本發(fā)明屬于密封膠，具體涉及一種室溫固化高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著大規(guī)模集成電路和微封裝技術(shù)的發(fā)展，電子元器件和電子設(shè)備向薄、輕、小方向發(fā)展，電路中元器件的組裝密度越來(lái)越高，散熱成為一個(gè)突出的問(wèn)題，散熱在電子工業(yè)中是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。如果熱量來(lái)不及散除，將導(dǎo)致元器件工作溫度升高，直接影響到各種高精密設(shè)備的壽命和可靠性。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降10％；溫度升高50℃時(shí)的壽命只有溫度升高25℃時(shí)的1/6。

2、目前，電子元器件的散熱主要采用接觸傳導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn)有效散熱，常用的接觸方式有機(jī)械緊固和導(dǎo)熱膠粘接兩種方式。其中，導(dǎo)熱膠粘接是指通過(guò)導(dǎo)熱的膠粘劑粘接散熱片和電子元件，不會(huì)存在空隙，而且絕緣，固化后不會(huì)松動(dòng)、移動(dòng)。導(dǎo)熱膠的基體材料一般包括丙烯酸、聚氨酯、有機(jī)硅、環(huán)氧樹(shù)脂幾大類，其中有機(jī)硅具有很好的耐熱性、電氣絕緣性、耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，是制作導(dǎo)熱膠的較佳材料。

3、有機(jī)硅導(dǎo)熱膠一般以有機(jī)硅為基體，添加填充料、導(dǎo)熱材料等助劑混合而成，有機(jī)硅本身的導(dǎo)熱系數(shù)不高，需要通過(guò)導(dǎo)熱填料來(lái)提高整個(gè)導(dǎo)熱膠的導(dǎo)熱系數(shù)，但當(dāng)填料的添加量過(guò)大時(shí)，填料粒子之間容易發(fā)生團(tuán)聚，且體系粘度劇增，填料無(wú)法均勻分散在基體中，造成流動(dòng)加工性較差，導(dǎo)熱性能仍無(wú)法得到顯著提高。

4、專利cn109971415a公開(kāi)了一種高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑及其制備方法，該高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑，通過(guò)對(duì)導(dǎo)熱材料尺寸和形狀的精確調(diào)控，使粒狀碳化硅與氮化硼片層間形成有效橋接結(jié)構(gòu)，搭接成密實(shí)的導(dǎo)熱通路，然后利用石墨烯對(duì)其改性，使導(dǎo)熱通路表面形成一層石墨烯導(dǎo)熱層，進(jìn)一步提高了其導(dǎo)熱效果。其預(yù)先通過(guò)分散劑和偶聯(lián)劑將復(fù)合填料進(jìn)行改性，進(jìn)而提高分散性，但工藝較繁瑣，所得膠粘劑粘度大，需先將其預(yù)熱到40-50℃使其充分流動(dòng)，然后澆鑄到相關(guān)器件上，并進(jìn)行加熱固化，固化溫度100-110℃，限制了其應(yīng)用。

5、cn112442332a公開(kāi)了一種新型有機(jī)硅高導(dǎo)熱膠粘劑及其制備方法，膠粘劑按質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括聚硅氧烷5-50份；導(dǎo)熱填料20～85份；催化劑0.1～5份；交聯(lián)劑0.2～10份；除水劑0.1～3份。采用以分子量可控硅氧烷低聚物為基體，將金屬氧化物進(jìn)行特定比例的復(fù)配，使其與基體可反應(yīng)性基團(tuán)橋聯(lián)，促進(jìn)填料的均勻分散，所制備的新型有機(jī)硅高導(dǎo)熱膠粘劑具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和加工流動(dòng)性。但所述聚硅氧烷低聚物其化學(xué)性不穩(wěn)定，需要在一定條件下儲(chǔ)存，作為工業(yè)原料，其價(jià)格比α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷要貴較多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種室溫固化高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑，以常見(jiàn)工業(yè)原料α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷為基膠，通過(guò)添加少量自制的單端反應(yīng)型分散劑，可以高比例填充導(dǎo)熱填料，制得一種室溫固化高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑，本發(fā)明的膠粘劑填料與基膠充分融合，分散均勻，所制膠粘劑粘度低，室溫固化，具有優(yōu)異的加工流動(dòng)性、耐高低溫穩(wěn)定性、電絕緣性和高導(dǎo)熱性。

2、本發(fā)明為解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種室溫固化高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的組分：α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100份，單端反應(yīng)型分散劑3～8份，導(dǎo)熱填料850～1800份，多官能團(tuán)有機(jī)硅交聯(lián)劑5～15份，催化劑0.01～0.8份。

4、進(jìn)一步的，所述α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷的粘度為750～20000mpa·s。

5、優(yōu)選地，所述α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷的粘度為750～10000mpa·s。

6、更優(yōu)選地，所述α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷的粘度為1000～3000mpa·s。

7、上述技術(shù)方案中，所選的α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷的粘度適中，易于生產(chǎn)加工。

8、優(yōu)選地，所述單端反應(yīng)型分散劑由正丁基二甲基甲氧基硅烷、羥基硅油、端含氫硅油、乙烯基三甲氧基硅烷合成得到，其結(jié)構(gòu)式如下式(ⅰ)所示：

9、

10、其中，式(ⅰ)中，n為10～500的正整數(shù)，在常溫下的粘度為5～100mpa·s。

11、優(yōu)選地，所述單端反應(yīng)型分散劑的制備方法，包括如下步驟：

12、s1.將端含氫硅油加入到反應(yīng)釜中，抽真空，升溫至100～130℃加熱攪拌1～3h后，冷卻至室溫；

13、s2.將羥基硅油加入到反應(yīng)釜中，抽真空，升溫至100～130℃加熱攪拌1～3h后，冷卻至室溫；然后依次加入正丁基二甲基甲氧基硅烷、有機(jī)錫催化劑，于真空下攪拌0.5～1h；再加入步驟s1制得的端含氫硅油，于真空下繼續(xù)攪拌0.5～1h，然后加入乙烯基三甲氧硅烷和鈀催化劑，升溫至60～80℃繼續(xù)攪拌0.5～1h，冷卻至室溫，即得到所需的單端反應(yīng)型分散劑。

14、上述技術(shù)方案中，步驟s1的升溫是為了脫除含氫硅油中的水分和低分子揮發(fā)物質(zhì)，可以減少后續(xù)步驟副反應(yīng)的發(fā)生，并提高合成物的純度，提高高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑的穩(wěn)定性。

15、優(yōu)選地，所述正丁基二甲基甲氧基硅烷、羥基硅油、端含氫硅油、乙烯基三甲氧基硅烷的摩爾比為1：1：1：1；所述羥基硅油的羥基含量為4％～12％；所述端含氫硅油的氫含量為0.06％～0.25％。

16、上述技術(shù)方案中，按設(shè)計(jì)的摩爾比值1：1：1：1投入原料所制得的單端反應(yīng)型分散劑是最好的，制備過(guò)程中副反應(yīng)最少。

17、優(yōu)選地，所述抽真空后的真空度為-0.08～-0.1mpa。

18、優(yōu)選地，步驟s1中，升溫至120～130℃加熱攪拌2～3h后，冷卻至室溫。升溫后的溫度可以使原料熱處理充分脫除低分子雜質(zhì)，避免副反應(yīng)的發(fā)生。

19、優(yōu)選地，步驟s2中，將羥基硅油加入到反應(yīng)釜中，抽真空，升溫至120～130℃加熱攪拌2～3h后，冷卻至室溫。

20、優(yōu)選地，步驟s2中，加入乙烯基三甲氧硅烷和鈀催化劑，升溫至60～80℃繼續(xù)攪拌1h，冷卻至室溫。該步驟可以使原料加成反應(yīng)緩慢進(jìn)行，反應(yīng)充分。

21、優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱填料為氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化硼、氮化硅、氮化鋁粉體中的至少一種。

22、優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱填料包括大粒徑導(dǎo)熱填料、中粒徑導(dǎo)熱填料、小粒徑導(dǎo)熱填料；所述大粒徑導(dǎo)熱填料的顆粒尺寸為40～80μm；所述中粒徑導(dǎo)熱填料的顆粒尺寸為10～40μm；所述小粒徑導(dǎo)熱填料的顆粒尺寸為0.2～10μm。

23、優(yōu)選地，所述大粒徑導(dǎo)熱填料、中粒徑導(dǎo)熱填料和小粒徑導(dǎo)熱填料的質(zhì)量比為(2.5～5.5)∶(4.5～10)∶(0.5～2)。

24、更為優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱填料為球形氧化鋁。

25、優(yōu)選的，所述多官能團(tuán)有機(jī)硅交聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、己二胺基甲基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三甲氧基硅烷、n-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

26、優(yōu)選的，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、二辛酸二丁基錫、二甲氧基二丁基錫、二月桂酸二正辛基錫、辛酸亞錫中的至少一種。

27、本發(fā)明還提供一種上述的室溫固化高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑的制備方法，包括如下步驟：常溫下將α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、上述的單端反應(yīng)型分散劑和導(dǎo)熱填料混合，然后升溫至130～150℃，于真空條件下攪拌4～6h；降溫，然后在氮?dú)猸h(huán)境下加入多官能團(tuán)有機(jī)硅交聯(lián)劑、催化劑，繼續(xù)抽真空高速攪拌30～40min，混合均勻后，低速攪拌20～30min脫泡，制得室溫固化高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑。

28、優(yōu)選地，所述降溫為降溫至40℃以下；更為優(yōu)選地，為降溫至35℃以下。降溫可以避免初期縮合反應(yīng)激烈，體系粘度劇增。

29、優(yōu)選地，所述高速攪拌的轉(zhuǎn)速為25～30rpm；所述低速攪拌的轉(zhuǎn)速為5～10rpm。本發(fā)明所選的低速攪拌的轉(zhuǎn)速利于抽真空脫氣泡。

30、本發(fā)明具有如下有益效果：

31、本發(fā)明制得的單端反應(yīng)型分散劑具有有機(jī)硅直鏈和單端反應(yīng)性基團(tuán)，有利于導(dǎo)熱填料和液體硅橡膠融合，其與一般硅烷偶聯(lián)劑相比，更能提高填充物的分散性，大大降低膠粘劑體系的粘度，提高膠粘劑導(dǎo)熱性的同時(shí)，兼具優(yōu)異的施工流動(dòng)性。本發(fā)明的室溫固化高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑以常見(jiàn)工業(yè)原料α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷為基膠，添加少量自制的單端反應(yīng)型分散劑，可以促進(jìn)特定比例復(fù)配的導(dǎo)熱填料大量填充，與基膠充分融合，分散均勻；所制膠粘劑粘度低，可以室溫固化，具有優(yōu)異的加工流動(dòng)性、電絕緣性和高導(dǎo)熱性能，在冷熱沖擊和高溫老化下，熱阻變化率較小，具有很好的耐高低溫穩(wěn)定性，同時(shí)力學(xué)性能良好。本發(fā)明制備室溫固化高導(dǎo)熱有機(jī)硅膠粘劑的方法簡(jiǎn)單，使用方便，滿足我國(guó)電子工業(yè)快速發(fā)展的需求，具有廣闊的市場(chǎng)前景和積極的社會(huì)影響。