[发明专利]一种高导热有机硅灌封胶组合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导热有机硅灌封胶组合物及其应用，特别是高导热的双组份有机硅灌封胶组合物，其特别适用于电子电器方面的灌封应用。

背景技术

绝缘性导热有机硅材料不但克服了传统的解决电子设备散热方法的缺点，如在发热体与散热体之间垫一层绝缘的介质作为导热材料(如云母、氧化铍陶瓷等)所存在的导热性能差、机械性能低、价格高等缺点，而且具有良好的导热性、耐高低温、高弹性、优异的绝缘性，且轻质、易加工成型和抗疲劳性能优良等特点，对于提高电气及电子器件的精度和寿命具有重要意义，已成为现代电气、电子集成技术和电器封装等迫切需要研制的材料。

绝缘性导热有机硅材料是通过有机硅材料和导热性绝缘无机物粉体的复合，而赋予其高分子材料以导热特性的，其导热性能取决于有机硅基体和导热填充粉体的协同作用。当填充量较小时，填料粒子间没有接触，对体系导热性贡献不大。但当填充量达到一个临界点时，粒子间相互接触形成链状和网络的热流传输结构，从而提高复合体系的导热性。

高品质的导热填充粉体是制备高导热性材料的关键，通常应该具有以下三种特点：(1)高导热系数；(2)在高分子基体中的添加量大，同时不影响其加工或施工性，以及材料的机械性能；(3)在高分子基体中具有高堆积密度。

美国专利US2006/0135687A1采用球形氧化铝作为导热填料，与三硅氧烷基单封端的有机硅树脂混合，在催化剂存在下，制备高温硫化的硅橡胶，其热导率可达3W/m·K以上。球形氧化铝具有添加量高、在树脂中堆积密度高的优点，但由于制备工艺复杂，其价格昂贵，极大限制其应用范围。

美国专利US4584336采用具有高导热系数的氮化硅粉体、以及氮化硅与氧化锌、氧化铝的复合粉体，制备导热性室温硫化硅橡胶材料。与单独添加氧化铝相比，在获得相同热导率的情况下，可以减少其填料用量。虽然添加氮化硅、氮化铝和氮化硼这些高导热性粉体，可以有效降低粉体用量，但这类粉体具有高表面极性，与有机硅树脂相容性差，于树脂中难分散，且在混炼或者混合过程中材料的粘度显著上升，影响其加工工艺。另外，这类粉体价格昂贵，也限制其广泛应用。

中国专利CN1136258C采用至少两组平均粒径差别很大的氧化铝颗粒，第一组平均粒径为10～40μm，而第二组直径小于5μm，以增加粉体在树脂中的密实度，用于制备其热导率达到甚至超过1.2W/m·K，断裂伸长率大于30％的高导热硅氧烷弹性体。

不少研究通过对氧化铝表面进行有机化处理，以增大氧化铝粉体的填充量，从而达到提高有机硅复合材料的热导率，如文献“表面处理剂对Al₂O₃填充硅橡胶导热性能的影响”(有机硅材料，2009，23-3：140～143)，考察了5种表面处理剂六甲基二硅氮烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯对Al₂O₃充硅橡胶性能的影响。结果发现，这五种表面处理剂均能提高硅橡胶的热导率及拉伸强度，其中A-172的效果最好，添加A-172后样品的热导为0.61W/m·K，比未加表面处理剂时的0.546W/m·K，提高了12.7％。

中国专利CN101151327A采用具有长链有机硅氧烷的三烷基硅氧烷，处理氧化铝粉体表面，结果表明，所制备的导热硅橡胶材料，与未处理的氧化铝填料相比，在相同氧化铝添加量下，其门尼粘度下降60％以上，而拉伸强度增加约30％。

上述处理氧化铝有机化途径在一定程度上可以降低有机硅材料的加工粘度，提高其在树脂中的添加量，但依然存在以下不足：(1)小分子量的偶联剂，由于有机分子链段短，对无机粉体表面的包覆效果有限；(2)有机硅长链利于对粉体表面的包覆，且与树脂之间有良好的相容性，但也会与树脂的分子链段之间形成缠绕，特别是当粉体填充量较大时，在一定程度上，通过粉体颗粒的桥连作用，将树脂分子链段物理交联起来，从而增大其导热有机硅混合物的粘度，影响其施工工艺。

导热有机硅灌封胶要求具有高热导率和低粘度，前者保证能有效传递热量，而后者能确保灌封胶能良好的进入施胶位置，特别是较细窄的施胶处，以及保证胶对基材的良好浸润。通过增加氧化铝粉体的填充量可提高所获得的有机硅材料的热导率，但这反过来又会导致有机硅混合物粘度的增大。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在保证有机硅灌封胶低粘度的前提下，仍能实现高的氧化铝添加量的高导热有机硅灌封胶组合物及其应用。