JP6579272B2 - 熱伝導性シリコーン組成物 - Google Patents
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Description
しかしながら、低融点金属自体の熱伝導率が低いため接触熱抵抗を低減することはできても組成物全体の熱抵抗がそれほど低くならないという点に課題があった。
本発明者らは、更なる検討を重ねた結果、銀フィラーを配合する付加硬化型の熱伝導性シリコーン組成物において、柔軟性を維持しつつ常温での可使時間を延ばすために、特定の構造を持つ触媒と、特定構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを用いることにより、熱性能に優れる銀フィラーを用いた際にも硬化後の柔軟性と一液での保存性とを両立でき、極めて低い熱抵抗を有する信頼性に優れた熱伝導性シリコーン組成物が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
〔1〕
下記成分(A)〜(D)を含有してなる熱伝導性シリコーン組成物。
(A)1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する、25℃の動粘度が10〜100,000mm2/sのオルガノポリシロキサン: 100質量部
(B)1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に直結した水素原子を含有し、分子末端のケイ素原子に直結した水素原子を含有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサン: {成分(B)中のSi−H基の個数}/{成分(A)中のアルケニル基の個数}が1.5〜2.5となる量
(C)トリメチル(アセチルアセトナト)白金錯体、トリメチル(2,4−ペンタンジオネート)白金錯体、トリメチル(3,5−ヘプタンジオネート)白金錯体、トリメチル(メチルアセトアセテート)白金錯体、ビス(2,4−ペンタンジオナト)白金錯体、ビス(2,4−へキサンジオナト)白金錯体、ビス(2,4−へプタンジオナト)白金錯体、ビス(3,5−ヘプタンジオナト)白金錯体、ビス(1−フェニル−1,3−ブタンジオナト)白金錯体、ビス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)白金錯体、(1,5−シクロオクタジエニル)ジメチル白金錯体、(1,5−シクロオクタジエニル)ジフェニル白金錯体、(1,5−シクロオクタジエニル)ジプロピル白金錯体、(2,5−ノルボラジエン)ジメチル白金錯体、(2,5−ノルボラジエン)ジフェニル白金錯体、(シクロペンタジエニル)ジメチル白金錯体、(メチルシクロペンタジエニル)ジエチル白金錯体、(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジフェニル白金錯体、(メチルシクロオクタ−1,5−ジエニル)ジエチル白金錯体、(シクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体、(シクロペンタジエニル)エチルジメチル白金錯体、(シクロペンタジエニル)アセチルジメチル白金錯体、(メチルシクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体、(メチルシクロペンタジエニル)トリヘキシル白金錯体、(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体、(ジメチルフェニルシリルシクロペンタジエニル)トリフェニル白金錯体、及び(シクロペンタジエニル)ジメチルトリメチルシリルメチル白金錯体から選ばれる白金錯体硬化触媒: 成分(A)の質量に対し白金原子質量として500〜10,000ppmとなる量
(D)銀粉末: 500〜3,000質量部
〔2〕
さらに、成分(E)として、成分(D)以外の10W/m℃以上の熱伝導率を有する熱伝導性充填材を成分(A)100質量部に対して1〜300質量部含む〔1〕記載の熱伝導性シリコーン組成物。
〔3〕
さらに、成分(F)として、アセチレン化合物、窒素化合物、有機りん化合物、オキシム化合物及び有機クロロ化合物より選択される制御剤を成分(A)100質量部に対して0.05〜0.5質量部含む〔1〕又は〔2〕に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
〔4〕
さらに、成分(G)として、下記一般式(1)
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
(式中、R1は炭素数9〜15のアルキル基であり、R2は炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R3は炭素数1〜6のアルキル基から選択される少なくとも1種であり、aは1〜3の整数、bは0、1又は2、a+bは1〜3の整数である。)
で表されるオルガノシランを成分(A)100質量部に対して1〜10質量部含む〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の熱伝導性シリコーン組成物。
〔5〕
さらに、成分(H)として、下記一般式(2)
で表される片末端3官能の加水分解性メチルポリシロキサンを成分(A)100質量部に対して1〜10質量部含む〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の熱伝導性シリコーン組成物。
本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、下記成分を含有してなるものである。
(A)1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する、25℃の動粘度が10〜100,000mm2/sのオルガノポリシロキサン、
(B)1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に直結した水素原子を含有し、分子末端のケイ素原子に直結した水素原子を含有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)下記に示す特定の白金錯体硬化触媒、
(D)銀粉末。
ケイ素原子に結合するアルケニル基は、オルガノポリシロキサンの分子鎖の末端、途中のいずれに存在してもよいが、少なくとも末端に存在することが好ましい。
分子末端にSi−H基を有すると、常温での保存性が悪くなってしまうため、本発明においては、分子末端にはSi−H基を有さない構造のものを使用する。
ここで、β−ジケトン白金錯体としては、例えば、トリメチル(アセチルアセトナト)白金錯体、トリメチル(2,4−ペンタンジオネート)白金錯体、トリメチル(3,5−ヘプタンジオネート)白金錯体、トリメチル(メチルアセトアセテート)白金錯体、ビス(2,4−ペンタンジオナト)白金錯体、ビス(2,4−へキサンジオナト)白金錯体、ビス(2,4−へプタンジオナト)白金錯体、ビス(3,5−ヘプタンジオナト)白金錯体、ビス(1−フェニル−1,3−ブタンジオナト)白金錯体、ビス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)白金錯体などが挙げられる。
環状ジエン化合物を配位子に持つ白金錯体としては、例えば、(1,5−シクロオクタジエニル)ジメチル白金錯体、(1,5−シクロオクタジエニル)ジフェニル白金錯体、(1,5−シクロオクタジエニル)ジプロピル白金錯体、(2,5−ノルボラジエン)ジメチル白金錯体、(2,5−ノルボラジエン)ジフェニル白金錯体、(シクロペンタジエニル)ジメチル白金錯体、(メチルシクロペンタジエニル)ジエチル白金錯体、(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジフェニル白金錯体、(メチルシクロオクタ−1,5−ジエニル)ジエチル白金錯体、(シクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体、(シクロペンタジエニル)エチルジメチル白金錯体、(シクロペンタジエニル)アセチルジメチル白金錯体、(メチルシクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体、(メチルシクロペンタジエニル)トリヘキシル白金錯体、(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体、(ジメチルフェニルシリルシクロペンタジエニル)トリフェニル白金錯体、及び(シクロペンタジエニル)ジメチルトリメチルシリルメチル白金錯体などが挙げられる。
成分(D)の平均粒径は、0.1〜100μmの範囲が好ましく、0.1〜50μmの範囲がより好ましい。該平均粒径が0.1μmより小さいと得られる組成物がグリース状にならず伸展性に乏しいものになるおそれがあり、100μmより大きいと放熱グリースの均一性が乏しくなるおそれがある。なお、本発明において、平均粒径は、日機装(株)製マイクロトラックMT330OEXにより測定した体積基準の累積平均粒径である(以下、同じ)。
(E)成分(D)以外の10W/m℃以上の熱伝導率を有する熱伝導性充填材、
(F)特定の制御剤、
(G)後述する式(1)で表されるオルガノシラン、
(H)後述する式(2)で表される片末端3官能の加水分解性メチルポリシロキサン
を配合することができる。
また、1種類あるいは2種類以上混ぜ合わせたものでもよい。
成分(E)の平均粒径は、0.1〜100μmの範囲が好ましく、0.1〜80μmの範囲が好ましい。該平均粒径が0.1μmより小さいと得られる組成物がグリース状にならず伸展性に乏しいものとなる場合があり、100μmより大きいと得られる組成物の均一性が乏しくなる場合がある。
なお、成分(E)の使用量は、上記成分(D)の1〜8質量%とすることが好ましい。
これらはシリコーン組成物への分散性を良くするためにトルエン等の溶剤で希釈して使用してもよい。
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
(式中、R1は炭素数9〜15のアルキル基であり、R2は炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R3は炭素数1〜6のアルキル基から選択される少なくとも1種であり、aは1〜3の整数、bは0、1又は2、a+bは1〜3の整数である。)
また、aは1、2又は3であり、特に1であることが好ましい。
bは0、1又は2であり、0又は1が好ましい。また、a+bは1、2又は3であり、特に1又は2であることが好ましい。
C10H21Si(OCH3)3、
C12H25Si(OCH3)3、
C12H25Si(OC2H5)3、
C10H21Si(CH3)(OCH3)2、
C10H21Si(C6H 5 )(OCH3)2、
C10H21Si(CH3)(OC2H5)2、
C10H21Si(CH=CH2)(OCH3)2、
C10H21Si(CH2CH2CF3)(OCH3)2
また、cは5より小さいと組成物のオイルブリードがひどくなり信頼性が悪くなり、100より大きいと濡れ性が十分でないため、5〜100が好ましく、10〜60がより好ましい。
〔粘度〕
シリコーン組成物の絶対粘度は、マルコム粘度計(タイプPC−1TL)を用いて25℃で測定した。
熱伝導率は、シリコーン組成物を100psi(0.7MPa)の圧力で加圧したまま150℃で90分間硬化させた(硬化物厚さ6mm)後に、迅速熱伝導計QTM−500(京都電子工業(株)製)により25℃において測定した。
直径12.7mmの円形アルミニウム板2枚に、シリコーン組成物を挟み込み、0.7MPaにて150℃で90分間加熱を行うことにより熱抵抗測定用の試験片を作製した。なお、この試験片の熱抵抗測定はナノフラッシュ(ニッチェ社製、LFA447)を用いて実施した。
シリコーン組成物を150℃で100psi(0.7MPa)の圧力で加圧したまま90分間加熱を行い、厚み2mm、6cm四方のシート状サンプルを準備した。このサンプルの中心部を折り曲げて、表面に破断が生じた際の図1に示す角度αを記録した。角度が大きいほど柔軟性に優れているとした。
シリコーン組成物200gを容器にとり、25℃にて保存試験を行った。24時間(1日)ごとに硬化有無の確認を行い、硬化するまでの日数を調べた。硬化するまでの期間が長いほど保存性に優れているとした。
成分(A)
A−1:両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され、25℃における粘度が600mm2/sのジメチルポリシロキサン
B−1:下記式で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン
C−1:(メチルシクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体のA−1溶液(白金原子として5質量%含有)
C−2:ビス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)白金錯体のA−1溶液(白金原子として5質量%含有)
C−3:白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体のA−1溶液(白金原子として5質量%含有)(比較例)
D−1:平均粒径が7.5μmの銀粉末
E−1:平均粒径が10μmのアルミニウム粉末
F−1:1−エチニル−1−シクロヘキサノール
G−1:下記式で表されるシラン
C10H21Si(OCH3)3
上記成分(A)〜(H)を以下のように混合して実施例1〜7及び比較例1〜7の組成物を得た。即ち、5リットルプラネタリーミキサー(井上製作所(株)製)に、成分(A)、(B)、(D)、(E)、(G)、(H)を表1又は表2に示す配合量で取り、1時間混合した。その後、成分(C)、(F)を表1又は表2に示す配合量で加えて混合した。なお、表1又は表2中の各成分の数値は質量部を示す。
Claims (5)
- 下記成分(A)〜(D)を含有してなる熱伝導性シリコーン組成物。
(A)1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する、25℃の動粘度が10〜100,000mm2/sのオルガノポリシロキサン: 100質量部
(B)1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に直結した水素原子を含有し、分子末端のケイ素原子に直結した水素原子を含有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサン: {成分(B)中のSi−H基の個数}/{成分(A)中のアルケニル基の個数}が1.5〜2.5となる量
(C)トリメチル(アセチルアセトナト)白金錯体、トリメチル(2,4−ペンタンジオネート)白金錯体、トリメチル(3,5−ヘプタンジオネート)白金錯体、トリメチル(メチルアセトアセテート)白金錯体、ビス(2,4−ペンタンジオナト)白金錯体、ビス(2,4−へキサンジオナト)白金錯体、ビス(2,4−へプタンジオナト)白金錯体、ビス(3,5−ヘプタンジオナト)白金錯体、ビス(1−フェニル−1,3−ブタンジオナト)白金錯体、ビス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)白金錯体、(1,5−シクロオクタジエニル)ジメチル白金錯体、(1,5−シクロオクタジエニル)ジフェニル白金錯体、(1,5−シクロオクタジエニル)ジプロピル白金錯体、(2,5−ノルボラジエン)ジメチル白金錯体、(2,5−ノルボラジエン)ジフェニル白金錯体、(シクロペンタジエニル)ジメチル白金錯体、(メチルシクロペンタジエニル)ジエチル白金錯体、(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジフェニル白金錯体、(メチルシクロオクタ−1,5−ジエニル)ジエチル白金錯体、(シクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体、(シクロペンタジエニル)エチルジメチル白金錯体、(シクロペンタジエニル)アセチルジメチル白金錯体、(メチルシクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体、(メチルシクロペンタジエニル)トリヘキシル白金錯体、(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)トリメチル白金錯体、(ジメチルフェニルシリルシクロペンタジエニル)トリフェニル白金錯体、及び(シクロペンタジエニル)ジメチルトリメチルシリルメチル白金錯体から選ばれる白金錯体硬化触媒: 成分(A)の質量に対し白金原子質量として500〜10,000ppmとなる量
(D)銀粉末: 500〜3,000質量部 - さらに、成分(E)として、成分(D)以外の10W/m℃以上の熱伝導率を有する熱伝導性充填材を成分(A)100質量部に対して1〜300質量部含む請求項1記載の熱伝導性シリコーン組成物。
- さらに、成分(F)として、アセチレン化合物、窒素化合物、有機りん化合物、オキシム化合物及び有機クロロ化合物より選択される制御剤を成分(A)100質量部に対して0.05〜0.5質量部含む請求項1又は2に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
- さらに、成分(G)として、下記一般式(1)
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
(式中、R1は炭素数9〜15のアルキル基であり、R2は炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R3は炭素数1〜6のアルキル基から選択される少なくとも1種であり、aは1〜3の整数、bは0、1又は2、a+bは1〜3の整数である。)
で表されるオルガノシランを成分(A)100質量部に対して1〜10質量部含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
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