TW200307725A - Heat-dissipating silicone grease composition - Google Patents

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Description

200307725 ⑴ 玫、發明說明 【發明所屬之技術領域】. 本發明係有關散熱用滑脂,特別是有關適合於長期使 用散熱用聚矽氧滑脂之組成物。 【先前技術】 目前技術 向來知悉以聚矽氧滑脂爲基礎,混合作爲塡充劑的各 種粉末,使用爲散熱用聚矽氧滑脂(特公昭5 2- 3 3 2 72號 ,特公昭5 9- 5 2 1195號,特開昭5 2- 1 25 5 06號,特開昭 5 7- 3 63 02號,特開昭62- 43 492號,特開平2- 2 1 25 5 6號 及特開平3- 16203號等各公報)。 但是這些散熱用聚矽氧滑脂組成物,長期使用時基油 會流向周邊,除降低散熱特性外,並引起電氣接點的通導 不良等。 【發明內容】 發明所欲解決之問題 本發明人對於上述應當解決之缺點,銳意檢討結果, 達成標題所示的本發明,使用特定的聚有機矽氧烷爲基油 ,可以抑制基油的亂流。 因此本發明提供信賴性高之散熱用聚矽氧滑脂組成物 ,能夠發揮長期安定的熱傳導性性能,同時不會造成周邊 油脂污染而引起接點障害。 -6- (2) (2)200307725 解決問題的方法 爲達成本發明上記的目的,使用由(A)聚有機矽氧 烷 觸變度 α 1 03〜1 50 , 黏度 (25 °C 時) 100〜l,000,000mm2/s,含重量1 00及 (B)無機塡充劑 具熱傳導性,平均粒徑0 1〜ΙΟΟμηι,含重量100〜2,000生 成之散熱用聚矽氧滑脂組成物。 發明的實施形態 本發明的散熱用聚矽氧滑脂組成物,其構成成分(Α) 聚有機矽氧烷具觸變性。油脂的觸度性以觸變度α値表示 ’數値越大顯示粘度越強。本發明的油脂觸變度需爲 1 0 3〜1 5 0之間’特別以1 0 5〜1 4 0最佳。觸變度α値小於 1 0 3時,因油脂粘性過小,導致聚有機砂氧院和熱傳導性 充塡劑之親和性弱,聚矽氧滑脂組成物中油脂容易流動。 另一方面,觸變度大於1 50時,成分 (Α)和 (Β)混合 困難。 上記觸變度α値,可按公式計算之。ρ 及2係指2 5 °C Β型回轉粘度計之測定粘度,” 1是轉子 的回轉數於冷r p m所測定之値,而π 2是以2 X /3 r p m之回 轉數所測定之値。 又該聚有機矽氧烷以B型回轉粘度計在2 5 °C所測定 的粘度,需在 1〇〇〜l,000,000mm2/s之範圍內,特別於 100 0〜1 0050 00 〇11112/5最埋想。小於100〇11112/8所得聚矽氧 (3) (3)200307725 滑脂組成物缺乏安定性,大於l,000,000mm2/s時,和成 分 (B)混合困難。 以成分 (A)聚有機砂氧院而言,例如使用鈾單體, 氯鉑酸,鈾烯錯體,鉑醇醋體等白金系觸媒,以附加反應 可容易獲得一分子中至少含有2個脂烯基 (alkenyl)的 聚有機矽氧烷,和至少有2個氫矽基的氫二烯的聚有機矽 氧烷。上述具有脂烯基的聚有機矽氧烷,一分子中至少有 兩個直結矽原子的脂烯基,直鎖狀或分歧狀均可。又兩種 以上不同粘度之混合物亦佳。例示的乙烯基 (vinyl), 芳基 (asyl) ,1-丁燒基 (1- butenyl) 及 1- 己燦基 (1- hexenyl)等脂烯基,從合成的容易度及成本面而言, 乙烯基較理想。 結合矽原子的其他有機基,除屬於烷基類的甲基,乙 基,丙基,丁基,己基,十二烷基等,苯基等的芳基類’ 2-苯乙基,2-苯丙基等的芳烷基例示外,尙舉例出氯甲 基,3,3,3-三氟代丙基等的置換碳氫基。這些有機基 中,從合成的容易度及成本面而言,90%以上是甲基較理 想。結合矽原子的脂烯基’無論存於聚有機矽氧烷分子鎖 的末端或中途均可’但從柔軟性面而言’以存於兩末端者 較ί圭。 上述至少含有2個Si_ Η基的聚氫二烯有機矽氧烷’ 其一·般式如 (1)所示。 200307725 \J/
VSL
IV 10 HIS—^ ο
Ysl^n IR1 '^/ 1— 其中Ri是指從氫,碳原子數1至20飽和或不飽和之一《貝 碳氫基群中,至少選出一種的基。這些基群例如甲基’乙 基,丙基,己基,辛基,癸基,十二基,十四基,十六基 ,十八基等之院基,環戊基,環己基等之環己基’乙燦基 ,芳基等之脂烯基,苯基,甲苯基等之芳基,2-苯乙基 ,2-甲基-2-苯乙基等之芳烷基,3,3,3-三氟代丙 基,2-(過三羥丁基)乙基,2-(過三羥辛基)乙基,P-氯苯基等之鹵化碳氫基等。從合成的容易度及成本面而言 ,R1之90%以上爲甲基者最理想。η及m則有[<n <1,〇〇〇 ,0 S m < 1,0 0 0等各種情形。 經由上述附加反應獲得成分 (A)聚有機矽氧烷時, 含有脂烯基的聚有機矽氧烷和含有矽-氫基的聚有機矽氧 烷各個2種類以上使用亦佳。又混合不含反應基的聚甲基 石夕氧院等亦可。 又以其他方法,在具一般性的線狀聚有機矽氧烷構造 單位的[R23SiOW2]單位和[R22SiO]單位中,加入[R2Si03/2] 或導入[Si04/2]單位,亦可獲得。R2與前述一般式 (1) 中之R1相同。 這些聚有機矽氧烷之製造方法並非特別限定,尙可列 舉例如①(CH3)3SiCl, (CH3)2SiCl2,(CH3)SiCl3 等加水 (5) (5)200307725 分解縮合,②這種縮合物與環狀低分子矽氧烷,選用鹼性 金屬氫氧化物,鹼性金屬矽烷鹽或者四烷基磷根羥基鹽, 四烷基銨羥基鹽等之氫氧化物,或硫酸,有機硫代酸等強 酸’作爲觸媒,在室溫下加熱反應,③或者由含有氫氧基 與(CH:〇3SiOl/2單位及Si〇2單位生成之聚有機矽氧烷及 含有矽烷醇之聚有機矽氧烷等,於胺觸媒,錫觸媒等縮合 觸媒存在下,室溫加熱反應等之形成方法。 成分(B)熱傳導性無機充塡劑是本發明爲供應熱傳 導性所需物質。該熱傳導性充塡劑之平均粒徑須於 0 1〜1 0 0 μ m範圍內,但以1〜2 0 μ m者最理想。小於〇 1 μ m 所得組成物的粘度過高,缺乏伸展性,大於ΙΟΟμηι所得 組成物不均一。又其配合量在於含重量100〜2,000範圍內 ’但以含重量2 0 0 - 1,5 0 0者較理想。配合量在少於含重量 1 〇〇所得組成物,其熱傳導率惡劣,且不能伴存安定性, 多於含重量2,0 0 0時,缺乏伸展性。 上述充塡劑可自眾所皆知具良好熱傳導率之無機物中 適當選擇,較理想者有鋁粉、氧化鋅粉、氧化鋁粉、氮化 硼粉、氮化鋁粉、氮化矽粉、銅粉、銀粉、鑽石粉、鎳粉 、鋅粉、不銹鋼粉、碳粉等。球狀或不定形狀者均佳,兩 種以上混合亦佳。 製造本發明的滑脂時,應用多家公司製造的混合機 ( 公司名稱及產品各略)將成分(Α)及(Β)混合。按照需 要加熱至5 0〜1 5 0 °C亦洼。如上所述,使用一分子的 (Α) 成分中至少含有2個脂烯基之聚有機矽氧烷,與至少含有 -10- (6) (6)200307725 2個S iH基之聚有機氫二烯矽氧烷的附加反應物時,上述 含有脂烯基之聚有機矽氧烷及聚有機氫二烯矽氧烷,預先 與成分(B)攪拌混合,再添加鉑化合物等觸媒,進行附 加反應,如此可簡略化製造工程。 又混合後,爲達成均一加工,更於高剪斷力下進行混 練操作較佳。混練設備有三支滾筒、膠質碾磨機及硏砂機 等,其中以三支滾筒最理想。 發明效果 如上所得本發明的聚矽氧滑脂組成物,長期使用不會 造成基油流向周邊,並能發揮長期安定熱傳導性,適合作 爲散熱用滑脂。 【實施方式】 實施例 以下更詳述本發明實例,但是本發明並不是僅限定於 這些實例。 又有關抑制流動效果的試驗,如圖一所示,平放一塊 邊長1〇公分的四方形毛玻璃,在直徑1公分的圓形上塗 抹〇 2 5 g滑脂,於室溫靜置,1日,7日及1個月後測定 因油脂流動而使毛玻璃呈現半透明的幅度,以m m爲單位 。熱傳導率應用迅速熱傳導率計Q T Μ - 5 0 0 (京都電子工 業株式會社產品)於2 5 °C測定。至於粘度於2 5 Τ:的數値 ,則使用卜牛> 7夕社產品D V Μ - 1 1型粘度計測定之。 -11 - (7) 200307725 又觸變度a値則按a = ^ 々2公式算式。其中π 2是 測定7? i時轉子回轉數加倍時所測定的粘度。 [合成例一.成份 (A)聚有機矽氧烷A- 1之合成] 裝設有攪拌機、溫度計、冷卻管及氮氣導入管’內容 積1 0 0 2之燒瓶,裝入兩末端被二甲基乙烯基甲矽烷基所 封鎖的主鎖之5mol%是苯基,剩餘95m〇i%是甲基,25t: 時粘度爲700mm2/s的聚有機矽氧烷500g,和下記式2所 列之聚有機氫二烯矽氧烷3 0 g及下記式3所列之聚有機 氫二烦砂氧院5 0g。 CHs CH3S i 0 GHa CH3 CHaS i 0 CHs
ο 3 — HISIC Η r_________J
0 3 •丨Η — SIC
CH丨SilCH 1 δ —7
S 3 Η i Η CISIC ο 27
3 3 Η Η 3 π 3 __£2 Η i κ Η ·I Η CISIC CISIC ⑵ ⑶ 接著投入〇 25g聚二甲基矽氧烷(其含有1重量%鉑 原子之鉛-二乙烯四甲基二矽氧烷錯體爲二甲基乙烯甲矽 院基末端封鎖)後,於1 20 °C 1小時混合攪拌而產生聚有 機矽氧烷A- 1。測定其粘度如下所記 粘度測定結果 2 6,0 0 〇 m m 2 / s (轉子N 〇 4 / 6 r p m ) 22,500mm2/s (轉子 No 4/12rpm) 按α値=77 t / 77 2計算,觸變度α値爲I 1 6。 -12- (8) (8)200307725 (基油X的合成) 裝有攪拌機、溫度計、冷卻管及滴下裝置,內容積5 公升之燒瓶裡,注入3,000g水,接著一邊攪拌,一邊冷 卻,保持反應液溫度少於50°C條件下,花費3小時,滴 入49 0公克三甲基氯矽烷,560公克二甲基二氯矽烷及 6 5 0公克甲基三氯矽烷之混合物。更於3 0°C 2小時攪拌, 使水層(鹽酸及水)分離後,有機層加入含重量3%之碳 酸鈉水溶液1,700公克,於室溫攪拌2小時。分離除去水 層,加無水硫酸鈉70公克於有機層,於室溫攪拌3小時 後過濾,即可得粘度14mm2/s無色透明的油脂X。 (合成例2 成分 (A)之聚有機矽氧烷A- 2的合成) 裝設攪拌機、溫度計、冷卻管及氮氣導入管,內容積 5 0 0毫升的燒瓶裡,加入所得之基油X 1 0公克和粘度 1 0mm2/s ’以三甲基甲矽烷末端封鎖之聚二甲基矽氧烷22 公克,及八甲基環四矽氧烷300公克,通入氮氣,同時加 熱到120°C。接著加入〇 3公克氫氧化鈉,更昇溫到150 °C ’攪拌4小時後,冷卻到〖〇〇乞。添加2公克乙烯氯乙 醇’除去未反應之低分子矽氧烷,即可得聚有機矽氧烷 A- 2。 其粘度如下所記 粘度測疋結果 3 6,0 0 0 m m2 / s (轉子N 〇紅色6 r p m) 27,300mm2/s (轉子 No 4/rpm) 上記粘度計算結果,觸變度α値是1 3 2。 -13- 200307725 Ο) [合成例3 成分(A)之聚有機矽氧烷A- 3的合成] 使用25公克基油X及308公克八甲基環四矽氧烷外 ,與合成例2完全同樣處理’即可得聚有機矽氧烷A- 3。 其粘度如下所記,觸變度^値是1 〇 5。 粘度測定結果 2,200 mm2/s (轉子No 2/6rpm) 2, 1 00mm2/s (轉子 No 2/1 2rpm)。 [合成例4 成分 (A)之聚有機矽氧烷A- 4的合成] 除裝入原料爲兩末端均爲二甲基乙烯基甲矽烷基封鎖 ,25°C粘度爲600mm2/s之二甲基聚矽氧烷500g,及前記 式 Ο)所列聚氫二烯有機矽氧烷23公克和下記式 (4) 所列聚有機矽氧烷3 3公克外,完全與合成例1同樣處理 ,即可得聚有機矽氧烷A- 4。 CHa HSiO CHs rH -SiO ▲ 1 ?H3 -一SiH > 18 CH3 ⑷
其粘度測定結果如下,觸變度α値爲1 5 7。 粘度測定結果 72,000mm2/s (轉子No 4/3rpm) 46,000mm2/s (轉子 No 4/6rpm) (合成例5 成分(A)之聚有機矽氧烷a- 5的合成) 除使用基油X 1 0 0公克及八甲基環四矽氧烷2 0 0公克 -14- (10) 200307725 爲原料外’以與合成例之完全相同之處理,即可得聚有機 石夕氧院A- 5。其粘度如下測定結果,觸變度α値爲i 〇2 。粘度測定結果 450mm2/g (轉子No l/6rpm) 440mm2/s (轉子 No l/12rpm) (散熱用聚矽氧滑脂組成物的製造) 應用以合成例1〜5所得之聚有機矽氧烷a 1〜5,以及 下記式(5)所列觸變度以値丨〇1之聚二甲基矽氧烷a- 6 等/、種爲原料,按表一及表二所示組成配合,於行星式混 合機(井上製作所株式會社製造)1 2 〇 °C 1小時混合,即可 得實施例1〜6 ’比較例1〜3之散熱用聚有機矽氧烷組成物 。但表中B 1〜B 3所列成分如下所示。 B- 1 氧化鋅粉末(不定形,平均粒徑 2μιη) Β* 2 銀粉末(不定形,平均粒徑5μηι) Β-3 鋁粉末(不定形,平均粒徑 7μιη) 又上記聚二甲基矽氧烷6之粘度測定結果如下 粘度測定結果9,8 0 0 m m2 / s (轉子Ν 〇 3 / 6 r p m) 9,700mm2/s (轉子 No 3/12rpm) CHsCH3S1OCH3 rCH3^ -Si ο ι
CHs S i CH3 CH3 ⑸ •15- (11) 200307725 [表i]
成分 實施例 1 2 3 4 5 配合量(g) 成分 (A) A- 1 100 A- 2 100 A- 3 100 100 100 成分 (B) B- 1 400 500 500 200 180 B- 2 1200 B- 3 720 油脂流動結果 1曰後 0 0 0 0 0 7日後 1 1 2 2 1 1個月後 2 2 2 3 2 熱傳導率 (W/m°C ) 1 1 14 13 2 0 3 4
-16- (12) 200307725 [表2] 成分 比較例 1 2 3 配合量(g) 成分 (A) A- 4 100 A- 5 1 00 A- 6 100 成分 (B) B- 1 400 400 400 B- 2 B- 3 油脂流動結果 ί曰後 不會形 3 2 7曰後 成潤滑 12 7 1個月後 油 20 10 熱傳導率 (W/m°C ) 1 1 1 1
【圖式簡單說明】 圖1係流出評價試驗之槪念圖。 -17-

Claims (1)

  1. (1) (1)200307725 拾、申請專利範園 1 一種散熱用聚矽氧滑脂組成物,其特徵係由 (A) 聚有機矽氧烷 觸變度α爲1 0 3〜1 5 0,2 5 °C之粘度爲 100〜l,000,0 00mm2/s之聚有機矽氧烷 100重量份及 (B) 平均粒徑0 1〜ΙΟΟμπι之熱傳導性無機塡充劑[00〜2,000重 量份所構成。
    -18-
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