力学性能优异的双组份高导热灌封胶及其制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103834352 A (43)申请公布日 2014.06.04 CN 103834352 A (21)申请号 201410066443.0 (22)申请日 2014.02.26 C09J 183/04(2006.01) C09J 183/07(2006.01) C09J 183/05(2006.01) C09J 11/04(2006.01) C09K 3/10(2006.01) (71)申请人 北京天山新材料技术股份有限公司 地址 100041 北京市石景山区八大处高科技 园区中园路 7 号 (72)发明人 王吉 刘贵培 (54) 发明名称 力学性能优异的双组份高导。

2、热灌封胶及其制 备方法 (57) 摘要 本发明是一种力学性能优异的双组份高导热 灌封胶及其制备方法， 该灌封胶包括质量混合比 为 1 ： 1 的 A、 B 两个组分 ； 组分 A 按重量份计为聚 有机硅氧烷100-120份 ； 单封端乙烯基硅油15-45 份 ； 催化剂 0.1-5 份 ； 导热填料 200-1200 份 ； 组 分 B 按重量份计为聚有机硅氧烷 100 份 ； 含氢聚 硅氧烷 10-40 份 ； 端氢基聚硅氧烷 5-25 份 ； 抑制 剂 0.05-1 份 ； 导热填料 200-1200 份。本发明选 择球形导热填料， 通过粒径复配在不影响流动性 的前提下增加了导热填料的填充。

3、量， 获得较高的 导热性能 ； 在体系中添加单封端乙烯基硅油和端 氢基聚硅氧烷， 通过改变二者的含量， 可以对力学 性能 （硬度、 断裂伸长率） 进行调节， 进而提高抗冲 击、 抗开裂等性能， 最终可以得到一种力学性能优 异的高导热灌封胶。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103834352 A CN 103834352 A 1/2 页 2 1. 一种力学性能优异的双组份高导热灌封胶， 其特征在于， 所述灌封胶包括质量混合 比为 1 ： 1 的 A、 B。

4、 两个组分 ； 所述组分 A 按重量份计如下 ： A1. 聚有机硅氧烷 100-120 份 ； A2. 单封端乙烯基硅油 15-45 份 ； A3. 催化剂 0.1-5 份 ； A4. 导热填料 200-1200 份 ； 所述的 A1 的结构中至少有两个乙烯基与硅原子相连， 25时粘度为 100-10000mpa s， 乙烯基含量为 0.1%-8.0% ； 所述的乙烯基可位于分子链末端、 分子链中间或分子链末端和中间同时存在 ； 所述的 A2在 25时粘度为 100-5000mpas， 乙烯基含量为 0.05%-0.8% ； 所述的乙烯基位于分子链的一个末端， 另一个末端为甲基或羟基 ； 所述。

5、的 A3 组分为 Pt 络合物， 配体为 1,3- 二乙烯基四甲基二硅氧烷， Pt 的含量为 5-2000ppm ； 所述的 A4选用氧化铝、 硅微粉、 氮化铝、 氮化硼和碳化硅中至少一种或几种的组合 ； 所述组分 B 按重量份计如下 ： B1. 聚有机硅氧烷 100 份 ； B2. 含氢聚硅氧烷 10-40 份 ； B3. 端氢基聚硅氧烷 5-25 份 ； B4. 抑制剂 0.05-1 份 ； B5. 导热填料 200-1200 份 ； 所述的 B1的结构中至少有两个乙烯基与硅原子相连， 25时粘度为 100-10000mpa s， 乙烯基含量为 0.1%-8.0% ； 所述的乙烯基可位于分。

6、子链末端、 分子链中间或分子链末端和中间同时存在 ； 所述的 B2在 25时粘度为 10-100mpas， 氢含量为 0.15%-1.6% ； 所述的含氢聚硅氧烷作为交联剂使用， 结构中至少要含有三个 SiH 基团， 位于分子链 中间 ； 所述的 B3在 25时粘度为 5-50mpas， 氢含量为 0.09%-0.19% ； 所述的端氢基聚硅氧烷作为扩链剂使用， 结构中含有两个 SiH 基团， 位于分子链两端 ； 所述的 B4选用 1,3,5,7- 四乙烯基 -1,3,5,7- 四甲基环四硅氧烷、 1- 乙炔基环己醇、 2- 甲基丁炔醇、 富马酸二乙酯或马来酸二烯丙酯中的至少一种 ； 所述的 。

7、B5选用氧化铝、 硅微粉、 氮化铝、 氮化硼和碳化硅中至少一种或几种的组合。 2. 如权利要求 1 所述的力学性能优异的双组份高导热灌封胶， 其特征在于， 所述导热 填料 A4和 B5形态为球形， 采用两种粒径进行复配， 其中小粒径范围在 0.2-20m， 大粒径范 围在 20-50m， 大小粒径的复配比例为 0.25-4 ： 1。 3. 制备如权利要求 1 或 2 所述双组份高导热灌封胶的方法， 其特征在于 ： 所述组分 A 的制备方法是 ： 将所述配比的 A1、 A2、 A3加入到行星搅拌釜中， 在真空度大 于 0.095MPa， 控温 50-60条件下搅拌 20min 混合均匀脱气泡， 。

8、然后将 A4组分加入到搅拌 釜中， 在真空度大于 0.095MPa 的条件下搅拌 60-90min ； 权 利 要 求 书 CN 103834352 A 2 2/2 页 3 所述组分 B 的制备方法是 ： 将所述配比的 B1、 B2、 B3、 B4加入到行星搅拌釜中， 在真空度 大于 0.095MPa， 控温 50-60条件下搅拌 20min 混合均匀脱气泡， 然后将 B5组分加入到搅 拌釜中， 在真空度大于 0.095MPa 的条件下搅拌 60-90min。 权 利 要 求 书 CN 103834352 A 3 1/4 页 4 力学性能优异的双组份高导热灌封胶及其制备方法 技术领域 0001。

9、 本发明涉及一种高导热灌封胶， 该灌封胶一方面通过不同粒径球形导热填料复 配， 在提高导热系数的同时尽量保证灌封胶的流动性， 另一方面添加单封端乙烯基硅油和 端氢基聚硅氧烷， 通过降低硬度获得优异的力学性能。 背景技术 0002 随着集成技术和组装技术的发展， 电子元件、 逻辑电路趋于密集化和小型化， 发热 量也相应增加， 若热量不能及时传导， 易形成局部高温， 进而可能损伤元器件、 组件。 同时为 了防止水分、 尘埃及有害气体对电子元器件的侵入， 减缓震动， 防止外力损伤元器件， 一种 导热性能良好、 力学性能优异的电子灌封胶需求越来越刻不容缓。 0003 加成型硅橡胶既可常温硫化又可加温硫。

10、化， 且硫化过程不释放低分子副产物， 同 时具有收缩率小、 深层硫化和交联结构易控等优点， 被公认为电子灌封胶的首选材料。未 填充的硅橡胶导热系数只有 0.2W/mK 左右， 目前提高硅橡胶导热性能的有效方法是填充 无机导热填料 （如氧化铝、 硅微粉、 氮化铝、 氮化硼、 碳化硅等） ， 但制备较高导热系数 （大于 1.0W/m K） 的硅橡胶需要添加大量的填料， 而填料填充量的增加会导致流动性的大大降低， 失去了灌封的意义。中国发明专利 200810219101.2 公开的一种电子用导热阻燃硅橡胶， 虽 然导热系数可以达到 1.5 2.5W/mK, 但粘度大于 20000mPas， 无法作为。

11、灌封胶使用。 中国另一发明专利 201110237351.0 公开的一种加成型高导热有机硅电子灌封胶导热系数 大于 1.0W/mK， 且具有良好的流动性， 可用于灌封， 但其力学性能还有待于提高， 大量导热 填料的填充在获得良好导热性能的同时会造成硬度增加和断裂伸长率的显著降低， 这样会 大大影响灌封胶的抗冲击和抗开裂等性能， 特别是高硬度和低断裂伸长率对于抵抗外来冲 击力和震动、 防止开裂都非常不利。 发明内容 0004 本发明的目的是克服使用一般导热填料填充量较大时造成的流动性降低问题， 选 择了球形导热填料， 并通过粒径复配在不影响流动性的前提下增加了导热填料的填充量， 来获得较高的导热。

12、性能 ； 同时通过单封端乙烯基硅油和端氢基聚硅氧烷的配合使用， 对灌 封胶的本体力学性能进行了优化提升。 0005 为了实现本发明的目的， 提出一种力学性能优异的双组份高导热灌封胶， 所述灌 封胶包括质量混合比为 1 ： 1 的 A、 B 两个组分 ； 所述组分 A 按重量份计如下 ： A1. 聚有机硅氧烷 100-120 份 ； A2. 单封端乙烯基硅油 15-45 份 ； A3. 催化剂 0.1-5 份 ； A4. 导热填料 200-1200 份 ； 所述的 A1 的结构中至少有两个乙烯基与硅原子相连， 25时粘度为 100-10000mpa s， 说 明 书 CN 103834352 A。

13、 4 2/4 页 5 乙烯基含量为0.1%-8.0%。 所述的乙烯基可位于分子链末端、 分子链中间或分子链末端和中 间同时存在 ； 所述的 A2在 25时粘度为 100-5000mpas， 乙烯基含量为 0.05%-0.8%。所述的乙烯 基位于分子链的一个末端， 另一个末端为甲基或羟基 ； 所述的 A3 组分为 Pt 络合物， 配体为 1,3- 二乙烯基四甲基二硅氧烷， Pt 的含量为 5-2000ppm ； 所述的 A4选用氧化铝、 硅微粉、 氮化铝、 氮化硼和碳化硅中至少一种或几种的组合 ； 所述组分 B 按重量份计如下 ： B1. 聚有机硅氧烷 100 份 ； B2. 含氢聚硅氧烷 10。

14、-40 份 ； B3. 端氢基聚硅氧烷 5-25 份 ； B4. 抑制剂 0.05-1 份 ； B5. 导热填料 200-1200 份 ； 所述的 B1的结构中至少有两个乙烯基与硅原子相连， 25时粘度为 100-10000mpa s， 乙烯基含量为0.1%-8.0%。 所述的乙烯基可位于分子链末端、 分子链中间或分子链末端和中 间同时存在 ； 所述的 B2在 25时粘度为 10-100mpas， 氢含量为 0.15%-1.6%。所述的含氢聚硅氧 烷作为交联剂使用， 结构中至少要含有三个 SiH 基团， 位于分子链中间 ； 所述的 B3在 25时粘度为 5-50mpas， 氢含量为 0.09%。

15、-0.19%。所述的端氢基聚硅 氧烷作为扩链剂使用， 结构中含有两个 SiH 基团， 位于分子链两端 ； 所述的 B4选用 1,3,5,7- 四乙烯基 -1,3,5,7- 四甲基环四硅氧烷、 1- 乙炔基环己醇、 2- 甲基丁炔醇、 富马酸二乙酯或马来酸二烯丙酯中的至少一种 ； 所述的 B5选用氧化铝、 硅微粉、 氮化铝、 氮化硼和碳化硅中至少一种或几种的组合。 0006 所述导热填料 A4和 B5形态为球形， 采用两种粒径进行复配， 其中小粒径范围在 0.2-20m， 大粒径范围在 20-50m， 大小粒径的复配比例为 0.25-4 ： 1。 0007 本发明还提出制备所述双组份高导热灌封胶。

16、的方法， 其中， 所述组分 A 的制备方法是 ： 将所述配比的 A1、 A2、 A3加入到行星搅拌釜中， 在真空度大 于 0.095MPa， 控温 50-60条件下搅拌 20min 混合均匀脱气泡， 然后将 A4组分加入到搅拌 釜中， 在真空度大于 0.095MPa 的条件下搅拌 60-90min ； 所述组分 B 的制备方法是 ： 将所述配比的 B1、 B2、 B3、 B4加入到行星搅拌釜中， 在真空度 大于 0.095MPa， 控温 50-60条件下搅拌 20min 混合均匀脱气泡， 然后将 B5组分加入到搅 拌釜中， 在真空度大于 0.095MPa 的条件下搅拌 60-90min。 00。

17、08 本发明的有益效果 ： 本发明首先选择球形导热填料， 通过粒径复配在不影响流动 性的前提下增加了导热填料的填充量， 获得较高的导热性能 ； 其次在体系中添加单封端乙 烯基硅油和端氢基聚硅氧烷， 通过改变二者的含量， 可以对力学性能 （硬度、 断裂伸长率） 进 行调节， 进而提高抗冲击、 抗开裂等性能， 最终可以得到一种力学性能优异的高导热灌封 胶。 具体实施方式 说 明 书 CN 103834352 A 5 3/4 页 6 0009 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 以下结合具体实施例， 对本发 明进一步详细说明。 0010 实施对比例 ： 组分 A 的制备方法是 ： 将 。

18、25时粘度为 200mpa s 的聚有机硅氧烷 145 份、 2000ppm 的 Pt络合物催化剂1份加入到行星搅拌釜中， 在真空度大于0.095MPa， 控温50-60条件下搅 拌 20min， 混合均匀脱气泡 ； 将平均粒径为 30m 和 7m 按比例 1 ： 1 复配的混合球形氧化 铝 300 份加入到搅拌釜中， 在真空度大于 0.095MPa 的条件下搅拌 60min， 最后可制得组分 A。 0011 组分 B 的制备方法是 ： 将 25时粘度为 200mpas 的聚有机硅氧烷 135 份、 氢含 量为0.25%的含氢聚硅氧烷10份、 1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基环。

19、四硅氧烷抑制剂 0.1份加入到行星搅拌釜中， 在真空度大于0.095MPa， 控温50-60条件下搅拌20min， 混合 均匀脱气泡 ； 将平均粒径为30m和7m按比例1 ： 1复配的混合球形氧化铝300份加入到 搅拌釜中， 在真空度大于 0.095MPa 的条件下搅拌 60min， 最后可制得组分 B。 0012 实施例 1 ： 组分 A 的制备方法是 ： 将 25时粘度为 200mpas 的聚有机硅氧烷 120 份、 25时粘 度为 1000mpas 的单封端乙烯基硅油 25 份、 2000ppm 的 Pt 络合物催化剂 1 份加入到行星 搅拌釜中， 在真空度大于 0.095MPa， 控温。

20、 50-60条件下搅拌 20min， 混合均匀脱气泡 ； 将平 均粒径为 30m 和 7m 按比例 1 ： 1 复配的混合球形氧化铝 300 份加入到搅拌釜中， 在真空 度大于 0.095MPa 的条件下搅拌 60min， 最后可制得组分 A。 0013 组分 B 的制备方法是 ： 将 25时粘度为 200mpas 的聚有机硅氧烷 100 份、 氢含 量为 0.25% 的含氢聚硅氧烷 30 份、 氢含量为 0.18% 的端氢基聚硅氧烷 15 份、 1,3,5,7- 四 乙烯基 -1,3,5,7- 四甲基环四硅氧烷抑制剂 0.1 份加入到行星搅拌釜中， 在真空度大于 0.095MPa， 控温 5。

21、0-60条件下搅拌 20min， 混合均匀脱气泡 ； 将平均粒径为 30m 和 7m 按比例1 ： 1复配的混合球形氧化铝300份加入到搅拌釜中， 在真空度大于0.095MPa的条件 下搅拌 60min， 最后可制得组分 B。 0014 实施例 2 ： 组分 A 的制备方法是 ： 将 25时粘度为 200mpas 的聚有机硅氧烷 105 份、 25时粘 度为 1000mpas 的单封端乙烯基硅油 40 份、 2000ppm 的 Pt 络合物催化剂 1 份加入到行星 搅拌釜中， 在真空度大于 0.095MPa， 控温 50-60条件下搅拌 20min， 混合均匀脱气泡 ； 将平 均粒径为 30m。

22、 和 7m 按比例 1 ： 1 复配的混合球形氧化铝 1000 份加入到搅拌釜中， 在真 空度大于 0.095MPa 的条件下搅拌 90min， 最后可制得组分 A。 0015 组分 B 的制备方法是 ： 将 25时粘度为 200mpas 的聚有机硅氧烷 100 份、 氢含 量为 0.25% 的含氢聚硅氧烷 15 份、 氢含量为 0.18% 的端氢基聚硅氧烷 30 份、 1,3,5,7- 四 乙烯基 -1,3,5,7- 四甲基环四硅氧烷抑制剂 0.1 份加入到行星搅拌釜中， 在真空度大于 0.095MPa， 控温 50-60条件下搅拌 20min， 混合均匀脱气泡 ； 将平均粒径为 30m 和。

23、 7m 按比例 1 ： 1 复配的混合球形氧化铝 1000 份加入到搅拌釜中， 在真空度大于 0.095MPa 的条 件下搅拌 90min， 最后可制得组分 B。 0016 将实施例 1、 实施例 2、 实施对比例中制备的 A 组分和 B 组分分别按质量比 1:1 进 行混合， 按 GB/T2794 测试混合粘度， 利用厚度约 2mm 左右的模具制备厚度约 2mm 的样片， 在 说 明 书 CN 103834352 A 6 4/4 页 7 120条件下固化 10min， 冷却至室温用专用裁刀裁成哑铃型， 按 GB/T531 测试硬度， 按 GB/ T528 测试拉伸强度和断裂伸长率， 按 GB。

24、/T3399 测试导热系数， 各项测试数据见表 1。 0017 测试结果表明 ： 单封端乙烯基硅油和端氢基聚硅氧烷对力学性能的改善非常明 显， 硬度降低同时断裂伸长率显著增加。 选择球形氧化铝填料有更高的填充量， 具有高导热 的同时仍然保持很好的流动性， 配合适当比例的单封端乙烯基硅油和端氢基聚硅氧烷可以 获得力学性能和导热性能都非常优异的灌封胶。 0018 表 1 以上所述的具体实施例， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步的详细 说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施例而已， 并不用于限制本发明， 凡在 本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护 范围之内。 说 明 书 CN 103834352 A 7 。