の小型化(エアコンの室外機等)
F)筐体全体の温度低下
G)鋼板や屋根瓦の吸熱作用→蓄熱しない
H)衣類に塗布して体温の吸熱による熱中症対策
I)その他蓄熱しやすい部品の放熱対策
更に、前記シリコン樹脂の製造において無溶剤ウレタン(株式会社コニシ製ボンドKU822S)を10%〜20%の重量パーセントで混合して用いると更に落球試験で良好な結果が得られる。
A) Thermal countermeasures and heat radiation for various electrical products (improving the reliability of electronic circuits)
B) Heat countermeasures and heat radiation of automobile-related electronic components (hybrid vehicles, electric vehicles, etc.)
C) Thermal countermeasures and heat radiation for LED lighting (improving luminous efficiency and extending life)
D) Thermal measures for solar power generation (higher efficiency of solar cell modules)
E) Downsizing of heat dissipation fan → Downsizing of products (air conditioner outdoor unit, etc.)
F) Temperature drop of the entire casing G) Heat absorption effect of steel plates and roof tiles → No heat storage H) Countermeasure against heat stroke due to heat absorption of body temperature I) Heat dissipation countermeasures for other components that easily store heat When solvent - free urethane (Bond KU822S manufactured by Konishi Co., Ltd.) is mixed and used at a weight percent of 10% to 20% in the production, further good results are obtained in the falling ball test.

また、前記シリコン樹脂の製造において、ポリエステル樹脂(DIC株式会社バーノックD−161)を2.5〜810%混合して用いると粘着性がアップする。シリコン樹脂の製造において、ウレタン変性エポキシ樹脂EPU 11F((株)アデカ)を4〜10%重量パーセントで混合して用いるとプラスチックスの接着性試験で良好な結果が得られる。   In addition, in the production of the silicon resin, when the polyester resin (DIC Corporation Barnock D-161) is used in a mixture of 2.5 to 810%, the tackiness is improved. In the production of a silicone resin, when a urethane-modified epoxy resin EPU 11F (Adeka Co., Ltd.) is used in a mixture of 4 to 10% by weight, good results can be obtained in the adhesion test of plastics.

また、有機樹脂変性一液性無溶剤常温乾燥型オルガノシロキサン樹脂の割合は、熱線法による熱伝導率λの測定と粘度適性から47〜60が望ましい。その他は放熱フィラーおよび酸化チタンの粉末である。このような割合が接着剤として好ましい製品を得た。酸化チタンは分散剤としての役目をする。   Further, the ratio of the organic resin-modified one-part solvent-free room-temperature-drying organosiloxane resin is preferably 47 to 60 from the measurement of the thermal conductivity λ by the hot wire method and the viscosity suitability. Others are heat dissipation filler and titanium oxide powder. Such a ratio yielded a product preferred as an adhesive. Titanium oxide serves as a dispersant.

本発明の用途は、発熱部品がコンパクトになり放熱器を固定するための接着剤であって、樹脂自体の耐熱性が良くなければ用いることが出来ないために発明し、従来の高熱を要求する用途には使用出来なかったが、本発明により可能になったことを特徴とするものである。即ち、耐熱性樹脂として300℃〜500に耐える樹脂及び放熱フィラーから成る接着剤で熱伝導率が高いレベルの製品の供給が可能である。 The application of the present invention is an adhesive for fixing a heat radiator with a compact heat-generating component, and cannot be used unless the heat resistance of the resin itself is good, and requires conventional high heat. Although it could not be used for a purpose, it is made possible by the present invention. That is, it is possible to supply a product having a high thermal conductivity with an adhesive composed of a heat resistant resin that can withstand 300 ° C. to 500 ° C. and a heat dissipating filler.

次に本発明の実施例1〜13について説明する。 Next, Examples 1 to 13 of the present invention will be described.

バインダー、一液シリコン樹脂92部、無溶剤ウレタン8部 100部
窒化アルミAlN シェイパルHグレード(トクヤマ製) 20部
アルミナAl AL−47−1(昭和電工製) 80部
を、混合し3時間ミキシングし、粘調性の接着剤を得た。
Binder, 92 parts of one-part silicone resin, 8 parts of solvent - free urethane 100 parts Aluminum nitride AlN Shapepal H grade (made by Tokuyama) 20 parts Alumina Al 2 O 3 AL-47-1 (made by Showa Denko) 80 parts After mixing for 3 hours, a viscous adhesive was obtained.

熱伝導率(λ) 2.9w/m・K 引張せん断接着力 1.1N/mm Thermal conductivity (λ) 2.9 w / m · K Tensile shear adhesive strength 1.1 N / mm 2

バインダー、一液シリコン樹脂92部、ウレタン変性エポキシ樹脂8部 100部
窒化アルミAlN 20部
炭化ケイ素 SER−06(信濃電気製錬) 20部
アルミナAl 60部
熱伝導率(λ) 2.8w/m・K 引張せん断接着力 1.3N/mm
Binder, 92 parts of one-part silicone resin, 8 parts of urethane-modified epoxy resin 100 parts Aluminum nitride AlN 20 parts Silicon carbide SER-06 (Shinano Denki Smelting) 20 parts Alumina Al 2 O 3 60 parts Thermal conductivity (λ) 8w / m · K Tensile shear adhesive strength 1.3N / mm 2

バインダー、一液シリコン樹脂 92部、ポリエステル8部 100部
窒化アルミAlN 20部
酸化マグネシウムMgO#5000(タテホ化学) 80部
熱伝導率(λ) 2.8w/m・K 引張せん断接着力 1.1N/mm
Binder, One-part silicone resin 92 parts, Polyester 8 parts 100 parts Aluminum nitride AlN 20 parts Magnesium oxide MgO # 5000 (Tatejo Chemical) 80 parts Thermal conductivity (λ) 2.8 w / m · K Tensile shear adhesive strength 1.1 N / Mm 2

バインダー、一液シリコン樹脂95部、ウレタン変性エポキシ樹脂5部 100部
窒化アルミAlN 10部
アルミナAl 90部
熱伝導率(λ) 2.3w/m・K 引張せん断接着力 0.9N/mm
Binder, one-part silicone resin 95 parts, urethane-modified epoxy resin 5 parts 100 parts Aluminum nitride AlN 10 parts Alumina Al 2 O 3 90 parts Thermal conductivity (λ) 2.3 w / m · K Tensile shear adhesive strength 0.9 N / mm 2

バインダー、一液シリコン樹脂 単独 100部
窒化アルミAlN 20部
アルミナAl 80部
熱伝導率(λ) 4.0w/m・K 引張せん断接着力 0.6N/mm
Binder, one-part silicone resin alone 100 parts Aluminum nitride AlN 20 parts Alumina Al 2 O 3 80 parts Thermal conductivity (λ) 4.0 w / m · K Tensile shear adhesive strength 0.6 N / mm 2

バインダー、一液シリコン樹脂87部、無溶剤ウレタン8部、
ウレタン変性エポキシ5部 100部
窒化アルミAlN 20部
アルミナAl 80部
熱伝導率(λ) 2.1w/m・K 引張せん断接着力 1.3N/mm
Binder, 87 parts of one-part silicone resin, 8 parts of solvent - free urethane,
Urethane-modified epoxy 5 parts 100 parts Aluminum nitride AlN 20 parts Alumina Al 2 O 3 80 parts Thermal conductivity (λ) 2.1 w / m · K Tensile shear adhesive strength 1.3 N / mm 2

バインダー、一液シリコン樹脂 100部
窒化アルミAlN 10部
炭化ケイ素 SiC SER−06 10部
アルミナAl 80部
熱伝導率(λ) 3.2w/m・K 引張せん断接着力 0.67N/mm
Binder, one-part silicone resin 100 parts Aluminum nitride AlN 10 parts
Silicon carbide SiC SER-06 10 parts Alumina Al 2 O 3 80 parts Thermal conductivity (λ) 3.2 w / m · K Tensile shear adhesive strength 0.67 N / mm 2

バインダー、一液シリコン樹脂 90部
無溶剤ウレタン 5部
ウレタン変性エポキシ 5部 100部
窒化アルミ 10部
炭化ケイ素SiC SER−06 10部
アルミナ Al 80部
熱伝導率(λ) 2.9w/m・K 引張せん断接着力 1.2N/mm
Binder, one-part silicone resin 90 parts
Solvent - free urethane 5 parts
Urethane modified epoxy 5 parts 100 parts Aluminum nitride 10 parts
Silicon carbide SiC SER-06 10 parts Alumina Al 2 O 3 80 parts Thermal conductivity (λ) 2.9 w / m · K Tensile shear adhesive strength 1.2 N / mm 2

バインダー、一液シリコン樹脂 88部 ポリエステル8部
無溶剤ウレタン4部 100部
窒化アルミ 10部
炭化ケイ素 SER-06 10部
アルミナ AL−47−1 60部
ルチル型酸化チタン 20部
熱伝導率(λ) 3.1w/m・K 引張せん断接着力 1.4N/mm
Binder, one-part silicone resin 88 parts Polyester 8 parts
Solvent - free urethane 4 parts 100 parts
10 parts of aluminum nitride
Silicon carbide SER-06 10 parts Alumina AL-47-1 60 parts Rutile titanium oxide 20 parts Thermal conductivity (λ) 3.1 w / m · K Tensile shear adhesive strength 1.4 N / mm 2

一液シリコン樹脂 80部 無溶剤ウレタン 20部 100部
窒化アルミ 20部
酸化マグネシウムMgO#5000(タテホ化学) 20部
アルミナ Al 60部
One-part silicone resin 80 parts Solvent - free urethane 20 parts 100 parts Aluminum nitride 20 parts Magnesium oxide MgO # 5000 (Tateho Chemical) 20 parts
60 parts of alumina Al 2 O 3

一液シリコン樹脂80部 ウレタン変性エポキシ10部
無溶剤ウレタン10部 100部
窒化アルミ 100部
熱伝導率(λ) 4.2w/m・K 引張せん断接着力 1.1N/mm
One part silicone resin 80 parts Urethane modified epoxy 10 parts
Solvent-free urethane 10 parts 100 parts Aluminum nitride 100 parts
Thermal conductivity (λ) 4.2 w / m · K Tensile shear adhesive strength 1.1 N / mm 2

一液シリコン樹脂80部 ウレタン変性エポキシ10部
無溶剤ウレタン10部 100部
炭化ケイ素 SIC SER−06 100部
熱伝導率(λ) 2.2w/m・K 引張せん断接着力 1.2N/mm
One part silicone resin 80 parts Urethane modified epoxy 10 parts
Solvent - free urethane 10 parts 100 parts Silicon carbide SIC SER-06 100 parts Thermal conductivity (λ) 2.2 w / m · K Tensile shear adhesive strength 1.2 N / mm 2

一液シリコン樹脂70部 無溶剤ウレタン20部 ポリエステル10部 100部
窒化アルミニウム 20部
アルミナ 80部
熱伝導率(λ) 4.2w/m・K 引張せん断接着力 1.6N/mm
次に前記実施例1〜13についての熱伝導率および引っ張りせん断接着力についての測定結果を表1にまとめて掲載した。尚、熱伝導率測定方法については、京都電子工業製TCR−01を用いたが、非常に簡易な熱線(ヒーター線)の発熱量と温度上昇量から熱伝導率を直接測定する熱線法を用いた。具体的には、市販100mm磁器角タイル(厚さ5mm)に、塗膜厚さ0.5mmと0.2mmの厚みで測定した。良好なものは25分〜30分で指触乾燥し、24時間後測定した。
One-part silicone resin 70 parts Solvent - free urethane 20 parts Polyester 10 parts 100 parts Aluminum nitride 20 parts Alumina 80 parts Thermal conductivity (λ) 4.2 w / m · K Tensile shear adhesive strength 1.6 N / mm 2
Next, Table 1 summarizes the measurement results of thermal conductivity and tensile shear adhesive strength for Examples 1 to 13. As for the thermal conductivity measurement method, TCR-01 manufactured by Kyoto Denshi Kogyo Co., Ltd. was used, but the hot wire method was used to directly measure the thermal conductivity from the amount of heat generated and the temperature rise of a very simple hot wire (heater wire). It was. Specifically, measurement was performed on commercially available 100 mm porcelain square tiles (thickness 5 mm) with coating thicknesses of 0.5 mm and 0.2 mm. Good samples were dry to the touch in 25 to 30 minutes and measured after 24 hours.

また、引っ張りせん断接着力については、試験装置:一般財団法人 化学物質評価研究機構 試験機ロードセル式10kN(温湿度測定法:23±2℃、50±10%RH)を用いて一般財団法人化学物質評価健康機構に提出し試験した。具体的には、試料を金属両面に塗布して23±2℃、50±10%RHで15分間静置し、乾燥させた。試料を塗布した金属を貼り合せて、23±2℃、50±10%RHで1kg積載し、96時間静置した。

Figure 0006224943
In addition, as for the tensile shear adhesive strength, the test equipment: Chemical Substance Evaluation and Research Institute tester load cell type 10 kN (temperature and humidity measurement method: 23 ± 2 ° C., 50 ± 10% RH) is used. Submitted to the Evaluation Health Organization and tested. Specifically, the sample was applied to both surfaces of the metal and allowed to stand at 23 ± 2 ° C. and 50 ± 10% RH for 15 minutes and dried. The metal coated with the sample was bonded, loaded with 1 kg at 23 ± 2 ° C. and 50 ± 10% RH, and allowed to stand for 96 hours.
Figure 0006224943

表1の測定結果から、本発明の有機樹脂変性オルガノシロキサン樹脂と放熱型フイラーを組み合わせて得た接着剤は、熱伝導率λは3.0〜4.2w/m・kに上昇し、電子部品の蓄熱を抑えることができ,電子部品応用への幅が広がったことが実証された。また、引張せん断接着力の1.0N/mm以上でセッティング時間30分程度で確実な一時付着が可能でシリコン樹脂系接着剤として早い時間で乾燥しやすいという特性を有し、ライン塗装も可能であることも解明された。更に、無溶剤型ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂及びウレタン変性エポキシ樹脂を接着剤全体に対して5〜20含有させることにより30分以下に一時乾燥できるようになりライン塗装が可能になった。接着剤が柔軟性になり、引っ張りせん断力が向上したことが判明した。 From the measurement results in Table 1, the adhesive obtained by combining the organic resin-modified organosiloxane resin of the present invention and the heat-dissipating filler increases the thermal conductivity λ to 3.0 to 4.2 w / m · k, It was proved that the heat storage of parts could be suppressed and the range of application to electronic parts was widened. In addition, with a tensile shearing adhesive strength of 1.0 N / mm 2 or more, reliable temporary adhesion is possible with a setting time of about 30 minutes, and it is easy to dry quickly as a silicone resin adhesive, and line coating is also possible It was also elucidated. Furthermore, by containing 5 to 20 % of solvent-free urethane resin, polyester resin and urethane-modified epoxy resin with respect to the entire adhesive, it becomes possible to temporarily dry in 30 minutes or less, and line coating becomes possible. It was found that the adhesive became flexible and the tensile shear force was improved.

Claims (4)

下記の一般式(1)で示されるオルガノポリシロキサン100重量部に対して、γアミノプロピルトリエトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシランから選ばれるシランカップリング剤5〜40重量部含有させた常温硬化性組成物からなるバインダーに、必ず窒化アルミニウム(AlN)を用いるとともに、更に窒化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、結晶シリカ、マンガン、フェライト(FeMn)、酸化第二鉄(Fe)、シリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子、アルミナ(Al)、炭化ケイ素(SiC)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO(ルチル型))の中から少なくとも1種類以上を組み合わせた平均粒子径が0.4μm〜1.5μmである放熱フィラーを接着剤の全体に対し30〜50重量%含有させたことを特徴とする一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキサン樹脂接着剤。
Figure 0006224943

(式中R及びRは、それぞれ独立にメチル基又はフェニル基より選ばれる同一もしくは異なる基を示し、Rはメチル基、フェニル基又は、炭素数1〜5のアルコキシル基より選ばれる同一もしくは異なる基を示し、n個のRのうち少なくとも一個はアルコキシル基で表される。nは4〜20の数を示す。)
Respect to 100 weight parts of the organopolysiloxane represented by the following general formula (1), gamma-aminopropyltriethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) aminopropyl trimethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) Aminopuro pills triethoxysilane In addition, aluminum nitride (AlN) is always used as a binder made of a room temperature curable composition containing 5 to 40 parts by weight of a silane coupling agent selected from aminopropylmethyldimethoxysilane, and silicon nitride, boron nitride, and oxidation are used. Zinc, crystalline silica, manganese, ferrite (FeMn) 2 O 3 , ferric oxide (Fe 2 O 3 ), silica nanoparticles, alumina nanoparticles, alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 (rutile)) At least one liquid-average particle diameter that combines more than is characterized in that is 30-50 wt% containing chromatic respect to the total of the adhesive radiating filler is 0.4μm~1.5μm solventless normal temperature Curable organosiloxane resin adhesive.
Figure 0006224943

Wherein R 1 and R 2 each independently represent the same or different group selected from a methyl group or a phenyl group, and R 3 is the same selected from a methyl group, a phenyl group, or an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms. Alternatively, it represents a different group, and at least one of n R 3 is represented by an alkoxyl group. N represents a number of 4 to 20.)
前記バインダーに無溶剤型ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂の少なくとも1つが接着剤全体に対し5〜20重量%混合されていることを特徴とする請求項1記載の一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキサン樹脂接着剤。 The one-component solvent-free room temperature, wherein at least one of a solvent-free urethane resin, a polyester resin, and a urethane-modified epoxy resin is mixed with the binder in an amount of 5 to 20% by weight based on the entire adhesive. Curable organosiloxane resin adhesive. 下記の一般式(1)で示されるオルガノポリシロキサン100重量部に対して、γアミノプロピルトリエトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシシランから選ばれるシランカップリング剤5〜40量部を含有させて一液無溶剤の常温硬化性組成物からなるバインダーを生成し、得られたバインダーに分散剤を添加して攪拌後、必ず窒化アルミニウム(AlN)を用いるとともに、更に窒化ケイ素、窒化硼素、酸化亜鉛、結晶シリカ、マンガン、フェライト(FeMn)、酸化第二鉄(Fe)、シリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子、アルミナ(Al)、炭化ケイ素(SiC)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO(ルチル型))の中から少なくとも1種類以上を組み合わせた平均粒子径が0.4μm〜1.5μmである放熱フィラーを5〜300重量部添加して均一に攪拌することを特徴とする一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキサン樹脂接着剤の製造方法。
Figure 0006224943


(式中R及びRは、それぞれ独立にメチル基又はフェニル基より選ばれる同一もしくは異なる基を示し、Rはメチル基、フェニル基又は、炭素数1〜5のアルコキシル基より選ばれる同一もしくは異なる基を示し、n個のRのうち少なくとも一個はアルコキシル基で表される。nは4〜20の数を示す。)
Respect to 100 weight parts of the organopolysiloxane represented by the following general formula (1), gamma-aminopropyltriethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) aminopropyl trimethoxysilane, gamma (2-aminoethyl) Aminopuro pills triethoxysilane , contain a silane coupling agent 5-40 by weight parts selected from aminopropylmethyldimethoxysilane generates binder consisting of room temperature curing composition of one-part solvent-free, and adding a dispersant to the resulting binder After stirring, be sure to use aluminum nitride (AlN), silicon nitride, boron nitride, zinc oxide, crystalline silica, manganese, ferrite (FeMn) 2 O 3 , ferric oxide (Fe 2 O 3 ), silica nanoparticles, alumina nanoparticles, alumina (Al 2 O 3), silicon carbide (SiC), oxidized Magnesium (MgO), titanium oxide (TiO 2 (rutile)) of at least an average particle diameter that combines more than is dissipated filler 5 to 300 parts by weight of added pressure to a 0.4μm~1.5μm from A method for producing a one-component solventless room temperature curable organosiloxane resin adhesive, characterized by stirring uniformly.
Figure 0006224943


Wherein R 1 and R 2 each independently represent the same or different group selected from a methyl group or a phenyl group, and R 3 is the same selected from a methyl group, a phenyl group, or an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms. Alternatively, it represents a different group, and at least one of n R 3 is represented by an alkoxyl group. N represents a number of 4 to 20.)
前記バインダーに無溶剤型ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂の少なくとも1つが接着剤全体に対し5〜20重量%混合されていることを特徴とする請求項3記載の一液無溶剤型常温硬化性オルガノシロキサン樹脂接着剤の製造方法。
The one-component solvent-free room temperature of claim 3, wherein at least one of a solvent-free urethane resin, a polyester resin, and a urethane-modified epoxy resin is mixed with the binder in an amount of 5 to 20% by weight based on the entire adhesive. A method for producing a curable organosiloxane resin adhesive.
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