JP6620703B2 - 熱伝導性シリコーン樹脂組成物及びその硬化方法 - Google Patents
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Description
〔1〕
(A)一分子中に2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、
(B)一分子中にケイ素原子に結合する水素原子を2個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(A)成分中のアルケニル基1当量に対しケイ素原子に結合する水素原子が0.1〜4.0当量となる量、
(C)熱伝導性充填剤、
(D)白金族金属系触媒、及び
(E)チオール基を有する有機化合物
を含有し、走査型振動針式硬化試験機による150℃での硬化開始時間が10分以上30分未満であることを特徴とする熱伝導性シリコーン樹脂組成物。
〔2〕
(E)成分の配合量が、(D)成分中の白金族金属の質量換算で1質量部に対し、80〜120質量部である〔1〕記載の熱伝導性シリコーン樹脂組成物。
〔3〕
(C)成分の質量割合が、(A)〜(E)成分の合計量に対して70〜95質量%である〔1〕又は〔2〕記載の熱伝導性シリコーン樹脂組成物。
〔4〕
180℃以上の温度で硬化することを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項記載の熱伝導性シリコーン樹脂組成物の硬化方法。
本発明のシリコーン樹脂組成物は、
(A)一分子中に2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、
(B)一分子中にケイ素原子に結合する水素原子を2個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)熱伝導性充填剤、
(D)白金族金属系触媒、及び
(E)チオール基又はスルフィド基を有する有機化合物
を含有するものであり、走査型振動針式硬化試験機による150℃での硬化開始時間が10分以上30分未満のものである。これにより、高温でのヒートシンク搭載プロセスにおいて、プロセス中にシリコーン樹脂組成物の硬化を防ぐことができる。
上記(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)成分について以下に説明する。
(A)成分は、一分子中に2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンであり、本発明組成物のベースポリマーとして使用される。(A)成分は、一般的には、主鎖部分が基本的にジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状のものであるが、分子の一部に分岐状の構造を含んでいてもよく、また分子全体が環状であってもよい。(A)成分としては、硬化物の機械的強度等の物性の点から、直鎖状のジオルガノポリシロキサンが好ましい。(A)成分は、一分子中に2個以上のアルケニル基を有するものであるが、アルケニル基は、分子鎖の末端のみに存在していても、或いは分子鎖の2個以上の末端及び分子鎖の途中に存在していてもよいが、少なくとも分子鎖の2個の末端には存在していることが好ましい。
一般式(1)において、mは0以上の整数であり、nは0以上の整数である。但し、m及びnは、10≦m+n≦10,000かつ0≦n/(m+n)≦0.2を満たし、好ましくは50≦m+n≦2,000かつ0≦n/(m+n)≦0.05を満たす。
(B)成分は硬化剤であり、一分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上のケイ素原子結合水素原子(即ち、SiH基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり、前記(A)成分中のアルケニル基1当量に対しケイ素原子に結合する水素原子が0.1〜4.0当量となり、好ましくは1.0〜3.0当量となる。(B)成分は、直鎖状、分岐状、環状、或いは三次元網状のいずれの構造でもよい。
(C)成分は熱伝導性充填剤であり、本発明の樹脂組成物の硬化物に高熱伝導性を付与する成分である。このような高熱伝導性フィラーとしては、熱伝導率が0.4W/m・K以上、特に4W/m・K以上のものが好ましく、例えば、アルミナ粉、窒化ホウ素粉、窒化アルミニウム粉、窒化ケイ素粉等のセラミックス系フィラー;アルミニウム粉、銅粉、ニッケル粉等の金属粉等が挙げられる。
(D)成分は、(A)成分中のアルケニル基と(B)成分中のSiH基との付加反応(ヒドロシリル化反応)を促進するための白金族金属系触媒であり、周知のヒドロシリル化反応用触媒が使用できる。具体例としては、例えば、白金(白金黒を含む)、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体;H2PtCl4・nH2O、H2PtCl6・nH2O、NaHPtCl6・nH2O、KHPtCl6・nH2O、Na2PtCl6・nH2O、K2PtCl4・nH2O、PtCl4・nH2O、PtCl2、及びNa2HPtCl4・nH2O(但し、式中、nは0〜6の整数であり、好ましくは0又は6である)等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸(米国特許第3,220,972号明細書参照);塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス(米国特許第3,159,601号明細書、同第3,159,662号明細書及び同第3,775,452号明細書参照);白金黒及びパラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ及びカーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム−オレフィンコンプレックス;クロロトリス(トリフェニルフォスフィン)ロジウム(ウィルキンソン触媒);塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン、特にビニル基含有環状シロキサンとのコンプレックス等が挙げられる。
(E)成分はチオール基又はスルフィド基を有する有機化合物であり、本発明の樹脂組成物の硬化反応であるヒドロシリル化反応に対する反応抑制剤である。(E)成分を所定量添加することによって、150℃以上の高温であっても、製造プロセス中の意図しない増粘や硬化を抑制しつつ、所望する形状で硬化することができる。具体例としては、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルジメトキシシラン等のチオール基を有する有機ケイ素化合物、4−ブロモチオフェノール、2−メルカプトベンゾオキサゾール等のチオール基を有する芳香族化合物、ジメチルスルフィド、ジフェニルジスルフィドなどのジスルフィド類、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドなどのテトラスルフィド類等が挙げられる。中でも、チオール基を有する有機ケイ素化合物が好ましい。
本発明の樹脂組成物は、接着性を付与する目的で、必要に応じて接着助剤を添加することができる。接着助剤としては、例えば、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)、ケイ素原子に結合したアルケニル基(例えばSi−CH=CH2基)、アルコキシシリル基(例えばトリメトキシシリル基)、エポキシ基(例えばグリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基)から選ばれる官能性基を少なくとも2種、好ましくは2種又は3種含有する直鎖状又は環状のケイ素原子数4〜50個、好ましくは4〜20個程度のオルガノシロキサンオリゴマー、オルガノオキシシリル変性イソシアヌレート化合物及び/又はその加水分解縮合物(オルガノシロキサン変性イソシアヌレート化合物)等が挙げられる。
R6Si(OR7)3 (3)
(ここで、R6は炭素数1〜10の脂肪族アルキル基、R7はメチル基又はエチル基である。)
本発明の樹脂組成物は、上記成分を公知の方法によって均一に混合することにより調製され得る。得られた組成物は、加熱することにより硬化され得る。本発明の樹脂組成物は、走査型振動針式硬化試験機による150℃での硬化開始時間が10分以上30分未満であることが好ましく、より好ましくは10〜15分であることを特徴とする。この場合、このような硬化態様は、上記(E)成分を特に上記した量で用いることにより効果的に達成することができる。
・Dwell:100ms
・Frequency Filter:50Hz
・Amplitude Filter:250
・Resonance Frequency:81Hz
(A)成分として粘度が1,000mPa・sで分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基によって封鎖されたポリジメチルシロキサン1kg、(C)成分としてアルミナ粉末AO−41R(アドマテックス社製)8kg、酸化亜鉛(三井金属製)1kgを、プラネタリーミキサーを用いて混合することにより、ベース樹脂を作製した。
上記の調製例で作製したベース樹脂、(B)成分として下記式(4)
(E)成分としてジメチルスルフィドを用いた以外は実施例1と同様にして、シリコーン樹脂組成物を得た。
(E)成分としてエチニルシクロヘキサノールを用いた以外は実施例1と同様にして、シリコーン樹脂組成物を得た。
RAPRA社製の走査型振動針式硬化試験機を使用して、上記実施例1〜3、参考例I及び比較例1〜3の7種のシリコーン樹脂組成物の150℃における硬化開始時間を測定した。その結果を表1にまとめる。
走査型振動針式硬化試験機の測定条件としては、以下のように規定した。
・Dwell:100ms
・Frequency Filter:50Hz
・Amplitude Filter:250
・Resonance Frequency:81Hz
また、試験中に増加する周波数が、初期に対して0.2%上昇する時間を硬化開始時間とした。
比較例1は、150℃における硬化開始時間が早すぎて、作業時間が十分に確保できない。
比較例2は、150℃における硬化開始時間が遅すぎて、作業効率が悪くなる。
比較例3は、反応抑制剤としてエチニルシクロヘキサノールを用いた例であり、その結果、150℃における硬化開始時間が早すぎて、作業時間が十分に確保できない。
Claims (4)
- (A)一分子中に2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、
(B)一分子中にケイ素原子に結合する水素原子を2個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(A)成分中のアルケニル基1当量に対しケイ素原子に結合する水素原子が0.1〜4.0当量となる量、
(C)熱伝導性充填剤、
(D)白金族金属系触媒、及び
(E)チオール基を有する有機化合物
を含有し、走査型振動針式硬化試験機による150℃での硬化開始時間が10分以上30分未満であることを特徴とする熱伝導性シリコーン樹脂組成物。 - (E)成分の配合量が、(D)成分中の白金族金属の質量換算で1質量部に対し、80〜120質量部である請求項1記載の熱伝導性シリコーン樹脂組成物。
- (C)成分の質量割合が、(A)〜(E)成分の合計量に対して70〜95質量%である請求項1又は2記載の熱伝導性シリコーン樹脂組成物。
- 180℃以上の温度で硬化することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の熱伝導性シリコーン樹脂組成物の硬化方法。
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