TW201920486A

TW201920486A - 含離子改質矽氧烷之熱界面組合物

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Publication number: TW201920486A
Application number: TW107134033A
Authority: TW
Inventors: 山迪普奈克; 帕南貝西杜塔; 維弩克李斯南阿普庫特坦; 安柏芙賽克斯奈; 高梨正則
Original assignee: 美商摩曼帝夫特性材料公司
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2019-06-01
Also published as: EP3688083A1; KR20200060419A; US10344194B2; JP7539312B2; US20190092993A1; WO2019067340A1; FI3688083T3; CN111225946A; JP2020535270A; EP3688083B1; HUE065997T2; TWI801422B

Abstract

本文顯示且闡述導熱聚矽氧組合物。該導熱聚矽氧組合物包含(A) 離子改質矽氧烷及(B) 包含第一填充劑及第二填充劑之導熱填充劑，其中該第一填充劑及/或該第二填充劑包含複數種填充劑類型，該複數種填充劑類型在粒徑及/或形態方面彼此不同。該離子改質矽氧烷可充當分散助劑或潤濕劑用於有效分散導熱有機及無機填充劑，以達成高導熱率。

Description

含離子改質矽氧烷之熱界面組合物

本發明係關於熱界面黏著劑或潤滑脂，其含有離子改質矽氧烷作為分散助劑或潤濕劑用於有效分散導熱有機及無機填充劑(例如氮化硼)，以達成高導熱率。潤濕劑顯示與填充劑之優良相容性，此導致低滲出及變乾之潤滑脂調配物。沒有對加成或縮合固化之拮抗效應，該等離子改質矽氧烷在固化調配物之彈性/伸長率及硬度方面提供改良。

熱界面材料調配物通常由具有固有導熱率之高導熱填充劑組成。該等填充劑當併入基質中超過其滲流體積時，導致體積導熱率指數增加。熱界面材料之體積導熱率在很大程度上依賴於填充劑之體積百分比負載。隨著填充劑之量增加，填充劑與基本樹脂之間之相互作用增加。此導致調配物之黏度急劇上升，此造成調配物難以處理及分配。分散助劑或潤濕劑係一類降低該等相互作用且幫助填充劑有效分散而不顯著增加黏度之材料。

美國專利第8,017,684號闡述烷氧基矽烷作為潤濕劑，其中烷氧基與填充劑表面相互作用。烷氧基矽烷可充當潤濕劑，但由於其低分子量及黏度，在操作溫度下自調配物揮發。此導致調配物變乾。JP2005325212及美國專利第6,306,957號；第6,380,301號；第7,291,671號；第8,093,331號；第8,119,758號；及第8,383,005號討論使用可水解甲基聚矽氧烷作為分散助劑。然而，與烷氧基矽烷相比，烷氧基官能化之聚有機矽氧烷具有極差潤濕性且必須以高負載添加。美國專利第7,622,539號闡述丙烯酸酯官能化之烷氧基有機聚矽氧烷，其中潤濕劑分子在與填充劑表面反應之後，可在基質內交聯以避免揮發或滲出。此可影響交聯密度且最終固化基質之彈性。美國專利第7,547,743號及第6,844,393號闡述乙烯基官能化之烷氧基聚矽氧烷用於相同應用之用途。美國專利第7,692,032號闡述烷氧基官能化之環矽氧烷之可固化及不可固化兩種化合物用於導熱膏及橡膠應用。除此之外，JP2015209466闡述β-酮酯官能化之聚有機-金屬矽氧烷之應用，其中金屬配體與填充劑表面相互作用。美國專利第8,618,211號提及使用陰離子、陽離子或非離子有機表面活性劑(例如Tergitol及Triton-X)作為潤濕劑，但該等最終將逐漸離開調配物。

氮化硼由於其高導熱率及低電導率而尋求用作填充劑。另外，其係軟性、潤滑性及低密度填充劑，此在分配中係有利的且提供軟調配物。但是不像許多填充劑那樣，其缺乏任何表面官能性，此使得氮化硼難以有效分散於熱調配物中。具有烷氧基官能化之傳統潤濕劑由於其缺乏與氮化硼表面之表面互連而不能充分利用氮化硼。表面改質氮化硼之努力取得有限的結果，且成功率低。

下文呈現本揭示內容之概要以提供一些態樣之基本理解。此概要既不意欲鑑別關鍵或決定性要素，亦不界定實施例或技術方案之任何限制。而且，此概要可提供在本揭示內容之其他部分中更詳細闡述之一些態樣之簡單概述。

本發明提供具有聚矽氧烷潤濕劑及填充劑(例如氮化硼)之組合物。具體而言，已發現，有效熱界面組合物可由填充劑(例如氮化硼)與經離子基團化學改質之聚矽氧烷之組合提供。此外，已發現，調整潤濕劑之分子量以控制黏度可提供可行調配物且同時防止由於揮發造成之任何損失，此減少操作循環期間之變乾。矽氧烷可利用可固化官能基改質以使潤濕劑與基質交聯以消除起霜效應(bloom-out effect)。在合成期間，離子改質矽氧烷含有5-20%矽醇封端，此有助於潤濕其他填充劑，例如氧化鋁、氮化鋁、金屬氧化物及碳化矽。此外，已發現，氮化硼與不同填充劑之組合在獲得黏度與導熱率之間之期望平衡方面可係有效的。

與用於類似填充劑負載之基於烷氧基之潤濕劑相比，離子改質聚矽氧烷與導熱填充劑之組合提供在調配物之硬度及伸長率方面具有改良之高導熱調配物。另外，該等經改質矽氧烷導致剪切稀化調配物，此積極地幫助分散及施加。

在一態樣中，提供組合物，其包含：
(A)離子官能化矽氧烷(I)，其由下式之化合物代表：
M¹ _a M² _b M³ _c D¹ _d D² _e D³ _f T¹ _g T² _h T³ _i Q_j . (I)
其中：
M¹ = R¹ R² R³ SiO_1/2
M² = R⁴ R⁵ R⁶ SiO_1/2
M³ = R⁷ R⁸ R⁹ SiO_1/2
D¹ = R¹⁰ R¹¹ SiO_2/2
D² = R¹² R¹³ SiO_2/2
D³ = R¹⁴ R¹⁵ SiO_2/2
T¹ = R¹⁶ SiO_3/2
T² = R¹⁷ SiO_3/2
T³ = R¹⁸ SiO_3/2
Q = SiO_4/2
R¹ 、R² 、R³ 、R⁵ 、R⁶ 、R⁸ 、R⁹ 、R¹⁰ 、R¹¹ 、R¹³ 、R¹⁵ 、R¹⁶ 係具有1至60個碳原子之經取代或未經取代之含脂肪族、脂環族或芳香族之烴，其視情況含有一或多個雜原子；
R⁴ 、R¹² 及R¹⁷ 獨立地選自(i)具有式(II)之具離子對之單價基團，或(ii)具有式(III)之兩性離子，其中式(II)係如下：
A-I^x- M_m ^y+ (II)
其中A係具有至少一個間隔原子之間隔基團，其選自二價烴或烴氧基；I係選自以下之離子基團：磺酸根基(-SO₃ ^- )、硫酸根基(-OSO₃ ^- )、羧基根基(-COO^- )、膦酸根基(-PO₃ ^2- )及磷酸根基(-OPO₃ ^2- )；M係選自氫或獨立地選自以下之陽離子：鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬、稀土金屬、金屬、金屬錯合物、四級銨、及鏻基團、烴陽離子、烷基陽離子、有機陽離子及陽離子聚合物；式(III)係如下：
R′-NT_a ⁺ -R″-I⁻ (III)
其中R′係含有1至約60個碳原子之二價烴基團，
R’’係含有2至約60個碳原子、特定地2至約8個碳原子且更特定地2至約4個碳原子之二價烴基團；且，I係選自以下之離子基團：磺酸根基-SO₃ ⁻ 、硫酸根基-OSO₃ ⁻ 、羧酸根基-COO⁻ 、膦酸根基-PO₃ ²⁻ 及磷酸根基-OPO₃ ²⁻ ；T獨立地選自氫、具有1至60個碳原子之脂肪族基團、具有6至60個碳原子之脂環族基團或具有6至60個碳原子之芳香族基團；a係1或2；
n及y獨立地係1至6且x係n與y之乘積
R⁷ 、R¹⁴ 及R¹⁸ 獨立地選自氫、OR²⁰ 或視情況含有一或多個雜原子或一個雜原子(例如氧、氮、硫或含有有機矽烷基團)之不飽和單價烴；其中R²⁰ 係選自氫、具有1至60個碳原子之經取代或未經取代之含脂肪族、脂環族或芳香族之烴，且
下標a、b、c、d、e、f、g、h、i、j為零或正數且受到以下限制：2≤ a+b+c+d+e+f+g+h+i+j ≤ 1000，b+e+h ＞0且c+f+i ≥0；及
(B) (i) 第一填充劑，及(ii) 第二填充劑，其中該第一填充劑及/或該第二填充劑中之至少一者包含在粒徑及/或形態方面彼此不同之複數種填充劑類型。

在一個實施例中，(i)第一填充劑係藉由以下提供：
• 具有第一粒徑之第一填充劑類型，及具有第二粒徑之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同形態；
• 具有第一形態之第一填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同粒徑；或
• 具有第一形態之第一填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有不同粒徑；且
(ii)第二填充劑係藉由以下提供：
• 具有第一粒徑之第二填充劑類型，及具有第二粒徑之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同形態；
• 具有第一形態之第二填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同粒徑；或
• 具有第一形態之第二填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有不同粒徑。

在根據任一前述實施例之組合物的一個實施例中，該等第一及第二填充劑獨立地選自金屬氧化物填充劑及非氧化物填充劑。

在根據任一前述實施例之組合物的一個實施例中，非氧化物填充劑係選自金屬硼化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬矽化物、碳黑、石墨、石墨烯、膨脹石墨、碳纖維、或石墨纖維或其兩者或以上之組合。

在一個實施例中，第一填充劑係包含第一類型之金屬氧化物及第二類型之金屬氧化物之金屬氧化物，其可係在化學組成方面相同或不同之金屬氧化物，且第二填充劑包含單一類型之非氧化物填充劑，其中可採用以下中之任一者(單獨或組合)：
• 第一類型之金屬氧化物具有第一粒徑，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一粒徑之第二粒徑；
• 第一及第二類型之金屬氧化物獨立地具有約0.3至約350微米之粒徑，其中第一及第二類型之金屬氧化物具有不同粒徑；
• 第一類型之金屬氧化物具有第一形態，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一形態之第二形態；
• 金屬氧化物填充劑係選自氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈰、二氧化鉿、氧化鑭、氧化釹、氧化釤、氧化鐠、氧化釷、氧化鈾、氧化釔、氧化鋅及/或氧化鋯；
•· 非金屬氧化物填充劑係選自碳化矽、二氧化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、氮化硼、氮化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化鋯或硼化鋯；
• 第一填充劑係氧化鋁，且第二填充劑係氮化硼；
• 第二填充劑係選自球狀、片狀、團聚物或球狀團聚物之氮化硼。

在一個實施例中，根據任一前述實施例之組合物包含選自金屬氧化物之第一填充劑及選自非氧化物填充劑之第二填充劑，其中第一填充劑及第二填充劑各自包含複數種填充劑類型。在一個實施例中，第一填充劑係包含第一類型之金屬氧化物及第二類型之金屬氧化物之金屬氧化物，其中第一及第二類型之金屬氧化物可具有相同或不同化學組成或式(但至少對於粒徑及/或形態而言不同)，且第二填充劑包含單一類型之非氧化物填充劑，其中以下中之任一者可彼此組合來利用：
• 第一類型之金屬氧化物具有第一粒徑，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一粒徑之第二粒徑；
• 第一及第二類型之金屬氧化物獨立地具有約0.3至約350微米之粒徑，其中第一及第二類型之金屬氧化物具有不同粒徑；
• 第一類型之金屬氧化物具有約0.4微米至約3微米之粒徑；第二類型之金屬氧化物具有3至約12微米之粒徑；
• 第一類型之金屬氧化物具有約0.1微米至約1微米之粒徑；第二類型之金屬氧化物具有10至約15微米之粒徑；
• 第一類型之金屬氧化物具有第一形態，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一形態之第二形態；
• 第一類型之金屬氧化物具有第一粒徑，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一粒徑之第二粒徑；
• 金屬氧化物填充劑係選自氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈰、二氧化鉿、氧化鑭、氧化釹、氧化釤、氧化鐠、氧化釷、氧化鈾、氧化釔、氧化鋅及/或氧化鋯；
• 非金屬氧化物填充劑係選自碳化矽、二氧化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、氮化硼、氮化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化鋯或硼化鋯；
• 非金屬氧化物填充劑具有約30至約500微米之粒徑；
• 第一填充劑係氧化鋁，且第二填充劑係氮化硼；
• 第二填充劑包含片狀氮化硼及氮化硼團聚物；
• 第二填充劑包含片狀氮化硼及球狀氮化硼；
• 第二填充劑包含粒徑為約30至約50微米之片狀氮化硼及約110至約150微米之氮化硼團聚物；
• 第二填充劑包含粒徑為約30至約50微米之片狀氮化硼及約300至約370微米之氮化硼團聚物；
• 第二填充劑包含粒徑為約5至約50微米之片狀氮化硼及粒徑為約1至約10微米之球狀氮化硼粒子；
• 第二填充劑包含粒徑為約5至約50微米之片狀氮化硼；粒徑為約1至約10微米之球狀氮化硼粒子；及粒徑為約50至約70微米之球狀氮化硼粒子。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中第一及第二填充劑獨立地選自氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈰、二氧化鉿、氧化鑭、氧化釹、氧化釤、氧化鐠、氧化釷、氧化鈾、氧化釔、氧化鋅、氧化鋯、氮氧化矽鋁、硼矽酸鹽玻璃、鈦酸鋇、碳化矽、二氧化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、氮化硼、氮化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化鋯、硼化鋯、二硼化鈦、十二硼化鋁、重晶石(baryte)、硫酸鋇、石棉、重晶石(barite)、矽藻土、長石、石膏、海泡石-山軟木石群(hormite)、高嶺土、雲母、霞石正長岩、珍珠岩、葉蠟石、蒙脫石、滑石、蛭石、沸石、方解石、碳酸鈣、矽灰石、偏矽酸鈣、黏土、矽酸鋁、矽酸鎂鋁、水合氧化鋁(hydrated alumina, hydrated aluminum oxide)、二氧化矽(silica, silicon dioxide)、二氧化鈦、玻璃纖維、玻璃薄片、脫層型黏土、或其他高縱橫比纖維、棒狀物或薄片、氧化鈦、石墨、石墨烯、鋁粉末、銅粉末、青銅粉末、黃銅粉末、碳纖維或晶須、石墨、碳奈米管、氮化硼奈米片材、氧化鋅奈米管或其兩者或以上之組合。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中複數種填充劑類型獨立地具有約0.3微米至約350微米之平均粒徑，該複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中複數種填充劑類型具有彼此不同之形態，該形態係選自球狀、片狀、團聚物、球狀團聚物及石墨狀。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中第一填充劑係選自氧化鋁，且第二填充劑係選自氮化硼。在一個實施例中，氧化鋁包含複數種填充劑類型。在一個實施例中，複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑。在一個實施例中，複數種填充劑類型具有彼此不同之形態。在一個實施例中，氧化鋁及氮化硼各自包含複數種填充劑類型。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中第一填充劑係選自金屬氧化物，且第二填充劑係選自非氧化物填充劑。在一個實施例中，該第一填充劑之複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑，且該第二填充劑之複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑。在一個實施例中，該第一填充劑之複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑，且該第二填充劑之複數種填充劑類型具有彼此不同之形態。在一個實施例中，該第二填充劑複數種填充劑類型係選自片狀氮化硼及氮化硼之團聚物。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其包含約10 vol. %至約90 vol. %之第一填充劑及約90 vol. %至約10 vol. %之第二填充劑。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中該等填充劑經選自以下之表面官能化劑處理：烷氧基矽烷、烷丙烯醯氧基矽烷、乙烯基矽烷、鹵代矽烷(例如，氯矽烷)、巰基矽烷、經封端巰基矽烷、硫代羧酸酯矽烷、鈦酸鹽、鋯酸鹽或其兩者或以上之組合。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中二價烴基團A係選自伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、脂環族基團或烴氧基。在一個實施例中，式(II)中之A之二價烴基團係選自(i) 式-(CHR⁴⁵ )_q -之伸烷基，其中q具有2至20之值，且R⁴⁵ 係氫或1至20個碳原子之二價烴；(ii) 選自-(CH₂ )_l C₆ H₄ (CH₂ )_k -、-CH₂ CH(CH₃ )(CH₂ )_k C₆ H₄ -、-(CH₂ )_k C₅ H₄ -組成之群之伸芳基，其中l具有1至20之值，且k具有0至10之值。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中M係獨立地選自以下之陽離子：Li、Na、K、Cs、Mg、Ca、Ba、Zn、Cu、Fe、Ni、Ga、Al、Mn、Cr、Ag、Au、Pt、Pd、Ru及Rh。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中R⁷ 、R¹⁴ 及R¹⁸ 獨立地選自式(IV)至(VIII)之基團。
(IV)
(V)
(VI)
(VII)；及
(VIII)
其中R²¹ 、R²⁶ 、R²⁹ 、R³⁰ 、R³³ 、R³⁴ 、R⁴⁰ 獨立地選自-H、-OH、烷基、烯基、環烷基、芳基及具有1至60個碳原子之脂肪族/芳香族單價烴；下標n係0或正整數且具有在0至6範圍內之值，下標o係正整數且具有在1至6範圍內之值；且
R²⁰ 、R²² 、R²³ 、R²⁴ 、R²⁵ 、R²⁷ 、R²⁸ 、R³¹ 、R³² 、R³⁵ 、R³⁶ 、R³⁷ 、R³⁸ 、R³⁹ 、R⁴¹ 、R⁴² 、R⁴³ 、R⁴⁴ 獨立地選自具有1至60個碳原子之脂肪族/芳香族單價烴。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中離子改質矽氧烷(A)具有約6000至約35000 g/mol之重量平均分子量(Mw)。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中離子改質矽氧烷(A)具有約0.01 Pa.s至約45 Pa.s之黏度。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中離子改質矽氧烷(A)具有0.2至1離子性/100個矽氧烷(Si-O)單元。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其包含(i) 包含至少一個烯基官能基之有機聚矽氧烷；及/或(ii) 包含至少一個Si-H基團之有機聚矽氧烷。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其包含加成觸媒、縮合固化觸媒、抑制劑、黏著促進劑、稀釋劑、熱穩定劑或其兩者或以上之組合。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中調配物之導熱率介於2 W/mk至14 w /mk之間。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其中該組合物具有約10至約90之蕭氏E (Shore E)硬度。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之組合物，其具有約10%至約60%之伸長率。

在一個實施例中，提供任一前述實施例之呈潤滑脂、灌封劑、間隙填充劑、密封劑、黏著劑或凝膠形式之組合物。

在一態樣中，提供包含根據前述實施例中任一者之組合物之物品，該組合物設置於該物品表面之至少一部分。在一個實施例中，該物品包含多個層，且組合物設置於位於至少兩個層之間之表面上。在一個實施例中，該物品係電子物品、汽車物品、家用電器物品、智慧家電物品、通信物品、保健物品、個人護理物品、農業物品、模製物品、圬工表面、紡織品材料、家庭護理材料。在一個實施例中，物品包含發光裝置、電腦裝置、堆疊晶粒、行動電話、平板電腦、倒裝晶片封裝、混合記憶體立方體、觸控螢幕、Wi-Fi裝置、汽車技術hifi系統、穿矽導通孔裝置、及音頻系統，用於太陽能加熱之加熱中熱管與水槽之間之接頭中，用於燃料電池及風力發電機中，用於電腦晶片、遊戲控制台、資料傳輸裝置之製造中，用於光裝置、電池組中，用於外殼、冷卻器、熱交換裝置、電線、電纜、加熱電線、冷凍機、洗碗機、空氣調節機、蓄能器、變壓器、雷射、功能性服裝、汽車座椅、醫療裝置、防火裝置、電動馬達、飛機及火車中，作為用於3D列印材料之細絲、藥物遞送系統、經皮貼劑、傷口癒合貼劑、傷口敷料貼劑、用於瘢痕減少之貼劑、經皮離子電滲、用於組織工程之支架、抗菌裝置、傷口管理裝置、眼科裝置、生物插入物(bioinsert)、義肢、人體植入物、油漆、結構塗層、圬工塗層、或船舶塗層、種子包衣、超級撒布機或控制釋放肥料。

在一態樣中，提供製備任一前述實施例之物品之方法。在一個實施例中，該方法包含提供第一及第二基板及將根據任一前述實施例之組合物設置於第一與第二基板之間。在一個實施例中，製備物品之方法包含在壓力下或模版印刷或網版印刷或噴墨印刷或3D列印分配組合物。在一個實施例中，該組合物之厚度為0.01 mm至15 cm。

以下說明及附圖揭示各種說明性態樣。一些改良及新穎態樣可明確鑑別，而其他改良及新穎態樣可自說明及附圖中顯而易見。

現在將參考實例性實施例，在附圖中圖解說明該等實施例之實例。應瞭解，可使用其他實施例，且可進行結構及功能改變。而且，各個實施例之特徵可經組合或改變。因此，以下描述僅以說明之方式呈現，且不應以任何方式限制可對所說明實施例進行之各種替代及修改。在本揭示內容中，許多特定細節提供對本發明揭示內容之透徹理解。應理解，本揭示內容之各態樣可利用其他實施例來實踐，該等其他實施例未必包括本文所述之所有態樣等。

如本文所用，詞語「實例」及「實例性」意味著例子或說明。詞語「實例」或「實例性」並不指示關鍵或較佳態樣或實施例。除非上下文另有說明，否則詞語「或」意欲為包括性而非排他性。作為實例，片語「A採用B或C」包括任何包括性排列(例如，A採用B；A採用C；或A採用B及C二者)。作為另一問題，除非上下文另有說明，否則冠詞「一(a, an)」通常意欲指「一或多個」。

表述「烴基團」意指已自其去除一或多個氫原子之任何烴基團且包括烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、環炔基、芳基、芳烷基及芳烴基，且視情況其經氧、氮或硫取代。

術語「烷基」意指任何單價、飽和、直鏈、具支鏈或環狀烴基團。術語「烯基」意指含有一或多個碳-碳雙鍵之任何單價直鏈、具支鏈或環狀烴基團，其中基團之附接位點可在碳-碳雙鍵處或其中之其他地方。術語「炔基」意指含有一或多個碳-碳三鍵且視情況一或多個碳-碳雙鍵之任何單價直鏈、具支鏈或環狀烴基團，其中基團之附接位點可在碳-碳三鍵、碳-碳雙鍵處或其中之其他地方。烷基之實例包括(但不限於)甲基、乙基、丙基及異丁基。烯基之實例包括(但不限於)乙烯基、丙烯基、烯丙基、甲基烯丙基、亞乙基降莰烷、亞乙基降莰基、亞乙基降莰烯及亞乙基降莰烯基。炔基之實例包括乙炔基、炔丙基及甲基乙炔基。

表述「環烷基」、「環烯基」及「環炔基」包括二環、三環及更高環結構以及上文所提及之進一步經烷基、烯基及/或炔基取代之環結構。代表性實例包括(但不限於)降莰基、降莰烯基、乙基降莰基、乙基降莰烯基、環己基、乙基環己基、乙基環己烯基、環己基環己基及環十二碳三烯。

術語「芳基」意指任何單價芳香族烴基團；術語「芳烷基」意指一或多個氫原子已藉由相同數目之類似及/或不同芳基(如本文所定義)取代之任何烷基(如本文所定義)；且術語「芳烴基」意指一或多個氫原子已藉由相同數目之類似及/或不同烷基(如本文所定義)取代之任何芳基(如本文所定義)。芳基之實例包括(但不限於)苯基及萘基。芳烷基之實例包括(但不限於)苄基及苯乙基。芳烴基之實例包括(但不限於)甲苯基及二甲苯基。如本文所用，術語「芳香族烴」涵蓋芳基、芳烷基及芳烴基。

提供包含(A)離子改質矽氧烷及(B)導熱填充劑之導熱聚矽氧組合物。在實施例中，組合物包含兩種或以上導熱填充劑之組合。離子改質矽氧烷與導熱填充劑在組合提供展現適宜導熱率及在硬度、伸長率等方面之其他期望性質之組合物。

離子官能化矽氧烷(A)係由下式化合物代表：
M¹ _a M² _b M³ _c D¹ _d D² _e D³ _f T¹ _g T² _h T³ _i Q_j (I)
其中：
M¹ = R¹ R² R³ SiO_1/2
M² = R⁴ R⁵ R⁶ SiO_1/2
M³ = R⁷ R⁸ R⁹ SiO_1/2
D¹ = R¹⁰ R¹¹ SiO_2/2
D² = R¹² R¹³ SiO_2/2
D³ = R¹⁴ R¹⁵ SiO_2/2
T¹ = R¹⁶ SiO_3/2
T² = R¹⁷ SiO_3/2
T³ = R¹⁸ SiO_3/2
Q = SiO_4/2
R¹ 、R² 、R³ 、R⁵ 、R⁶ 、R⁸ 、R⁹ 、R¹⁰ 、R¹¹ 、R¹³ 、R¹⁵ 、R¹⁶ 獨立地選自具有1至60個碳原子之經取代或未經取代之含脂肪族、脂環族或芳香族之烴，其視情況含有一或多個雜原子；
R⁴ 、R¹² 及R¹⁷ 獨立地選自(i)具有式(II)之具離子對之單價基團，或(ii)具有式(III)之兩性離子，其中式(II)係如下：
A-I^x− M_m ^y+ (II)
其中A係具有至少一個間隔原子之間隔基團，其選自二價烴或烴氧基；I係選自以下之離子基團：磺酸根基(-SO₃ ⁻ )、硫酸根基(-OSO₃ ⁻ )、羧酸根基(-COO⁻ )、膦酸根基(-PO₃ ²⁻ )及磷酸根基(-OPO₃ ²⁻ )；M係選自氫或獨立地選自以下之陽離子：鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬、稀土金屬、金屬、金屬錯合物、四級銨、及鏻基團、烴陽離子、烷基陽離子、有機陽離子及陽離子聚合物；式(III)係如下：
-R’-NT_a ⁺ -R’’-I (III)
其中R’係含有1至約60個碳原子之二價烴基團，
R’’係含有2至約60個碳原子、特定地2至約8個碳原子且更特定地2至約4個碳原子之二價烴基團；且，I係選自以下之離子基團：磺酸根基-SO₃ ⁻ 、硫酸根基-OSO₃ ⁻ 、羧酸根基-COO⁻ 、膦酸根基-PO₃ ²⁻ 及磷酸根基-OPO₃ ²⁻ ；T獨立地選自氫、具有1至60個碳原子之脂肪族基團、具有6至60個碳原子之脂環族基團或具有6至60個碳原子之芳香族基團；a係1或2；
R⁷ 、R¹⁴ 及R¹⁸ 獨立地選自氫、OR²⁰ 或視情況含有一或多個雜原子或一個雜原子(例如氧、氮、硫或含有有機矽烷基團)之不飽和單價烴；且
下標a、b、c、d、e、f、g、h、i、j為零或正數且受到以下限制：2≤ a+b+c+d+e+f+g+h+i+j ≤ 1000，b+e+h ＞0且c+f+i ≥0。

R¹ 、R² 、R³ 、R⁵ 、R⁶ 、R⁸ 、R⁹ 、R¹⁰ 、R¹¹ 、R¹³ 、R¹⁵ 、R¹⁶ 係具有1至60個碳原子之經取代或未經取代之脂肪族、脂環族或芳香族烴，其視情況含有一或多個雜原子。在一個實施例中，R¹ 、R² 、R³ 、R⁵ 、R⁶ 、R⁸ 、R⁹ 、R¹⁰ 、R¹¹ 、R¹³ 、R¹⁵ 、R¹⁶ 係選自具有1至60個碳原子；5至50個碳原子；10至40個碳原子；或20至30個碳原子之經取代或未經取代之脂肪族烴。在一個實施例中，R¹ 、R² 、R³ 、R⁵ 、R⁶ 、R⁸ 、R⁹ 、R¹⁰ 、R¹¹ 、R¹³ 、R¹⁵ 、R¹⁶ 及T係選自具有1至10個碳原子；2-8個碳原子；或4-6個碳原子之脂肪族烴。在實施例中，R¹ 、R² 、R³ 、R⁵ 、R⁶ 、R⁸ 、R⁹ 、R¹⁰ 、R¹¹ 、R¹³ 、R¹⁵ 、R¹⁶ 及T可選自具有6至60個碳原子；8至40個碳原子；或10至20個碳原子之脂環族或芳香族烴。有用脂肪族烴基團之實例包括(但不限於)甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基及第三戊基；己基，例如正己基；庚基，例如正庚基；辛基，例如正辛基及異辛基及2,2,4-三甲基戊基；壬基，例如正壬基；癸基，例如正癸基；環烷基，例如環戊基、環己基及環庚基及甲基環己基。芳香族烴基團之實例包括(但不限於)苯基、萘基；鄰-、間-及對-甲苯基；二甲苯基、乙基苯基及苄基。

在一個實施例中，T係氫且式(III)中之a係2。在一個實施例中，T係脂肪族基團、非環狀基團或芳香族基團。有用脂肪族烴基團之實例包括(但不限於)甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基及第三戊基；己基，例如正己基；庚基，例如正庚基；辛基，例如正辛基及異辛基及2,2,4-三甲基戊基；壬基，例如正壬基；癸基，例如正癸基；環烷基，例如環戊基、環己基及環庚基及甲基環己基。芳香族烴基團之實例包括(但不限於)苯基、萘基；鄰-、間-及對-甲苯基；二甲苯基、乙基苯基及苄基。在一個實施例中，T係脂肪族基團且a係2。

R⁴ 、R¹² 、R¹⁷ 獨立地選自具有式(II)之具離子對之單價基團，或(ii) 式(III)之兩性離子。具離子對之單價基團具有式(II)：
A-I^x− M_m ^y+ (II)
其中A係具有至少一個間隔原子之間隔基團，其選自二價烴或烴氧基；I係離子基團，例如磺酸根基-SO₃ ⁻ 、硫酸根基-OSO₃ ⁻ 、羧酸根基-COO⁻ 、膦酸根基-PO₃ ²⁻ 或磷酸根基-OPO₃ ²⁻ ，更特定地磺酸根基-SO³⁻ ，其中M係氫或獨立地選自以下之陽離子：鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、過渡金屬、金屬、金屬錯合物、四級銨及鏻基團、烴陽離子、烷基陽離子、有機陽離子及陽離子聚合物。下標m及上標y獨立地係1至6且x係m乘以y之乘積。

式(II)中之二價烴基團A可選自伸烷基、伸芳基、伸芳烷基或烴氧基。在一個實施例中，式(II)中之A之二價烴基團係式-(CHR⁴⁵ )_q -之伸烷基，其中m具有1至20、特定地1至約10之值且R⁴⁵ 係氫或R¹ 。在一個實施例中，式(II)中之A之二價烴基團係選自-(CH₂ )_l C₆ H₄ (CH₂ )_k -、-CH₂ CH(CH₃ )(CH₂ )_k C₆ H₄ -組成之群之伸芳基，其中1具有0至20、1至約10或2至8之值；且k具有0至20、0至約10或1至5之值。

式(II)離子部分中之M可為獨立地選自以下之金屬的陽離子：Li、Na、K、Cs、Mg、Ca、Ba、Zn、Cu、Fe、Ni、Ga、Al、Mn、Cr、Ag、Au、Pt、Pd、Ru及Rh。熟習此項技術者可理解，陽離子可以多價形式(例如Mn⁺² 及Mn⁺³ )存在。

或者，R⁴ 、R¹² 、R¹⁷ 可選自式(III)之兩性離子：
-R’-NT_a ⁺ -R’’-I (III)
其中R’係含有1至約60個碳原子、特定地1至約20個碳原子且更特定地1至約8個碳原子之二價烴基團，且R’’係含有2至約20個碳原子、特定地2至約8個碳原子且更特定地2至約4個碳原子之二價烴基團；且，I係離子基團，例如磺酸根基-SO₃ ⁻ 、硫酸根基-OSO₃ ⁻ 、羧酸根基-COO⁻ 、膦酸根基-PO₃ ²⁻ 或磷酸根基-OPO₃ ²⁻ ；T獨立地選自氫、具有1至60個碳原子之脂肪族基團、具有6至60個碳原子之脂環族基團或具有6至60個碳原子之芳香族基團；a係1或2。在一個實施例中，T可選自如先前所闡述之彼等基團。

R⁷ 、R¹⁴ 及R¹⁸ 可選自可固化官能基。在實施例中，R⁷ 、R¹⁴ 及R¹⁸ 可獨立地選自式(IV)至(VIII)之基團

(IV)

(V)

(VI)

(VII)

(VIII)
其中R²¹ 、R²⁶ 、R²⁹ 、R³⁰ 、R³³ 、R³⁴ 、R⁴⁰ 獨立地選自-H、-OH、烷基、烯基、環烷基、芳基及具有1至60個碳原子之脂肪族/芳香族單價烴。下標n係0或正整數且具有在0至6範圍內之值，下標o係正整數且具有在1至6範圍內之值；且
R²⁰ 、R²² 、R²³ 、R²⁴ 、R²⁵ 、R²⁷ 、R²⁸ 、R³¹ 、R³² 、R³⁵ 、R³⁶ 、R³⁷ 、R³⁸ 、R³⁹ 、R⁴¹ 、R⁴² 、R⁴³ 、R⁴⁴ 獨立地選自具有1至60個碳原子之脂肪族/芳香族單價烴。

下標a、b、c、d、e、f、g、h、i、j為零或正整數且受到以下限制：2 ≤ a+b+c+d+e+f+g+h+i+j ≤ 1000，b+e+h ＞0且c+f+i ≥0。在一個實施例中，5 ≤ a+b+c+d+e+f+g+h+i+j ≤ 750；10 ≤ a+b+c+d+e+f+g+h+i+j ≤ 500；25 ≤ a+b+c+d+e+f+g+h+i+j ≤ 250；或50 ≤ a+b+c+d+e+f+g+h+i+j ≤ 100。

離子改質聚矽氧烷(A)具有具體用途或預期應用所期望之分子量。在一個實施例中，離子改質聚矽氧烷(A)之重量平均分子量(Mw)為約6000至約35000 g/mol；約6000至約12000 g/mol；甚至約7000至約9500 g/mol。此處與說明書及申請專利範圍中之別處一樣，數值可經組合以形成新的且未指定之範圍。重量平均分子量可藉由質子及聚矽氧NMR測定。

離子改質聚矽氧烷(A)之分子量可經控制、選擇或調整以提供具有將允許調配物係可行的及/或防止由於揮發造成之損失(此可減少操作循環期間之變乾)之黏度的聚矽氧烷(A)。在一個實施例中，離子改質矽氧烷(A)之黏度為約0.01 Pa.s至約45 Pa.s；約0.1 Pa.s至約10 Pa.s；甚至約0.2 Pa.s至約5 Pa.s。離子改質聚矽氧烷(A)之黏度可藉由布氏(brookfield)黏度計測定。

離子改質矽氧烷可經提供，使得其具有約0.2至約1；約0.2至約0.8；或約0.3至約0.7之離子比率。如本文所用，「離子比率」係指100-120個Si-O基團離子部分之數目。不受任何具體理論約束，控制離子比率可允許控制及改良經改質矽氧烷在基質內之分散。

導熱填充劑(B)包含填充劑之組合，其中至少一種填充劑材料係作為複數種填充劑類型提供。如本文所用，「填充劑類型」係指一類具有具體特徵之填充劑材料。界定填充劑類型之特徵之實例包括(例如)填充劑之形態、填充劑之粒徑或填充劑之形態及粒徑。不同填充劑類型之不同實施例之實例包括：
• 具有第一粒徑之第一填充劑類型，及具有第二粒徑之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同形態；
• 具有第一形態之第一填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同粒徑；
• 具有第一形態之第一填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有不同粒徑。
在以上實施例中，第一及第二填充劑可為單一類型之填充劑或自身可提供有多種填充劑類型。

在一個實施例中，第一填充劑及第二填充劑各自由各別填充劑材料之複數種填充劑類型提供。組合物可包括第一填充劑及第二填充劑之任何組合，其中(i)第一填充劑係藉由以下提供：
• 具有第一粒徑之第一填充劑類型，及具有第二粒徑之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同形態；
• 具有第一形態之第一填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同粒徑；或
• 具有第一形態之第一填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有不同粒徑；且
(ii)第二填充劑係藉由以下提供：
• 具有第一粒徑之第二填充劑類型，及具有第二粒徑之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同形態；
• 具有第一形態之第二填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同粒徑；或
• 具有第一形態之第二填充劑類型，及具有第二形態之第二填充劑類型，其中該等第一及第二填充劑類型具有不同粒徑。
因此，例如，在一個實施例中，可提供(a)由(i)具有第一粒徑之第一填充劑類型及(ii)具有第二粒徑之第二填充劑類型提供之第一填充劑；及(b) 由(i)具有第一粒徑之第一填充劑類型及(ii)具有第二粒徑之第二填充劑類型提供之第二填充劑。在另一實施例中，組合物可包含(a) 由(i)具有第一粒徑之第一填充劑類型及(ii)具有第二粒徑之第二填充劑類型提供之第一填充劑，其中該等第一及第二填充劑類型具有相同形態；及(b) 由(i)第一形態之第一填充劑類型及(ii)第二形態之第二填充劑類型提供之第二填充劑。

應明瞭，儘管以上描述涉及第一填充劑基第二填充劑，但組合物並不限於兩種填充劑。組合物可包含兩種、三種、四種、五種等或更多種填充劑，其中該等填充劑中之至少一者係由填充劑材料之複數種填充劑類型提供。視情況，該等填充劑中之每一者可由各別填充劑材料之複數種填充劑類型提供。

導熱填充劑(B)之填充劑材料可選自金屬氧化物或非氧化物填充劑。適宜非氧化物填充劑之實例包括金屬硼化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬矽化物、碳黑、石墨、膨脹石墨、石墨烯、碳纖維、或石墨纖維或其兩者或以上之組合。導熱填充劑之實例包括(但不限於)氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈰、二氧化鉿、氧化鑭、氧化釹、氧化釤、氧化鐠、氧化釷、氧化鈾、氧化釔、氧化鋅、氧化鋯、氮氧化矽鋁、硼矽酸鹽玻璃、鈦酸鋇、碳化矽、二氧化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、氮化硼、氮化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化鋯、硼化鋯、二硼化鈦、十二硼化鋁、重晶石、硫酸鋇、石棉、重晶石、矽藻土、長石、石膏、海泡石-山軟木石群、高嶺土、雲母、霞石正長岩、珍珠岩、葉蠟石、蒙脫石、滑石、蛭石、沸石、方解石、碳酸鈣、矽灰石、偏矽酸鈣、黏土、矽酸鋁、矽酸鎂鋁、水合氧化鋁、水合氧化鋁、二氧化矽(silica, silicon dioxide)、二氧化鈦、玻璃纖維、玻璃薄片、脫層型黏土、或其他高縱橫比纖維、棒狀物或薄片、氧化鈦、石墨、膨脹石墨、金屬粉末(例如鋁、銅、青銅、黃銅等)、碳纖維或晶須、石墨、奈米級纖維(例如，碳奈米管、氮化硼奈米片材、氧化鋅奈米管等)及其兩種或以上之混合物。在一個實施例中，導熱填充劑具有低電導率或係絕緣的。

在一個實施例中，組合物包含選自金屬氧化物之第一填充劑，且第二填充劑係選自非氧化物填充劑(例如，氮化物、碳化物、矽化物等)。在一個實施例中，金屬氧化物填充劑係作為具有不同粒徑之複數種填充劑類型提供，且非氧化物填充劑係作為單一填充劑類型(例如，具有具體形態及粒徑之填充劑)提供。在另一實施例中，(a)金屬氧化物填充劑包含第一粒徑之第一填充劑類型及第二粒徑之第二填充劑類型；且(b) 非氧化物填充劑包含(i) 第一形態之第一填充劑類型及(ii) 第二形態之第二填充劑類型。

各別填充劑之形態可視需要經選擇。在一個實施例中，填充劑之形態可選自球狀、片狀、團聚物、球狀團聚物及石墨型。

在一個實施例中，第一及第二導熱填充劑材料具有0.3至約350微米之粒徑。在一個實施例中，導熱填充劑具有約0.5至150微米；約1至約100微米、約10至90微米；約20至75微米；甚至約40至60微米之粒徑。

基於組合物之總體積，組合物可具有約25 vol. %至約80 vol. %之總填充劑濃度(即，組合物中所有填充劑之濃度)。在一個實施例中，填充劑負載為約30 vol. %至約75 vol. %、約35 vol. %至約65 vol. %、甚至約40 vol. %至約60 vol. %。此處如在申請專利範圍中一樣，數值可經組合以形成新的且未指定之範圍。

組合物可包含約10 vol. %至90 vol. %之第一填充劑及90 vol. %至10 vol. %之第二填充劑；約30 vol. %至70 vol. %之第一填充劑及70 vol. %至30 vol. %之第二填充劑；甚至約40 vol. %至約60 vol. %之第一填充劑及約60 vol. %至約40 vol. %之第二填充劑。

關於有助於第一及/或第二填充劑之不同填充劑類型，可視需要選擇不同填充劑類型之濃度。在一個實施例中，第一填充劑包含基於第一填充劑之總體積約5 vol. %至約95 vol. %之量的第一填充劑類型及約95 vol. %至約5 vol. %之量的第二填充劑類型；基於第一填充劑之總體積約10 vol. %至約80 vol. %之量的第一填充劑類型及約20 vol. %至約90 vol. %之量的第二填充劑類型；基於第一填充劑之總體積約30 vol. %至約60 vol. %之量的第一填充劑類型及約70 vol. %至約40 vol. %之量的第二填充劑類型。在一個實施例中，第一填充劑包含基於第一填充劑之總體積約20 vol. %至約40 vol. %之量的第一填充劑類型及約80 vol. %至約60 vol. %之量的第二填充劑類型。

在一個實施例中，導熱填充劑包括氮化硼。適宜氮化硼材料之實例包括氮化硼粒子、氮化硼團聚物或其混合物。氮化硼粒子通常展現片狀形式。在一個實施例中，氮化硼粒子可為粒徑為0.3至約350微米之片狀。在一個實施例中，片狀氮化硼粒子之粒徑為約0.5至150微米；約1至約100微米、約10至90微米；約20至75微米；甚至約40至60微米。在另一實施例中，導熱塑膠組合物包含氮化硼團聚物。團聚物可具有約5至約500微米之平均粒徑及約0.25至約50 m² /克之表面積。在一個實施例中，片狀氮化硼粒子之粒徑為約10至400微米；約20至約300微米、約30至200微米；約40至150微米；甚至約50至100微米。

粒徑可使用Horiba LA300粒徑分佈分析儀量測，其中以經調整以滿足所需透射之量併入欲分子之粒子(例如，BN)。可添加幾滴2% Rhodapex CO-436以改良粉末之分散，且粒徑可在3秒超音波處理之後使用雷射繞射量測。由量測得到之粒度分佈可基於體積繪製，且D90代表分佈之第90百分位。

在一個實施例中，填充劑可經官能化添加劑(例如矽烷添加劑)官能化。在一個實施例中，矽烷添加劑可選自烷氧基矽烷、烷丙烯醯氧基矽烷、乙烯基矽烷、鹵代矽烷(例如，氯矽烷)、巰基矽烷、經封端巰基矽烷、硫代羧酸酯矽烷或其兩者或以上之組合。在一個實施例中，填充劑可包含約1至約5 wt. %之矽烷；約1.5至約4 wt. %；甚至約2.7至約3.7 wt. %之矽烷。

在一個實施例中，組合物包含選自金屬氧化物之第一填充劑及選自非氧化物填充劑之第二填充劑，其中第一填充劑及/或第二填充劑包含複數種填充劑類型。在一個實施例中，第一填充劑係包含第一類型之金屬氧化物及第二類型之金屬氧化物之金屬氧化物，其可係在化學組成方面相同或不同之金屬氧化物，且第二填充劑包含單一類型之非氧化物填充劑，其中可採用以下中之任一者(單獨或組合)：
• 第一類型之金屬氧化物具有第一粒徑，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一粒徑之第二粒徑；
• 第一及第二類型之金屬氧化物獨立地具有約0.3至約350微米之粒徑，其中第一及第二類型之金屬氧化物具有不同粒徑；
• 第一類型之金屬氧化物具有第一形態，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一形態之第二形態；
• 金屬氧化物填充劑係選自氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈰、二氧化鉿、氧化鑭、氧化釹、氧化釤、氧化鐠、氧化釷、氧化鈾、氧化釔、氧化鋅及/或氧化鋯；
• 非金屬氧化物填充劑係選自碳化矽、二氧化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、氮化硼、氮化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化鋯或硼化鋯；
• 第一填充劑係氧化鋁，且第二填充劑係氮化硼；
• 第二填充劑係選自球狀、片狀、團聚物或球狀團聚物之氮化硼。

在一個實施例中，組合物包含選自金屬氧化物之第一填充劑及選自非氧化物填充劑之第二填充劑，其中第一填充劑及第二填充劑各自包含複數種填充劑類型。在一個實施例中，第一填充劑係包含第一類型之金屬氧化物及第二類型之金屬氧化物之金屬氧化物，其中第一及第二類型之金屬氧化物可具有相同或不同化學組成或式(但至少對於粒徑及/或形態而言不同)，且第二填充劑包含單一類型之非氧化物填充劑，其中以下中之任一者可彼此組合利用：
• 第一類型之金屬氧化物具有第一粒徑，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一粒徑之第二粒徑；
• 第一及第二類型之金屬氧化物獨立地具有約0.3至約350微米之粒徑，其中第一及第二類型之金屬氧化物具有不同粒徑；
• 第一類型之金屬氧化物具有約0.4微米至約3微米之粒徑；第二類型之金屬氧化物具有3至約12微米之粒徑；
• 第一類型之金屬氧化物具有約0.1微米至約1微米之粒徑；第二類型之金屬氧化物具有10至約15微米之粒徑；
• 第一類型之金屬氧化物具有第一形態，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一形態之第二形態；
• 第一類型之金屬氧化物具有第一粒徑，且第二類型之金屬氧化物具有不同於該第一粒徑之第二粒徑；
• 金屬氧化物填充劑係選自氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈰、二氧化鉿、氧化鑭、氧化釹、氧化釤、氧化鐠、氧化釷、氧化鈾、氧化釔、氧化鋅及/或氧化鋯；
• 非金屬氧化物填充劑係選自碳化矽、二氧化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、氮化硼、氮化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化鋯或硼化鋯；
• 非金屬氧化物填充劑具有約30至約500微米之粒徑；
• 第一填充劑係氧化鋁，且第二填充劑係氮化硼；
• 第二填充劑包含片狀氮化硼及氮化硼團聚物；
• 第二填充劑包含片狀氮化硼及球狀氮化硼；
• 第二填充劑包含粒徑為約30至約50微米之片狀氮化硼及約110至約150微米之氮化硼團聚物；
• 第二填充劑包含粒徑為約30至約50微米之片狀氮化硼及約300至約370微米之氮化硼團聚物；
• 第二填充劑包含粒徑為約5至約50微米之片狀氮化硼及粒徑為約1至約10微米之球狀氮化硼粒子；
• 第二填充劑包含粒徑為約5至約50微米之片狀氮化硼；粒徑為約1至約10微米之球狀氮化硼粒子；及粒徑為約50至約70微米之球狀氮化硼粒子。

在一個實施例中，組合物包含具有粒徑為約0.3至約350微米之第一填充劑類型及粒徑為約0.3至約350微米之第二填充劑類型之第一填充劑，其中第一填充劑之第二填充劑類型具有與第一填充劑類型不同之粒徑。在一個實施例中，組合物包含具有粒徑為約0.3至約350微米之第一填充劑類型及粒徑為約0.3至約15微米之第二填充劑類型之第一填充劑。在一個實施例中，組合物包含具有粒徑為約45至約350微米之第一填充劑類型及粒徑為約0.3至約5微米之第二填充劑類型之第一填充劑。在一個實施例中，組合物包含具有粒徑為約5至約70微米之第一填充劑類型及粒徑為約0.5至約15微米之第二填充劑類型之第一填充劑。在一個實施例中，第一填充劑包含氧化鋁。

組合物可進一步包含加成或縮合固化觸媒。本發明組合物係可固化的且可藉由縮合固化機制或熱固化機制固化。在一個實施例中，組合物係可縮合固化的。對於可縮合固化組合物，組合物可包括任何適宜組分以促進縮合固化。組合物可視情況包含促進全部或部分經水解上塗層材料之縮合的縮合觸媒。觸媒可為適於促進矽氧烷固化之觸媒。有利地，可採用縮合觸媒。適宜縮合觸媒包括(但不限於)二烷基錫二羧酸鹽，例如二月桂酸二丁基錫及二月桂酸二辛基錫；三級胺；羧酸之亞錫鹽，例如辛酸亞錫及乙酸亞錫等。其他有用觸媒包括含鋯、含鋁及含鉍錯合物，例如King Industries, Inc.供應之K-KAT® XC6212、K-KAT® 5218及K-KAT® 348；鈦螯合物，例如自DuPont公司購得之TYZOR®型及自Kenrich Petrochemical, Inc.購得之KR型，及其他有機金屬觸媒，例如彼等含有金屬(例如Al、Zn、Co、Ni、Fe等)者。

通常，觸媒應以將不影響或損害組合物之物理性質之量、但催化固化反應之足夠量添加。在一個實施例中，觸媒係以在1 ppm至約75 ppm；約10 ppm至約70 ppm；甚至約20 ppm至約60 ppm範圍內之量提供。此處，與說明書及申請專利範圍中之別處一樣，數值可經組合以形成新的且未指示之範圍。觸媒之「ppm」值可定義為每組合物固體之總重量觸媒之總莫耳。

當式(I)中之可固化基團包括通式(IV)之乙烯基或通式(VII)之丙烯酸酯或丙烯醯胺或甲基丙烯酸酯時，本發明之組合物較佳含有光起始劑。光起始劑可基於總調配物之重量以約0.001-10重量份熱或光起始劑之量存在。適宜熱或光起始劑之實例包括(但不限於)羰基化合物，例如安息香、安息香甲醚、安息香乙基醚、安息香丙基醚、安息香-正丁基醚、安息香異丁基醚、乙偶姻、丁偶姻、甲苯偶姻、二苯乙二酮、二苯甲酮、對甲氧基二苯甲酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、α-α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、苯基乙醛酸甲基酯、苯基乙醛酸乙基酯、4,4′-雙-(二甲基胺基二苯甲酮)、苯丙酮、苯乙酮、1-羥基環己基苯基酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、草酸乙基酯苯基酯、菲醌及2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮；硫化合物，例如一硫化四甲基秋蘭姆(tetramethylthiuram monosulfide)及二硫化四甲基秋蘭姆；偶氮化合物，例如偶氮二異丁腈及偶氮雙-2,4-二甲基戊腈；及有機過氧化物化合物，例如過氧化苯甲醯、雙異苯丙基過氧化物、過氧化丁酮；過氧化丙酮及二-第三丁基過氧化物；噻噸酮光起始劑，例如7-氯噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮及2,4-二異丙基噻噸酮；及醯基膦氧化物光起始劑。除以上該等外，亦可使用市售專屬自由基起始劑組合物(例如但不限於Irgacure (Ciba Speciality Chemicals)、VAZO (DuPont)、Darcure等)以達成相同效果。

當式(I)中之可固化基團包括通式(V及VI)之環氧化物時，本發明之組合物可含有陽離子光起始劑。該等光起始劑可基於矽氧烷(A)之重量以0.1-20重量份之量存在。適宜陽離子光起始劑之實例包括(但不限於)二芳基錪鹽、三芳基鋶鹽、三芳基硒鎓鹽、四芳基鏻鹽及芳基重氮鹽，其分別由式R⁵⁰ ₂ I⁺ Y⁻ 、R⁵⁰ ₃ S⁺ Y⁻¹ 、R⁵⁰ ₃ Se⁺ Y⁻ 、R⁵⁰ ₄ P⁺ Y⁻ 及R⁵⁰ ₄ N⁺ Y⁻ 代表(其中，R⁵⁰ 代表芳基，且Y⁻ 代表陰離子，例如SbF₆ ⁻ 、AsF₆ ⁻ 、PF₆ ⁻ 、BF₄ ⁻ 、HSO₄ ⁻ 及ClO₄ ⁻ )。

視情況，當離子改質矽氧烷(A)包含式(IV)-(VII)之可固化官能基時，組合物可包含可與可固化官能基偶合或交聯之材料。可與可固化官能基反應之材料的實例包括(但不限於)丙烯酸酯衍生物、烯系不飽和衍生物及硫醇衍生物。

丙烯酸酯衍生物包括丙烯酸、烷基取代之丙烯酸與各種醇、胺或類似親核取代基之縮合產物，且特定地選自由具有一或多個可與組合物共固化之丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸基團之任何單體或寡聚分子組成之群。較佳地，丙烯酸酯衍生物選自由以下組成之群：丙烯酸甲基酯、丙烯酸丁基酯、丙烯酸丙基酯、N,N-二甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸、N-異丙基丙烯醯胺、甲基丙烯酸2-羥基-乙基酯(HEMA)、甲基丙烯酸3-[參(三甲基矽氧基)矽基]丙基酯、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯官能基碳矽烷分子、六官能基胺基甲酸酯丙烯酸酯、二新戊四醇五丙烯酸酯、乙氧基化新戊四醇四丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、新戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、寡聚官能團胺基甲酸酯丙烯酸酯、四丙烯酸酯單體、聚酯丙烯酸酯寡聚物及其組合。

烯系不飽和衍生物具有至少一個反應性乙烯基，其不為丙烯酸酯基團且可經歷自由基起始之與以上式(I)之乙烯基及丙烯酸酯基團之偶合。該等化合物之實例包括(但不限於)單體，例如苯乙烯、二乙烯基苯、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基內醯胺、乙烯基鹵化物、乙酸乙烯酯、乙烯醇、烯丙醇、烯丙基聚醚及其他可與-Si^Vi 基團反應者。

硫醇衍生物包括具有自由硫醇(-SH)基團之單體及聚合物，該等可經由自由基機制與由以上式(IV)及(VII)例示之乙烯基及丙烯酸酯基團反應。一些非限制性實例包括巰基醇、巰基乙酸、硫酯及諸如此類。

可與離子改質矽氧烷(A)交聯之其他材料包括(i)包含烯基官能基之聚矽氧，及/或(ii) 包含Si-H基團之聚矽氧。聚矽氧可為聚有機矽氧烷。包含烯基官能基之聚有機矽氧烷具有平均每分子至少一個聚矽氧鍵結烯基。在一個實施例中，包含烯基官能基之聚有機矽氧烷具有每分子1-2個鍵結至矽原子之烯基。在一個實施例中，包含Si-H基團之聚矽氧包括每分子至少兩個Si-H基團。聚有機矽氧烷可由下式說明
M⁴ _k M⁵ _l M⁶ _m D⁴ _n D⁵ _o D⁶ _p T⁴ _q T⁵ _r T⁶ _s Q_t .
其中：
M⁴ = R⁴⁵ R⁴⁶ R⁴⁷ SiO_1/2
M⁵ = R⁴⁸ R⁴⁹ R⁵⁰ SiO_1/2
M⁶ = R⁵¹ R⁵² R⁵³ SiO_1/2
D⁴ = R⁵⁴ R⁵⁵ SiO_2/2
D⁵ = R⁵⁶ R⁵⁷ SiO_2/2
D⁶ = R⁵⁸ R⁵⁹ SiO_2/2
T⁴ = R⁶⁰ SiO_3/2
T⁵ = R⁶¹ SiO_3/2
T⁶ = R⁶² SiO_3/2
Q = SiO_4/2
R⁴⁵ 、R⁴⁶ 、R⁴⁷ 、R⁴⁹ 、R⁵⁰ 、R⁵² 、R⁵³ 、R⁵⁴ 、R⁵⁵ 、R⁵⁷ 、R⁵⁹ 、R⁶⁰ 獨立地選自具有1至60個碳原子之經取代或未經取代之含脂肪族、脂環族或芳香族之烴，其視情況含有一或多個雜原子；
R⁴⁸ 、R⁵⁶ 及R⁶¹ 獨立地選自氫或OR⁶³
R⁵¹ 、R⁵⁸ 及R⁶² 獨立地選自不飽和單價烴，其視情況含有一或多個雜原子或一個雜原子(例如氧、氮、硫或含有有機矽烷基團)；
下標k、l、m、n、o、p、q、r、s、t為零或正數且受到以下限制：2≤ k+l+m+n+o+p+q+r+s+t ≤ 1000。當m+p+s ＞ 1時，則l+o+r = 0，且當l+o+r ＞ 1時，m+p+s = 0。

組合物可進一步包含固化抑制劑或阻滯劑。聚合抑制劑並無具體限制且可視需要針對具體目的或預期用途進行選擇。鉑族金屬觸媒之抑制劑已為有機矽技術熟知。適宜抑制劑之實例包括(但不限於)烯系不飽和醯胺、芳香族不飽和醯胺、炔屬化合物、烯系不飽和異氰酸酯、烯烴矽氧烷、不飽和烴二酯、不飽和酸之不飽和烴單酯、共軛或孤立之烯-炔、氫過氧化物、酮、亞碸、胺、膦、亞磷酸鹽、亞硝酸鹽、二氮丙啶等。組合物之尤其適宜抑制劑係炔醇及馬來酸酯。適宜聚合抑制劑之實例包括(但不限於)馬來酸二烯丙基酯、氫醌、對-甲氧基苯酚、第三丁基兒茶酚、吩噻嗪等。

組合物中所用抑制劑之量並不嚴格且可為在室溫下將阻滯上述鉑催化之矽氫化反應、同時在適度升高之溫度(即，高於室溫25℃至125℃之溫度)下不會阻礙該反應之任何量。未建議抑制劑之特定量以在室溫下獲得指定浴壽命，此乃因欲使用之任何具體抑制劑之期望量將取決於含鉑金屬觸媒之濃度及類型、組分a及b之性質及量。抑制劑可以組合物之0至約10重量%、組合物之約0.001 wt至2重量%、甚至組合物之約0.12至約1重量%之量存在。此處如說明書及申請專利範圍中之其他地方一樣，數值可經合併以形成新的及替代或未指定範圍。在一個實施例中，組合物可不含任何抑制劑組分。

組合物可進一步包含黏著促進劑。各種針對無機基板之有機官能基矽烷及矽氧烷黏著促進劑可用於組合物中。適宜矽烷包括(但不限於)胺基矽烷、環氧矽烷、異氰脲酸酯矽烷、巰基矽烷、醯亞胺矽烷、酸酐矽烷、羧酸酯官能化之矽氧烷等。亦可使用各種類型黏著促進劑之組合。該等組分通常經由金屬催化之矽氫化阻礙固化。適宜黏著促進劑包括(但不限於)各種胺基矽烷材料，例如Silquest® A-1120矽烷、Silquest A-1110矽烷、Silquest A-2120矽烷及Silquest A-1170矽烷；環氧矽烷，例如Silquest A-187矽烷；異氰脲酸酯矽烷，例如Silquest A-597矽烷；及巰基矽烷，例如Silquest A-189矽烷、Silquest A-1891矽烷、Silquest A-599矽烷，該等係自Momentive Performance Materials購得。

組合物之導熱率可為約2 W/m•K至約14 W/m•K；約4 W/m•K至約12 W/m•K；或約6 W/m•K至約10 W/m•K。導熱率可藉由TPS 500熱盤儀器量測。導熱率可藉由填充劑之選擇、填充劑之濃度、選擇填充劑材料之組合等來控制或調諧。在實施例中，導熱率可藉由選擇不同粒徑之填充劑材料及藉由採用不同濃度位準之不同粒徑的填充劑來控制或調諧。

組合物可展現期望硬度及伸長率性質。調配物之硬度可在以下範圍內：蕭氏E 10至蕭氏E 90；蕭氏E 20至蕭氏E 80；蕭氏E 30至蕭氏E 70；甚至蕭氏E 40至蕭氏E 60。組合物在固化後之伸長率可為10%至60%；20%至50%；甚至30%至40%。硬度可使用硬度計量測。

組合物可以可期望之各種形式提供。在實施例中，組合物可以潤滑脂、灌封劑、間隙填充劑、密封劑、黏著劑或凝膠之形式提供。熟習此項技術者將理解該等形式之性質如何以及可能需要何種其他成分或組分來提供該等形式之組合物。在組合物非係可固化的情形中，所得熱界面組合物可調配成在製造期間可將組分固持在一起且在裝置操作期間進行熱傳遞之凝膠、潤滑脂、黏著劑或相變材料。

組合物可用於各種應用及物品。在一態樣中，本文提供包含該等組合物之物品。本發明組合物可用於選自(但不限於)以下之物品中：電子物品、汽車物品、家用電器物品、智慧家電物品、通信物品、保健物品、個人護理物品、農業物品、模製物品、圬工表面、紡織品材料或家庭護理材料。物品之非限制性實例包括發光裝置、電腦裝置、堆疊晶粒、行動電話、平板電腦、倒裝晶片封裝、混合記憶體立方體、觸控螢幕、Wi-Fi裝置、汽車技術hifi系統、穿矽導通孔(TSV)裝置及音頻系統中，用於太陽能加熱之加熱中熱管與水槽之間之接頭中，用於燃料電池及風力發電機中，用於電腦晶片、遊戲控制台、資料傳輸裝置之製造中，用於光裝置、電池組中，用於外殼、冷卻器、熱交換裝置、電線、電纜、加熱電線、冷凍機、洗碗機、空氣調節機、蓄能器、變壓器、雷射、功能性服裝、汽車座椅、醫療裝置、防火、電動馬達、飛機及火車中，作為用於3D列印材料之細絲、藥物遞送系統、經皮貼劑、傷口癒合貼劑、傷口敷料貼劑、用於瘢痕減少之貼劑、經皮離子電滲、用於組織工程之支架、抗菌裝置、傷口管理裝置、眼科裝置、生物插入物、義肢、人體植入物、油漆、結構塗層、圬工塗層、或船舶塗層、種子包衣、超級撒布機或控制釋放肥料。

在一個實施例中，採用該組合物之物品係包含多個層之物品。組合物可以任何適宜方式(例如，黏著劑、填充劑等)用於相鄰層之間。組合物可(例如)設置於位於至少兩個層之間之表面上。組合物覆蓋或填充既定表面之任何百分比，如具體目的或預期應用所期望。

在一個實施例中，組合物可用作熱界面材料。如本文所用，「熱界面組合物」係電氣系統中可用於將熱傳導離開高溫區域之任何材料可包括放置於散熱體與電氣裝置之熱生成組件之間之熱界面材料(「TIM」)或積體電路封裝(即，晶片)中使用之底部填充材料，該底部填充材料用以填充晶片與基板間之空隙並藉由移除熱循環期間所生成之熱改良晶片中所用焊料之疲勞壽命。

組合物可使用如此項技術中已知之任何適宜方法分配或施加至表面。該等方法包括(但不限於)在壓力下分配、印刷、塗刷、塗佈等。印刷之實例包括(但不限於)模版印刷、網版印刷、噴墨印刷、3D列印等。

預期應用中所施加組合物之厚度可視具體用途或預期應用之需要進行選擇。應明瞭，厚度可為0.01 mm至15 cm。

本發明技術之態樣可關於以下實例進一步理解。

合成實例：

實例1. 磺酸官能化之八甲基四環矽氧烷.

三頸燒瓶裝載有1,3,5,7四甲基環四矽氧烷(D₄ ^H )、α-甲基苯乙烯及鉑觸媒。將所得混合物在115℃下加熱，同時在氮氣氛下攪拌。藉由¹ H NMR監測反應混合物之進展。反應完成後，將反應混合物在150℃下真空汽提2小時，以移除未反應之α-甲基苯乙烯，獲得芳基取代之環四矽氧烷。

向以上芳基取代之環四矽氧烷中經30分鐘之時期逐滴添加溶於二氯甲烷中之氯磺酸，同時將混合物在室溫下攪拌。芳基取代之環四矽氧烷與氯磺酸之莫耳比固定為1:8。將所得混合物再攪拌30分鐘。藉由¹ H NMR確定反應之完成，其中芳香族環之完全磺化係由對位取代之芳香族質子峰之消失指示。反應混合物在低壓下之真空汽提獲得20.6 g呈褐色黏性膠狀物之磺酸官能基環四矽氧烷。

實例2. 具有末端乙烯基之磺酸酯官能基聚有機矽氧烷(Mw ~ 7500 - 9500 g/mol且黏度約＜ 1 Pa.s)。

向5 gm實例1中所獲得之磺酸官能基環四矽氧烷中添加250 gm八甲基四環矽氧烷(D4)及5.2 gm四甲基二乙烯基二矽氧烷(M^Vi M^Vi )，並向此反應混合物中添加1.5 wt %濃硫酸，並將反應混合物於室溫下攪拌。達到約87%之平衡後，在70℃下使用濕碳酸氫鈉將反應混合物中和。反應混合物在低壓下之真空汽提獲得呈可流動液體之具末端乙烯基之磺化聚矽氧。

實例3. 末端磺酸酯官能基聚有機矽氧烷(Mw ~ 30,000 g/mol)。

三頸500 mL燒瓶裝載有1,1,3,3四甲基二矽氧烷(M^H M^H )、α-甲基苯乙烯及鉑觸媒。將所得混合物在115℃下加熱48小時，同時在氮氣氛下攪拌。藉由¹ H NMR中聚矽氧氫化物峰之消失指示完全矽氫化。將所得混合物藉由置於150℃油浴上2小時真空汽提以去除未反應α甲基苯乙烯，此獲得芳基取代之二矽氧烷。

向此芳基取代之二矽氧烷中經30分鐘之時期逐滴添加氯磺酸，同時將混合物在室溫下攪拌。芳基取代之二矽氧烷與氯磺酸之莫耳比固定為1:4。將所得混合物再攪拌30分鐘。藉由¹ H NMR確定反應之完成，其中芳香族環之完全磺化係由對位取代之芳香族質子峰之消失指示。反應混合物在低壓下之真空汽提獲得33.0 g呈褐色黏稠油狀物之磺酸官能化二矽氧烷。

向8.3 gm磺酸官能化之二矽氧烷中添加468 gm八甲基四環矽氧烷(D₄ )並將混合物在室溫下攪拌。達到約87%之平衡後，在70℃下使用濕碳酸氫鈉將反應混合物中和。反應混合物在低壓下之真空汽提獲得呈高黏性膠狀物之末端磺化官能化之聚有機矽氧烷。

實例4. 單磺酸酯官能基聚有機矽氧烷(Mw ~ 12,000 g/mol，黏度＜ 1 Pa.s)。

向52 gm實例3之磺酸酯官能化之聚有機矽氧烷中添加250 gm八甲基四環矽氧烷(D4)、3.65 gm六甲基二矽氧烷(MM)及1.5 wt %濃硫酸(相對於混合物之總重量)，並將反應混合物於室溫下攪拌。達到約87%之平衡後，在70℃下使用濕碳酸氫鈉將反應混合物中和。反應混合物在低壓下之真空汽提獲得呈可流動液體之單磺化聚矽氧。

實例5. 具有末端乙烯基之磺酸酯官能基聚有機矽氧烷(Mw ~ 30,000 g/mol且黏度約5-10 Pa.s)。

向5 gm實例1中所獲得之磺酸官能基環四矽氧烷中添加414 gm八甲基四環矽氧烷(D4)及2.6 gm四甲基二乙烯基二矽氧烷(M^vi M^vi )，並向此反應混合物中添加1.5 wt %濃硫酸，並將反應混合物於室溫下攪拌。達到約87%之平衡後，在70℃下使用濕碳酸氫鈉及己烷作為稀釋劑將反應混合物中和。反應混合物在低壓下之真空汽提獲得呈可流動液體之具有末端乙烯基之磺化聚矽氧。

組合物：

大小在0.3 - 12微米有所變化之氧化鋁填充劑係自Sumitomo購得。大小在5至350 µm範圍內且具形態之氮化硼(BN)填充劑係自Momentive Performance Materials購得。

不可固化、潤滑脂型導熱組合物係藉由將離子改質潤濕劑分子及填充劑在thinky-planetary混合器中在2000 rpm下混合30秒來調配。滲出研究係藉由將調配物置於70℃下24小時以驗證填充劑之任何沉降來實施。觸變性行為係藉由在可變rpm下使用布氏黏度計量測來研究。導熱率(T/C, W/mK)資料係使用TP 500 S熱盤儀器測定。

導熱可固化組合物係藉由將乙烯基樹脂、離子改質潤濕劑、氫化物交聯劑、擴鏈劑、鉑觸媒及觸媒抑制劑在thinky-planetary混合器在2000 rpm下混合30秒來調配。表1中所鑑別之組合物採用實例2之離子改質潤濕劑。向此混合物中逐步添加具有不同大小及形態之可變填充劑且在每一步驟中使用thinky-planetary混合器在2000 rpm下混合30秒長摻和。滲出研究係藉由將調配物置於70℃下24小時以驗證填充劑之任何沉降來實施。將組合物且然後於150℃下固化，以獲得彈性片材。固化係在壓縮模製上在14 psi之壓力下實施。伸長率係在Instron上使用DIN 53504 2S方法量測。T/C或導熱率資料係使用TP 500 S熱盤儀器測定。
表1 -不可固化潤滑脂試樣之填充劑負載對導熱率
*球狀形態
**片狀形態
#團聚物形態
表2：熱可固化調配物之伸長率改良：相對分佈
*球狀形態
**片狀形態
#團聚物形態

* 粒徑在0.5至12 µm範圍內之複數種氧化鋁及粒徑在5至65 µm範圍內之複數種氮化硼。

上文所闡述者包括本說明書之實例。當然，出於闡述本說明書之目的，不可能闡述組分或方法之每個可想到之組合，但熟習此項技術者可認識到，本說明之許多其他組合及排列係可能的。因此，本說明意欲囊括在隨附申請專利範圍之精神及範圍內之所有該等替代、修改及變化。此外，在實施方式或申請專利範圍中使用術語「包括」之範圍內，此術語意欲以類似於術語「包含」在「包含」用作申請專利範圍中之過渡詞時所解釋之意義的方式為包含性。

以上說明鑑別包含離子改質矽氧烷之組合物的各種、非限制性實施例。熟習此項技術者及可製作及使用本發明者可進行修改。所揭示實施例僅用於說明性目的且並不意欲限制本發明之範圍或申請專利範圍中所闡述之標的物。

Claims

一種組合物，其包含： (A) 離子官能化矽氧烷(I)，其由下式之化合物代表： M¹ _a M² _b M³ _c D¹ _d D² _e D³ _f T¹ _g T² _h T³ _i Q_j . (I) 其中： M¹ = R¹ R² R³ SiO_1/2 M² = R⁴ R⁵ R⁶ SiO_1/2 M³ = R⁷ R⁸ R⁹ SiO_1/2 D¹ = R¹⁰ R¹¹ SiO_2/2 D² = R¹² R¹³ SiO_2/2 D³ = R¹⁴ R¹⁵ SiO_2/2 T¹ = R¹⁶ SiO_3/2 T² = R¹⁷ SiO_3/2 T³ = R¹⁸ SiO_3/2 Q = SiO_4/2 R¹ 、R² 、R³ 、R⁵ 、R⁶ 、R⁸ 、R⁹ 、R¹⁰ 、R¹¹ 、R¹³ 、R¹⁵ 、R¹⁶ 係具有1至60個碳原子之經取代或未經取代之含脂肪族、脂環族或芳香族之烴，其視情況含有一或多個雜原子； R⁴ 、R¹² 及R¹⁷ 獨立地選自(i) 具有式(II)之具離子對之單價基團，或(ii) 具有式(III)之兩性離子，其中式(II)係如下： A-I^x− M_m ^y+ (II) 其中A係具有至少一個間隔原子之間隔基團，其選自二價烴或烴氧基；I係選自以下之離子基團：磺酸根基(-SO₃ ⁻ )、硫酸根基(-OSO₃ ⁻ )、羧酸根基(-COO⁻ )、膦酸根基(-PO₃ ²⁻ )及磷酸根基(-OPO₃ ²⁻ )；M係選自氫或獨立地選自以下之陽離子：鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬、稀土金屬、金屬、金屬錯合物、四級銨、及鏻基團、烴陽離子、烷基陽離子、有機陽離子及陽離子聚合物；式(III)係如下： R’-NT_a ⁺ -R’’-I⁻ (III) 其中R’係含有1至約60個碳原子之二價烴基團， R’’係含有2至約60個碳原子、特定地2至約8個碳原子且更特定地2至約4個碳原子之二價烴基團；且，I係選自以下之離子基團：磺酸根基-SO₃ ⁻ 、硫酸根基-OSO₃ ⁻ 、羧酸根基-COO⁻ 、膦酸根基-PO₃ ²⁻ 及磷酸根基-OPO₃ ²⁻ ；T獨立地選自氫、具有1至60個碳原子之脂肪族基團、具有6至60個碳原子之脂環族基團或具有6至60個碳原子之芳香族基團；a係1或2； n及y獨立地係1至6且x係n與y之乘積 R⁷ 、R¹⁴ 及R¹⁸ 獨立地選自氫、OR²⁰ 或不飽和單價烴，該不飽和單價烴視情況含有一或多個雜原子或一個雜原子，例如氧、氮、硫，或含有有機矽烷基團；其中R²⁰ 係選自氫、具有1至60個碳原子之經取代或未經取代之含脂肪族、脂環族或芳香族之烴，且下標a、b、c、d、e、f、g、h、i、j為零或正數且受到以下限制：2≤ a+b+c+d+e+f+g+h+i+j ≤ 1000，b+e+h ＞0且c+f+i ≥0；及 (B) (i) 第一填充劑，及(ii) 第二填充劑，其中該第一填充劑及/或該第二填充劑中之至少一者包含在粒徑及/或形態方面彼此不同之複數種填充劑類型。
如請求項1之組合物，其中該等第一及第二填充劑獨立地選自金屬氧化物填充劑及非氧化物填充劑。
如請求項2之組合物，其中該非氧化物填充劑係選自金屬硼化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬矽化物、碳黑、石墨、石墨烯、膨脹石墨、碳纖維、或石墨纖維或其兩者或以上之組合。
如請求項1之組合物，其中該等第一及第二填充劑獨立地選自氧化鋁、氧化鎂、二氧化鈰、二氧化鉿、氧化鑭、氧化釹、氧化釤、氧化鐠、氧化釷、氧化鈾、氧化釔、氧化鋅、氧化鋯、氮氧化矽鋁、硼矽酸鹽玻璃、鈦酸鋇、碳化矽、二氧化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、氮化硼、氮化矽、氮化鋁、氮化鈦、氮化鋯、硼化鋯、二硼化鈦、十二硼化鋁、重晶石、硫酸鋇、石棉、重晶石、矽藻土、長石、石膏、海泡石-山軟木石群、高嶺土、雲母、霞石正長岩、珍珠岩、葉蠟石、蒙脫石、滑石、蛭石、沸石、方解石、碳酸鈣、矽灰石、偏矽酸鈣、黏土、矽酸鋁、矽酸鎂鋁、水合氧化鋁(hydrated alumina, hydrated aluminum oxide)、二氧化矽(silica, silicon dioxide)、二氧化鈦、玻璃纖維、玻璃薄片、脫層型黏土、或其他高縱橫比纖維、棒狀物或薄片、氧化鈦、石墨、石墨烯、鋁粉末、銅粉末、青銅粉末、黃銅粉末、碳纖維或晶須、石墨、碳奈米管、氮化硼奈米片材、氧化鋅奈米管或其兩者或以上之組合。
如請求項1之組合物，其中該複數種填充劑類型獨立地具有約0.3微米至約350微米之平均粒徑，該複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑。
如請求項1之組合物，其中該複數種填充劑類型具有彼此不同之形態，該形態係選自球狀、片狀、團聚物、球狀團聚物及石墨狀。
如請求項1之組合物，其中該第一填充劑係選自氧化鋁，且該第二填充劑係選自氮化硼。
如請求項7之組合物，其中該氧化鋁包含複數種填充劑類型。
如請求項8之組合物，其中該複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑。
如請求項8之組合物，其中該複數種填充劑類型具有彼此不同之形態。
如請求項7之組合物，其中該氧化鋁及該氮化硼各自包含複數種填充劑類型。
如請求項1之組合物，其中該第一填充劑係選自金屬氧化物，且該第二填充劑係選自非氧化物填充劑。
如請求項12之組合物，其中該第一填充劑之該複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑，且該第二填充劑之該複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑。
如請求項12之組合物，其中該第一填充劑之該複數種填充劑類型具有彼此不同之平均粒徑，且該第二填充劑之該複數種填充劑類型具有彼此不同之形態。
如請求項14之組合物，其中該第二填充劑之該複數種填充劑類型係選自片狀氮化硼及氮化硼之團聚物。
如請求項1之組合物，其包含約10 vol. %至約90 vol. %之該第一填充劑及約90 vol. %至約10 vol. %之該第二填充劑。
如請求項1之組合物，其中該等填充劑經選自以下之表面官能化劑處理：烷氧基矽烷、烷丙烯醯氧基矽烷、乙烯基矽烷、鹵代矽烷(例如，氯矽烷)、巰基矽烷、經封端巰基矽烷、硫代羧酸酯矽烷、鈦酸鹽、鋯酸鹽或其兩者或以上之組合。
如請求項1之組合物，其中該二價烴基團A係選自伸烷基、伸芳基、伸芳烷基、脂環族基團或烴氧基。
如請求項18之組合物，其中式(II)中之A之該二價烴基團係選自(i)式-(CHR⁴⁵ )_q -之伸烷基，其中q具有2至20之值，且R⁴⁵ 係氫或1至20個碳原子之二價烴；(ii)選自由-(CH₂ )_l C₆ H₄ (CH₂ )_k -、-CH₂ CH(CH₃ )(CH₂ )_k C₆ H₄ -、-(CH₂ )_k C₅ H₄ -組成之群之伸芳基，其中l具有1至20之值，且k具有0至10之值。
如請求項1之組合物，其中M係獨立地選自以下之陽離子：Li、Na、K、Cs、Mg、Ca、Ba、Zn、Cu、Fe、Ni、Ga、Al、Mn、Cr、Ag、Au、Pt、Pd、Ru及Rh。
如請求項1之組合物，其中R⁷ 、R¹⁴ 及R¹⁸ 獨立地選自式(IV)至(VIII)之基團(IV)(V)(VI)(VII)；及(VIII) 其中R²¹ 、R²⁶ 、R²⁹ 、R³⁰ 、R³³ 、R³⁴ 、R⁴⁰ 獨立地選自-H、-OH、烷基、烯基、環烷基、芳基及具有1至60個碳原子之脂肪族/芳香族單價烴；下標n係0或正整數且具有在0至6範圍內之值，下標o係正整數且具有在1至6範圍內之值；且 R²⁰ 、R²² 、R²³ 、R²⁴ 、R²⁵ 、R²⁷ 、R²⁸ 、R³¹ 、R³² 、R³⁵ 、R³⁶ 、R³⁷ 、R³⁸ 、R³⁹ 、R⁴¹ 、R⁴² 、R⁴³ 、R⁴⁴ 獨立地選自具有1至60個碳原子之脂肪族/芳香族單價烴。
如請求項1之組合物，其中該離子改質矽氧烷(A)具有約6000至約35000 g/mol之重量平均分子量(Mw)。
如請求項1之組合物，其中該離子改質矽氧烷(A)具有約0.01 Pa.s至約45 Pa.s之黏度。
如請求項1之組合物，其中該離子改質矽氧烷(A)具有0.2至1離子性/100個矽氧烷(Si-O)單元。
如請求項1之組合物，其進一步包含(i) 包含至少一個烯基官能基之有機聚矽氧烷；及/或(ii) 包含至少一個Si-H基團之有機聚矽氧烷。
如請求項1之組合物，其包含加成觸媒、縮合固化觸媒、抑制劑、黏著促進劑、稀釋劑、熱穩定劑或其兩者或以上之組合。
如請求項1之組合物，其中調配物之導熱率介於2 W/mk至14 w /mk之間。
如請求項1之組合物，其中該組合物具有約10至約90之蕭氏E (Shore E)硬度。
如請求項1之組合物，其具有約10%至約60%之伸長率。
如請求項1之組合物，其呈潤滑脂、灌封劑、間隙填充劑、密封劑、黏著劑或凝膠之形式。
一種物品，其包含設置於該物品之表面之至少一部分上之如請求項1之組合物。
如請求項31之物品，其中該物品包含多個層，且該組合物係設置於位於該等層之至少兩者之間之表面上。
如請求項31之物品，其中該物品係電子物品、汽車物品、家用電器物品、智慧家電物品、通信物品、保健物品、個人護理物品、農業物品、模製物品、圬工表面、紡織品材料、家庭護理材料。
如請求項31之物品，其中該物品包含發光裝置、電腦裝置、堆疊晶粒、行動電話、平板電腦、倒裝晶片封裝、混合記憶體立方體、觸控螢幕、Wi-Fi裝置、汽車技術hifi系統、穿矽導通孔裝置及音頻系統，用於太陽能加熱之加熱中之熱管與水槽之間之接頭中，用於燃料電池及風力發電機中，用於電腦晶片、遊戲控制台、資料傳輸裝置之製造中，用於光裝置、電池組中，用於外殼、冷卻器、熱交換裝置、電線、電纜、加熱電線、冷凍機、洗碗機、空氣調節機、蓄能器、變壓器、雷射、功能性服裝、汽車座椅、醫療裝置、防火、電動馬達、飛機及火車中，用作用於3D列印材料之細絲、藥物遞送系統、經皮貼劑、傷口癒合貼劑、傷口敷料貼劑、用於瘢痕減少之貼劑、經皮離子電滲、用於組織工程之支架、抗菌裝置、傷口管理裝置、眼科裝置、生物插入物、義肢、人體植入物、油漆、結構塗層、圬工塗層、或船舶塗層、種子包衣、超級撒布機或控制釋放肥料。
一種製備如請求項31之物品的方法，其包含在壓力下分配該組合物或模版印刷或網版印刷或噴墨印刷或3D列印。
如請求項35之方法，其中該組合物之厚度為0.01 mm至15 cm。