JPWO2019235293A1 - 熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法 - Google Patents

熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019235293A1
JPWO2019235293A1 JP2020523648A JP2020523648A JPWO2019235293A1 JP WO2019235293 A1 JPWO2019235293 A1 JP WO2019235293A1 JP 2020523648 A JP2020523648 A JP 2020523648A JP 2020523648 A JP2020523648 A JP 2020523648A JP WO2019235293 A1 JPWO2019235293 A1 JP WO2019235293A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
component
silicone composition
thermally conductive
conductive silicone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020523648A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7136203B2 (ja
Inventor
市六 信広
信広 市六
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Publication of JPWO2019235293A1 publication Critical patent/JPWO2019235293A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7136203B2 publication Critical patent/JP7136203B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14Solid materials, e.g. powdery or granular
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/06Preparatory processes
    • C08G77/08Preparatory processes characterised by the catalysts used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28Nitrogen-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/12Polysiloxanes containing silicon bound to hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/14Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C08G77/18Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups to alkoxy or aryloxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/20Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2296Oxides; Hydroxides of metals of zinc
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28Nitrogen-containing compounds
    • C08K2003/282Binary compounds of nitrogen with aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/001Conductive additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/005Additives being defined by their particle size in general
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/006Additives being defined by their surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/014Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、(B)オルガノハイドロジェンポリシロキサンとを、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基と(B)成分中のSi−H基とのモル比(Si−H/Si−Vi)2.0〜9.0で反応させた反応物であるオルガノポリシロキサン、(C)金属酸化物及び金属窒化物から選ばれる平均粒径3μm以下の無機充填材、及び(D)平均粒径5μm以上の熱伝導性無機充填材を含有する熱伝導性シリコーン組成物であって、(C)成分と(D)成分の合計が、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して200〜6,000質量部であり、25℃における絶対粘度が100〜800Pa・sである熱伝導性シリコーン組成物とするとこで、耐ズレ性と塗布性に優れた熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法を提供する。

Description

本発明は、熱伝導性シリコーン組成物に関し、塗布性能と耐ズレ性に優れた熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法に関する。
一般に、電気・電子部品は使用中に熱が発生するので、これらの部品を適切に動作させるためには除熱が必要であり、従来、その除熱用に使用する種々の熱伝導性材料が提案されている。この場合の熱伝導性材料としては、(1)取り扱いが容易なシート状のものと、(2)放熱用グリースと称されるペースト状のものという2種類の形態のものがある。
(1)のシート状のものは取り扱いが容易であるだけでなく、安定性にも優れるという利点がある一方、接触熱抵抗が必然的に大きくなるため、放熱性能は放熱用グリースの場合より劣ることになる。またシート状を保つためにある程度の強度及び硬さが必要となるので、素子と筐体の間に生じる公差を吸収することができず、それらの応力によって素子が破壊されることもある。
これに対し、(2)の放熱用グリースの場合には、塗布装置等を用いることによって電気・電子製品の大量生産にも適応できるだけでなく、接触熱抵抗が低いので放熱性能にも優れるという利点がある。しかしながら、良好な塗布性能を得るために放熱用グリースの粘度を低くした場合には、素子の冷熱衝撃等によって放熱グリースがずれる結果(ポンプアウト現象)、徐熱が十分でなくなり、その結果素子が誤作動を起こすことがあった。
そこで、以下に示すような、さらに高性能な熱伝導性シリコーン組成物が提案されてきた。特定のオルガノポリシロキサンと、酸化亜鉛、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素等の増稠剤、及び1分子中にケイ素原子に直結した水酸基を少なくとも1個有するオルガノポリシロキサン、及びアルコキシシランとを組み合わせてベースオイルのブリードを抑えた、グリース状シリコーン組成物(特許文献1:特開平11−49958号公報)、液状シリコーンと、一定の熱伝導率を有しモース硬度が6以上の熱伝導性無機充填剤、及び一定の熱伝導率を有し、モース硬度が5以下の熱伝導性無機充填剤を組み合わせてなる、熱伝導性及びディスペンス性に優れた熱伝導性シリコーン組成物(特許文献2:特開平11−246884号公報)、特定の基油と平均粒径が0.5〜50μmの金属アルミニウム粉体とを組み合わせてなる熱伝導性グリース組成物(特許文献3:特開2000−63873号公報)、平均粒径の異なる2種の窒化アルミニウム粉末を混合して使用することにより、シリコーングリース中の窒化アルミニウムの充填率を高めたシリコーングリース組成物(特許文献4:特開2000−169873号公報)、オイルの粘性を高めてブリードアウトを抑制したシリコーングリース組成物(特許文献5:特開2003−301189号公報)等の、さらに高性能な熱伝導性シリコーン組成物が提案されてきた。しかしながら、使用される電子・電気部品の高性能化に十分対応することのできるものは未だ得られていない。
特開平11−49958号公報 特開平11−246884号公報 特開2000−63873号公報 特開2000−169873号公報 特開2003−301189号公報
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、耐ズレ性と塗布性に優れた熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、(B)オルガノハイドロジェンポリシロキサンとを、特定モル比(Si−H/Si−Vi)で反応させた反応物と、(C)特定の平均粒径の無機充填材、及び(D)特定の平均粒径の熱伝導性無機充填材を特定量で組み合わせることにより、良好な耐ズレ性と塗布性を得ることができることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
従って、本発明は下記熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法を提供する。
1.(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、(B)オルガノハイドロジェンポリシロキサンとを、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基と(B)成分中のSi−H基とのモル比(Si−H/Si−Vi)2.0〜9.0で反応させた反応物であるオルガノポリシロキサン、
(C)金属酸化物及び金属窒化物から選ばれる平均粒径3μm以下の無機充填材、及び
(D)平均粒径5μm以上の熱伝導性無機充填材を
含有する熱伝導性シリコーン組成物であって、(C)成分と(D)成分の合計が、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して200〜6,000質量部であり、25℃における絶対粘度が100〜800Pa・sである熱伝導性シリコーン組成物。
2.下記の条件のレオメータ測定
測定冶具:パラレル・プレート P20 TL
測定ギャップ:1.00mm(液量:4.0mL)
測定モード:固定変形量−周波数依存性測定
変形条件:CD−Auto Strain 1.00±0.05%
測定周波数:0.1〜10Hz
測定温度:25℃±1℃、15℃/分で150℃に昇温後、150℃±1℃
で貯蔵弾性率を測定した場合、G’(150℃)/G’(25℃)の比率が2〜20である1記載の熱伝導性シリコーン組成物。
3.(C)成分が、PZC(ポイントオブゼロチャージ)がpH6以上の酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、酸化マグネシウム粉末、窒化アルミニウム粉末及び窒化ホウ素粉末から選ばれる1種又は2種以上である1又は2記載の熱伝導性シリコーン組成物。
4.上記(A)、(B)、(C)及び(D)成分と、白金族金属系硬化触媒とを、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基と(B)成分中のSi−H基とのモル比(Si−H/Si−Vi)が2.0〜9.0となるように混合する工程と、得られた混合物を100〜180℃で30分〜4時間加熱して、(A)成分と(B)成分とを反応させる工程を含む、1〜3のいずれかに記載の熱伝導性シリコーン組成物を製造する製造方法。
本発明によれば、耐ズレ性と塗布性に優れた熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法を提供することができる。この熱伝導性シリコーン組成物は、使用中に熱が発生する電気・電子部品からの除熱に好適である。以下、「熱伝導性シリコーン組成物」を「シリコーン組成物」と記載する場合がある。
以下、本発明について詳細に説明する。
[オルガノポリシロキサン]
本発明のオルガノポリシロキサンは、(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、(B)オルガノハイドロジェンポリシロキサンとを、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基と(B)成分中のSi−H基とのモル比(Si−H/Si−Vi)2.0〜9.0で反応させた反応物である。以下、単に「(A),(B)成分反応物」と記載する場合がある。
[(A)成分]
アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に平均して少なくとも1個(通常1〜20個)、好ましくはそれぞれの分子につき少なくとも2個、より好ましくは2〜10個程度有するものである。これらは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
(A)成分の分子構造は特に限定されず、例えば、直鎖状構造、一部分岐を有する直鎖状構造、分岐鎖状構造、環状構造、分岐を有する環状構造が挙げられるが、通常、実質的に直鎖状のオルガノポリシロキサンであることが好ましく、具体的には、分子鎖が主にジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖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ジオルガノポリシロキサンであることが好ましい。また、(A)成分は、単一のシロキサン単位からなる重合体であっても、2種以上のシロキサン単位からなる共重合体であってもよい。さらに、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基の位置は特に制限されず、このアルケニル基は分子鎖末端のケイ素原子及び分子鎖非末端(分子鎖途中)のケイ素原子のどちらか一方にのみ結合していてもよいし、これら両者に結合していてもよい。
(A)成分としては、例えば、下記平均組成式(1)
1 m2 nSiO(4-m-n)/2 (1)
(式中、R1は独立に脂肪族不飽和結合を含有しない非置換又は置換の1価炭化水素基を表し、R2は独立にアルケニル基を表し、mは0.5〜2.5、好ましくは0.8〜2.2の正数であり、nは0.0001〜0.2、好ましくは0.0005〜0.1の正数である。但し、m+nは通常0.8〜2.7、好ましくは0.9〜2.2の正数である。)
で表され、ケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも1個有するオルガノポリシロキサンが挙げられる。
上記R1としては、例えば、炭素数1〜10の脂肪族不飽和結合を含有しない非置換又は置換の1価炭化水素基が挙げられる。R1の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ベンジル基、2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基等のアラルキル基;これらの炭化水素基中の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全てが塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;シアノ基等によって置換された基、例えば、クロロメチル基、2−ブロモエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。
これらの中でも、メチル基、フェニル基又はこれら両者の組み合わせが好ましい。R1がメチル基、フェニル基又はこれら両者の組み合わせである(A)成分は、合成が容易であり、化学的安定性が良好である。また、(A)成分として特に耐溶剤性が良好なオルガノポリシロキサンを用いる場合には、R1は、メチル基、フェニル基又はこれら両者の組み合わせと3,3,3−トリフルオロプロピル基との組み合わせであることがさらに好ましい。
上記R2としては、例えば、炭素数2〜8のアルケニル基が挙げられる。R2の具体例としては、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、イソブテニル基、ヘキセニル基等が挙げられる。これらの中でもビニル基が好ましい。R2がビニル基である(A)成分は、合成が容易であり、化学的安定性が良好である。
(A)成分の具体例としては、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジビニルメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端トリビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン等が挙げられる。これらのオルガノポリシロキサンは、1種単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよく、また重合度の異なる1種又は2種以上を併用してもよい。
(A)成分の25℃における粘度は、0.1〜20,000mPa・sが好ましく、10〜1,000mPa・sがより好ましい。上記粘度が低すぎると、得られるシリコーン組成物の熱伝導性無機充填材が沈降しやすくなり、長期の保存性に欠けるおそれがある。また、上記粘度が高すぎると、得られるシリコーン組成物は著しく流動性に欠けたものとなりやすく、作業性が劣ったものとなるおそれがある。なお、本発明において、絶対粘度値は、マルコム粘度計(タイプPC−10AA)等のスパイラル粘度計による測定値である。
[(B)成分]
(B)成分は、1分子中に1個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H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、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、上記(A)成分の硬化剤であり、1分子中に平均1個以上、好ましくは2個以上(例えば2〜300個程度)、より好ましくは3個以上(例えば3〜200個程度)のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)を有するものである。(B)成分の分子構造は特に限定されず、例えば、直鎖状、分岐状、環状又は三次元網状構造の樹脂状物のいずれのものであってもよいが、下記平均組成式(2)で示されるものを用いることができる。
3 pqSiO(4-p-q)/2 (2)
(式中、R3は脂肪族不飽和炭化水素基を除く、非置換又は置換の1価炭化水素基である。pは1.0〜3.0、好ましくは0.5〜2.5、qは0.05〜2.0、好ましくは0.01〜1.0であり、かつp+qは0.5〜3.0、好ましくは0.8〜2.5を満足する正数である。)
式(2)中のR3としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等の、脂肪族不飽和結合を除く、通常、炭素数1〜10、好ましくは1〜8程度の非置換又はハロゲン置換の1価炭化水素基等が例示される。メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、3,3,3−トリフロロプロピル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして、具体的には、例えば、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)フェニルシラン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、H(CH32SiO1/2単位とSiO2単位との共重合体、H(CH32SiO1/2単位と(CH33SiO1/2単位とSiO2単位との共重合体や、これらのオルガノハイドロジェンポリシロキサンの2種以上の混合物等が挙げられる。
(B)成分の25℃における粘度は特に限定されないが、0.5〜1,000,000mPa・sが好ましく、1〜100,000mPa・sがより好ましい。また、(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、1分子中のケイ素原子数(又は重合度)が2〜500個、好ましくは3〜300個程度のものが好ましい。
本発明は、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基と(B)成分中のSi−H基とのモル比(Si−H/Si−Vi)2.0〜9.0で反応させた反応物を含むものであるため、そのような範囲となるように、(A)成分と(B)成分とを配合する。上記モル比は、3.0〜8.0とする量がより好ましく、3.0〜7.0とする量がさらに好ましい。上記モル比が0<Si−H/Si−Vi<2.0であると、(C)成分の活性サイトに対して、(A)成分と(B)成分の反応からなるオルガノポリシロキサン中に十分なSi−H残基がないため、150℃で高弾性率化せず、150℃と25℃の貯蔵弾性率比であるG’(150℃)/G’(25℃)が2未満となり、熱サイクル時にシリコーン組成物のズレが発生したり、シリコーン組成物の粘度が高くなり塗布性が劣る組成物になるおそれがある。一方、上記モル比範囲の上限を超えると、(C)成分の活性サイトを(A)と未反応の(B)成分で埋めてしまい、(A)成分と(B)成分の反応からなるオルガノポリシロキサン中のSi−H基で(C)の活性サイトをブリッジすることができなくなり、得られるシリコーン組成物の150℃と25℃の貯蔵弾性率比であるG’(150℃)/G’(25℃)が2未満となり、熱サイクル時にシリコーン組成物のズレが発生するおそれがある。
シリコーン組成物には、上記反応を促進するための付加反応触媒である白金族金属系硬化触媒を含有することが好ましく、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の触媒が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。塩化白金酸又は塩化白金酸塩等の白金錯体を、アルケニル基等のビニル基を有するオルガノポリシロキサンで希釈したヒドロシリル化触媒が好ましい。これは、白金錯体と、ビニル基を有するオルガノポリシロキサンとを混合することで得ることができる。白金錯体中にトルエン等の溶媒が含まれる場合は、混合後に溶媒を取り除くとよい。
付加反応触媒を用いる場合は、所謂触媒量でよく、通常、(A)成分に対する白金族金属元素質量換算で0.1〜2,000ppm程度がよい。
[(C)成分]
(C)成分は、金属酸化物及び金属窒化物から選ばれる平均粒径3μm以下の無機充填材である。この無機充填材は、比表面積が大きく、Si−H基がリッチに存在する(A),(B)成分反応物と相互作用をすることにより、150℃における貯蔵弾性率を向上させる成分である。また、(D)成分の熱伝導性無機充填材の粒度分布を整えて、最密充填にして配合量を増大させ、シリコーン組成物の熱伝導率を向上させるための成分である。
好ましい材料として、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、酸化マグネシウム粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末が挙げられる。これらは絶縁材料であり、工業的に広範囲な粒径の品種が選択可能であり、資源的に入手が容易であり、比較的安価で入手可能であることから、放熱材料として広範に用いられる。金属酸化物の場合は表面に−OH残基が存在し、金属窒化物の場合は表面に−NH2残基が存在するために、オルガノポリシロキサン中に存在するSi−H残基と相互作用することが期待できる。
また、(C)成分はPZC(ポイントオブゼロチャージ)がpH6以上の無機充填材が好ましい。PZCがpH6未満であると、無機充填材表面のSi−Hと相互作用するサイト数が減ってしまい、150℃における貯蔵弾性率の向上が発現しないために、ズレが発生する可能性がある。PZCとは、水溶液中で金属酸化物及び金属窒化物の表面電荷がゼロになるpHである。
本発明で用いられる(C)成分の無機充填材としては、不定形、造粒粉、球状でも使用可能であるが、その中でも特に充填性の観点から、球状無機充填材を使用することが好ましい。
(C)成分の平均粒径は3μm以下であり、0.5〜2.5μmがより好ましい。平均粒径が小さすぎると、シリコーン組成物の流動性が低下し、平均粒径が大きすぎるとSi−H基と相互作用をするサイト数が減り、150℃における十分な貯蔵弾性率の向上が見られないおそれがある。なお、本発明において、(C)及び(D)成分の平均粒径の測定は、レーザ回折・散乱法、例えば、日機装株式会社製の粒度分析計であるマイクロトラックMT3300EXにより測定した体積累積平均粒径値D50(又はメジアン径)である。
シリコーン組成物中、(C)成分の含有量は、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して50〜4,000質量部が好ましく、100〜3,000質量部がより好ましい。(C)成分の含有量が少なすぎると、得られるシリコーン組成物にズレが発生したり、熱伝導率が低下するおそれがあり、一方、多すぎると高粘度になり、シリコーン組成物を均一に塗布することが困難となるおそれがある。なお、(C)成分は、(A)、(B)成分中に予め加熱混合された混合物であることが好ましい。
[(D)成分]
(D)成分は平均粒径5μm以上の熱伝導性無機充填材であり、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ダイヤモンド、グラファイト、金属珪素等が挙げられ、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。なお、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素は上記(C)成分と重複するが、平均粒径が相違する。
(D)成分の平均粒径は平均粒径5μm以上であり、5〜200μmが好ましく、6〜100μmがより好ましい。平均粒径が5μmより小さいと、シリコーン組成物が不均一になり、耐ズレ性が悪くなる。平均粒径が大きすぎても、シリコーン組成物が不均一になり、耐ズレ性が悪くなるおそれがある。
シリコーン組成物中、(D)成分の含有量は、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して100〜5,000質量部が好ましく、200〜4,000質量部がより好ましい。
シリコーン組成物中、(C)成分と(D)成分の合計含有量が、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して200〜6,000質量部であり、500〜5,000質量部が好ましい。上記合計含有量が200質量部未満だと充分な熱伝導率を達成できず、6,000質量部を超えると充分な塗布性能を得られない。また(C):(D)の質量比は、55:45〜95:5が好ましい。
[(E)成分]
本発明のシリコーン組成物には、熱硬化前の粘度を低下させるため、さらに(E)成分として加水分解性オルガノポリシロキサンを含有することができ、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。(E)成分は、(C)、(D)成分をシリコーン組成物に高充填しても、シリコーン組成物の流動性を保ち、この組成物に良好な取り扱い性を付与する役割も兼ね備えている。(E)成分としては、下記一般式(3)で表されるオルガノポリシロキサン、特に、3官能の加水分解性オルガノポリシロキサンを含有することが好ましい。括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、下記に制限されるものではない。
Figure 2019235293
(式中、R4は独立に脂肪族不飽和基を含有しない非置換又は置換の1価炭化水素基である。X1、X2、X3はR4又は−R5−SiR6 g(OR73-gで示される基であり、それぞれ異なってもよいが、少なくとも1つは−R5−SiR6 g(OR73-gである。R5は酸素原子又は炭素数1〜4のアルキレン基、R6は独立に脂肪族不飽和結合を含有しない非置換又は置換の1価炭化水素基であり、R7は独立に炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシアルキル基、又はアシル基であり、gは1〜3の整数である。a及びbはそれぞれ1≦a≦1,000、0≦b≦1,000である。)
(E)成分としては、下記一般式(4)
Figure 2019235293
(式中、R4は独立に脂肪族不飽和基を含有しない非置換又は置換の1価炭化水素基であり、R7は独立に炭素数1〜4のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基、又はアシル基であり、cは5〜100の整数であり、gは1〜3の整数である。)
で表されるオルガノポリシロキサン、特に25℃における粘度が0.005〜100mPa・sのオルガノポリシロキサンが好ましい。
上記式(3)及び(4)中、R4は独立に脂肪族不飽和基を含有しない非置換又は置換の、好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜3の1価炭化水素基であり、その例としては、直鎖状アルキル基、分岐鎖状アルキル基、環状アルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基等が挙げられる。直鎖状アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基が挙げられる。分岐鎖状アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、2−エチルヘキシル基が挙げられる。環状アルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基が挙げられる。アラルキル基としては、例えば、2−フェニルエチル基、2−メチル−2−フェニルエチル基が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、例えば、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2−(ノナフルオロブチル)エチル基、2−(ヘプタデカフルオロオクチル)エチル基が挙げられる。R4として、メチル基、フェニル基が好ましい。
5は酸素原子又は炭素数1〜4のアルキレン基であり、R6は独立に脂肪族不飽和結合を含有しない非置換又は置換の1価炭化水素基であり、上記R1について例示したものが挙げられる。
上記R7は独立に炭素数1〜4のアルキル基もしくはアルコキシアルキル基、又はアシル基である。アルキル基としては、例えば、R4について例示した同様の、炭素数1〜4のアルキル基等が挙げられる。アルコキシアルキル基としては、例えば、メトキシエチル基、メトキシプロピル基等が挙げられる。アシル基としては、例えば、炭素数2〜8が好ましく、アセチル基、オクタノイル基等が挙げられる。R7はアルキル基であることが好ましく、特にはメチル基、エチル基であることが好ましい。
a,bは上記の通りであるが、好ましくはa+bが10〜50であり、cは5〜100の整数であり、好ましくは10〜50である。gは1〜3の整数であり、好ましくは3である。なお、分子中にOR7基は1〜6個、特に3又は6個有することが好ましい。
(E)成分の好適な具体例としては、下記のものを挙げることができる。
Figure 2019235293
(E)成分を配合する場合、シリコーン組成物中の(E)成分の含有量は、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して、50〜300質量部が好ましい。50質量部よりも少ないとシリコーン組成物が増粘して吐出不可となるおそれがあり、一方、300質量部より多いと低粘度になりすぎて(E)成分がブリードするおそれがある。
[その他成分]
本発明のシリコーン組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の任意の成分を配合することができる。
充填剤は1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。充填剤としては、例えば、ウォラストナイト、タルク、酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン等のクレー;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、グラファイト、バライト、マラカイト等の炭酸銅;ザラカイト等の炭酸ニッケル;ウィザライト等の炭酸バリウム;ストロンチアナイト等の炭酸ストロンチウム;フォーステライト、シリマナイト、ムライト、パイロフィライト、カオリナイト、バーミキュライト等のケイ酸塩;ケイ藻土等の非補強性の充填剤;これらの充填剤の表面を有機ケイ素化合物で処理したもの等が挙げられる。充填剤を配合する場合、シリコーン組成物中の上記充填剤の含有量は、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して100質量部以下が好ましい。
シリコーン組成物の接着性を向上させるために、接着付与剤を配合してもよい。接着付与剤は1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。接着付与剤として、具体的には、メチルビニルジメトキシシラン、エチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、エチルビニルジエトキシシラン等のアルキルアルケニルジアルコキシシラン;メチルビニルジオキシムシラン、エチルビニルジオキシムシラン等のアルキルアルケニルジオキシムシラン;メチルビニルジアセトキシシラン、エチルビニルジアセトキシシラン等のアルキルアルケニルジアセトキシシラン;メチルビニルジヒドロキシシラン、エチルビニルジヒドロキシシラン等のアルケニルアルキルジヒドロキシシラン;メチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリメトキシシリル)プロパン、ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン等のオルガノトリアルコキシシラン;トリアリルイソシアヌレート、ジアリル(3−トリメトキシシリル)イソシアヌレート、トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(3−トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(3−トリプロポキシシリルプロピル)イソシアヌレート等のイソシアヌレート化合物;テトラエチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、チタンエチルアセトネート、チタンアセチルアセトネート等のチタン化合物;エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)等のアルミニウム化合物;ジルコニウムアセチルアセトネート、ジルコニウムブトキシアセチルアセトネート、ジルコニウムビスアセチルアセトネート、ジルコニウムエチルアセトアセテート等のジルコニウム化合物等が挙げられる。
接着付与剤を配合する場合、シリコーン組成物中の接着付与剤の含有量は特に限定されないが、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して0.01〜10質量部が好ましい。
[製造方法]
シリコーン組成物を製造する場合は、例えば、下記工程を含むものが挙げられる。
(I)上記(A)、(B)、(C)及び(D)成分と、白金族金属系硬化触媒とを、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基と(B)成分中のSi−H基とのモル比(Si−H/Si−Vi)が2.0〜9.0となるように混合する工程
(II)得られた混合物を100〜180℃で30分〜4時間加熱して、(A)成分と(B)成分とを反応させる工程
モル比(Si−H/Si−Vi)等の好適範囲は上記の通りである。
(I)(A)、(B)、(C)、(D)成分と、白金族金属系硬化触媒、場合により(E)成分やその他成分を加えて、トリミックス、ツウィンミックス、プラネタリーミキサー(何れも井上製作所(株)製混合機の登録商標)、ウルトラミキサー(みずほ工業(株)製混合機の登録商標)、ハイビスディスパーミックス(特殊機化工業(株)製混合機の登録商標)等の混合機を用いて混合する。液状物と無機充填材を混合する温度は特に限定されず、室温で5〜30分混合するとよい。
(II)混合後に(A)成分と(B)成分を反応させるために100〜180℃で30分〜4時間加熱する。加熱後減圧下で混合してもよい。
[シリコーン組成物(硬化物)]
シリコーン組成物の熱伝導率は2W/mK以上が好ましく、3W/mK以上がより好ましい。上限は特に限定されないが、20W/mK以下とすることができる。このように優れた熱伝導率を有するため、放熱用として好適である。
シリコーン組成物の25℃における絶対粘度は100〜800Pa・sであり、150〜600Pa・sが好ましい。絶対粘度が100Pa・s未満だと、塗布中のシリコーン組成物の液だれが生じ、塗布性が低下する。さらに、長期保管中の(C)成分及び(D)成分の沈降が生じるおそれがある。一方、800Pa・sを超えると、塗布性が低下して、生産効率が低下する。例えば、(A)成分と(B)成分の架橋度合や、(C)成分及び(D)成分の量を調整することで上記範囲の絶対粘度を有するシリコーン組成物を得ることができる。
また、下記レオメータ測定条件で貯蔵弾性率を測定した場合、ズレ防止の点から、G’(150℃)/G’(25℃)の比率が大きくなる方が好ましく、具体的には、2〜20が好ましく、2〜6がより好ましい。測定機としては、HAAKE MARS(サーモフィッシャーサイエンテフィック製)を用いることができる。
レオメータ測定条件
測定冶具:パラレル・プレート P20 TL
測定ギャップ:1.00mm(液量:4.0mL)
測定モード:固定変形量−周波数依存性測定
変形条件:CD−Auto Strain 1.00±0.05%
測定周波数:0.1〜10Hz
測定温度:25℃±1℃、15℃/分で150℃に昇温後、150℃±1℃
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、(A)、(B)成分及びシリコーン組成物の粘度は、以下に示すマルコム粘度計で測定した25℃における値である。
実施例及び比較例で使用した成分を下記に説明する。
[付加反応触媒]
塩化白金酸H2PtCl6・6H2O(37.6質量%白金)8.0gを還流コンデンサー、温度計、撹拌装置を取り付けた100mLの反応フラスコに入れ、次いでエタノールを40.0g及びジビニルテトラメチルジシロキサンを16.0g加えた。70℃で50時間加熱反応させた後、反応混合物を室温にて撹拌しながら炭酸水素ナトリウム16gを徐々に加えて2時間中和した。反応混合物を吸引濾過し、濾液を減圧留去し、エタノール及び過剰のジビニルテトラメチルジシロキサンを実質的に取り除いた後、トルエンで希釈し、全量を600gとした(白金0.5質量%含有)。
上述した白金−ビニルシロキサン錯体トルエン溶液に290gの粘度600mPa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサンを加えて撹拌し、トルエンを60℃/20torrで減圧留去し、実質的にトルエンを取り除いたものをヒドロシリル化触媒とした(白金1.0質量%含有)。
(A)成分
(A−1)粘度600mPa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基含量:0.015mol/100g)
(A−2)粘度700mPa・sの分子鎖平均片末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルポリシロキサン(ビニル基含量:0.0036mol/100g)
(B)成分
(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
なお、括弧内に示される各シロキサン単位の結合順序は、下記に制限されるものではない。
Figure 2019235293
(Meはメチル基である)(Si−H基含量:0.0055mol/g)
(B−2)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
Figure 2019235293
(Meはメチル基である)(Si−H含量 0.0013mol/g)
(C)無機充填材
C−1:酸化亜鉛2種(JIS規格、平均粒径1μm):PZC 9.5
C−2:酸化アルミニウム粉末(平均粒径1μm):PZC 8.5
C−3:酸化マグネシウム粉末(平均粒径1μm):PZC 11.5
C−4:窒化アルミニウム粉末(平均粒径1μm):PZC 9.5
C−5:炭化ケイ素(平均粒径1μm):PZC 4(比較品)
(D)熱伝導性無機充填材
D−1:酸化アルミニウム粉末(平均粒径10μm)
(E)E−1:下記式で表されるオルガノポリシロキサン
Figure 2019235293
(F)F−1:上記の白金ヒドロシリル化触媒
下記方法で、表に示す組成の熱伝導性シリコーン組成物を製造した。
[実施例、比較例]
熱伝導性シリコーン組成物の製造
(A)、(B)、(C)、(D)、(E)及びヒドロシリル化触媒を室温で配合して、プラネタリーミキサーを用いて5〜10分混合した((C)成分は、(A)、(B)成分中に予め加熱混合された混合物として用いた。)。得られた混合物を165℃に加熱し、減圧下で120分混合した。
熱伝導性シリコーン組成物の特性は次に示す方法にて測定した。
[熱伝導率測定]
京都電子工業株式会社製のTPA−501を用いて、25℃において測定した。
〔粘度測定〕
粘度は25℃における値を示し、その測定はマルコム粘度計(タイプPC−10AA)を用いた。組成物の塗布プロセスにおいて実用上800Pas以上の粘度は使用不可と考えられる。
[25℃、150℃のシリコーン組成物の貯蔵弾性の比率]
得られたシリコーン組成物の25℃と150℃でのG’(せん断貯蔵弾性率)の比率を測定した。
下記の条件
レオメータ測定
測定機:HAAKE MARS40
測定冶具:パラレル・プレート P20 TL
測定ギャップ:1.00mm(液量:4.0mL)
測定モード:固定変形量−周波数依存性測定
変形条件:CD−Auto Strain 1.00±0.05%
測定周波数:0.1〜10Hz
測定温度:25℃±1℃、15℃/分で150℃に昇温後、150℃±1℃
で貯蔵弾性率を測定した場合、G’(150℃)/G’(25℃)の比率を算出した。
[シリコーン組成物のズレ性試験]
調製したシリコーン組成物をガラス板上に0.325mL塗布して、1mmのスペーサーを挿入しガラス板で挟んで直径約20mm/厚さ1mmの円盤状のサンプルを作製した。
ガラスに挟まれたサンプルを円盤が垂直状態になるように配置して、冷熱試験条件:−40℃/30分⇔150℃/30分の条件でサイクル試験を行い、サイクル250回後の状態を観察した。
円盤状の硬化されたシリコーン組成物がもとのガラス板の位置からズレている場合は「ズレ有」とした。
垂直にシリコーン組成物を配置して、元の位置からまったくズレが発生しない場合を「ズレ無」とした。このような状況が好ましい。
Figure 2019235293
Figure 2019235293
Figure 2019235293
表1及び2の結果は、本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、熱伝導率に優れるだけでなく、長期に保存しても冷熱サイクル時のズレが発生しないことから、使用中に熱が発生する電気・電子部品からの除熱に優れていることを実証するものである。
本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、熱伝導性に優れるだけでなく、耐ズレ性と塗布性が良好であるので、使用中に熱が発生する電気・電子部品からの除熱に好適である。
これに対し、(2)の放熱用グリースの場合には、塗布装置等を用いることによって電気・電子製品の大量生産にも適応できるだけでなく、接触熱抵抗が低いので放熱性能にも優れるという利点がある。しかしながら、良好な塗布性能を得るために放熱用グリースの粘度を低くした場合には、素子の冷熱衝撃等によって放熱グリースがずれる結果(ポンプアウト現象)、熱が十分でなくなり、その結果素子が誤作動を起こすことがあった。
シリコーン組成物には、上記反応を促進するための付加反応触媒である白金族金属系硬化触媒を含有することが好ましく、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の触媒が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。塩化白金酸又は塩化白金酸塩等の白金錯体を、ビニル基等のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンで希釈したヒドロシリル化触媒が好ましい。これは、白金錯体と、ビニル基を有するオルガノポリシロキサンとを混合することで得ることができる。白金錯体中にトルエン等の溶媒が含まれる場合は、混合後に溶媒を取り除くとよい。

Claims (4)

  1. (A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、(B)オルガノハイドロジェンポリシロキサンとを、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基と(B)成分中のSi−H基とのモル比(Si−H/Si−Vi)2.0〜9.0で反応させた反応物であるオルガノポリシロキサン、
    (C)金属酸化物及び金属窒化物から選ばれる平均粒径3μm以下の無機充填材、及び
    (D)平均粒径5μm以上の熱伝導性無機充填材を
    含有する熱伝導性シリコーン組成物であって、(C)成分と(D)成分の合計が、(A)成分と(B)成分との合計100質量部に対して200〜6,000質量部であり、25℃における絶対粘度が100〜800Pa・sである熱伝導性シリコーン組成物。
  2. 下記の条件のレオメータ測定
    測定冶具:パラレル・プレート P20 TL
    測定ギャップ:1.00mm(液量:4.0mL)
    測定モード:固定変形量−周波数依存性測定
    変形条件:CD−Auto Strain 1.00±0.05%
    測定周波数:0.1〜10Hz
    測定温度:25℃±1℃、15℃/分で150℃に昇温後、150℃±1℃
    で貯蔵弾性率を測定した場合、G’(150℃)/G’(25℃)の比率が2〜20である請求項1記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  3. (C)成分が、PZC(ポイントオブゼロチャージ)がpH6以上の酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、酸化マグネシウム粉末、窒化アルミニウム粉末及び窒化ホウ素粉末から選ばれる1種又は2種以上である請求項1又は2記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  4. 上記(A)、(B)、(C)及び(D)成分と、白金族金属系硬化触媒とを、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基と(B)成分中のSi−H基とのモル比(Si−H/Si−Vi)が2.0〜9.0となるように混合する工程と、得られた混合物を100〜180℃で30分〜4時間加熱して、(A)成分と(B)成分とを反応させる工程を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の熱伝導性シリコーン組成物を製造する製造方法。
JP2020523648A 2018-06-08 2019-05-28 熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法 Active JP7136203B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018110317 2018-06-08
JP2018110317 2018-06-08
PCT/JP2019/020998 WO2019235293A1 (ja) 2018-06-08 2019-05-28 熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019235293A1 true JPWO2019235293A1 (ja) 2021-06-17
JP7136203B2 JP7136203B2 (ja) 2022-09-13

Family

ID=68770285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020523648A Active JP7136203B2 (ja) 2018-06-08 2019-05-28 熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210253927A1 (ja)
EP (1) EP3805317A4 (ja)
JP (1) JP7136203B2 (ja)
CN (1) CN112236482B (ja)
TW (1) TWI822790B (ja)
WO (1) WO2019235293A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113330074B (zh) * 2019-01-24 2023-05-09 信越化学工业株式会社 高导热性有机硅组合物及其制造方法
CN115135709B (zh) * 2020-03-05 2024-03-08 陶氏环球技术有限责任公司 剪切稀化导热有机硅组合物
JP7276212B2 (ja) * 2020-03-17 2023-05-18 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006169343A (ja) * 2004-12-15 2006-06-29 Shin Etsu Chem Co Ltd 放熱性シリコーングリース組成物の製造方法
JP2012102283A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP2012107152A (ja) * 2010-11-19 2012-06-07 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 熱伝導性シリコーングリース組成物
WO2013168291A1 (ja) * 2012-05-11 2013-11-14 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP2014080546A (ja) * 2012-10-18 2014-05-08 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコーン組成物
JP2016053140A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 信越化学工業株式会社 シリコーン組成物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3195277B2 (ja) 1997-08-06 2001-08-06 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物
JP2938429B1 (ja) 1998-02-27 1999-08-23 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物
JP3948642B2 (ja) 1998-08-21 2007-07-25 信越化学工業株式会社 熱伝導性グリース組成物及びそれを使用した半導体装置
JP2000169873A (ja) 1998-12-02 2000-06-20 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコーングリース組成物
JP4130091B2 (ja) 2002-04-10 2008-08-06 信越化学工業株式会社 放熱用シリコーングリース組成物
JP4572243B2 (ja) * 2008-03-27 2010-11-04 信越化学工業株式会社 熱伝導性積層体およびその製造方法
JP5304588B2 (ja) * 2009-10-26 2013-10-02 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物
JP5664563B2 (ja) * 2012-01-23 2015-02-04 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物
JP5843364B2 (ja) * 2012-08-13 2016-01-13 信越化学工業株式会社 熱伝導性組成物

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006169343A (ja) * 2004-12-15 2006-06-29 Shin Etsu Chem Co Ltd 放熱性シリコーングリース組成物の製造方法
JP2012102283A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP2012107152A (ja) * 2010-11-19 2012-06-07 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 熱伝導性シリコーングリース組成物
WO2013168291A1 (ja) * 2012-05-11 2013-11-14 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP2014080546A (ja) * 2012-10-18 2014-05-08 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコーン組成物
JP2016053140A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 信越化学工業株式会社 シリコーン組成物

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019235293A1 (ja) 2019-12-12
JP7136203B2 (ja) 2022-09-13
CN112236482A (zh) 2021-01-15
US20210253927A1 (en) 2021-08-19
TW202014502A (zh) 2020-04-16
EP3805317A4 (en) 2022-03-30
EP3805317A1 (en) 2021-04-14
TWI822790B (zh) 2023-11-21
CN112236482B (zh) 2022-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6933198B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法
KR101498516B1 (ko) 열전도성 실리콘 그리스 조성물
KR102334773B1 (ko) 열전도성 폴리오가노실록산 조성물
JP7136203B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法
JP2013227374A (ja) 加熱硬化型熱伝導性シリコーングリース組成物
JP7111187B2 (ja) 高熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法
JP6874366B2 (ja) シリコーン組成物およびその硬化物
JP2018188559A (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
JP6240593B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物
JP2019131734A (ja) 2液付加反応硬化型放熱シリコーン組成物及びその製造方法
JP6372293B2 (ja) 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP7276212B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法
JP7290118B2 (ja) 熱伝導性シリコーン接着剤組成物
JP7088123B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物の製造方法
JP2005179533A (ja) シリコーンゲル組成物
WO2024096000A1 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
JP7306278B2 (ja) 熱伝導性シリコーンポッティング組成物およびその硬化物
JP2021001239A (ja) 熱硬化型熱伝導性シリコーンゴム組成物
JP2023114394A (ja) 熱伝導性シリコーン樹脂シートおよびその製造方法
JP2021055007A (ja) 1液硬化型熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法
JP2023105550A (ja) シリコーン樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210817

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20211014

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220426

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220620

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220802

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220815

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7136203

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150