CN110240888A - 一种双组份缩合型导热硅凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双组份缩合型导热硅凝胶及其制备方法，包括以下重量份数的组分：A组分：α，ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷35～60份；硅微粉40～60份；含锌化合物0.5～5份；催化剂0.03～0.1份；B组分：烷氧基封端聚二甲基硅氧烷30～55份；硅微粉40～60份；交联剂2～10份；偶联剂1～5份。本发明在配方中使用了含锌化合物，实现硅凝胶的深层固化，与添加水、沉淀白炭黑和甘油有机磷酸盐相比，综合性能更优，并且，本发明中的导热硅凝胶在使用时对混合设备计量精度要求不高、操作简便，保证混合后的硅凝胶性能稳定，适合自动线连续化大生产。

Description

一种双组份缩合型导热硅凝胶及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种双组份缩合型导热硅凝胶及其制备方法。

背景技术

有机硅凝胶为交联密度较低的一种固液共存的冻状材料，具有柔韧性高、粘附力强、冲击吸收性好、内部应力非常小等优点，广泛地用于电子电器、医疗、传感器、汽车等领域。

根据有机硅凝胶的固化机理，可将其分为缩合型有机硅凝胶和加成型有机硅凝胶两类。目前，市场上大部分硅凝胶产品为双组份加成型，该种硅凝胶产品包含A组分和B组分，其混合比例为质量比1：1；但由于加成型硅凝胶所用铂金催化剂对含有N、P、S的有机物和含Sn、Ph、Hg、Bi、As等重金属离子的化合物易中毒，且对偶联剂的选择具有一定的局限性，因此，在某些场合无法应用。缩合型硅凝胶的A组分和B组份混合比例为质量比10：1，在用机器点胶时，由于齿轮泵或螺杆泵因为受到不同的压力或行进不同的距离，因此，对混合设备计量精度要求高，且混合比例易出现波动，两组份的质量无法准确匹配，进而导致硅凝胶的各项性能不稳定，甚至出现不固化的现象；并且，B组分多为易燃液体，对生产、运输和储存造成较大的危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双组份缩合型导热硅凝胶及其制备方法，本发明中的双组份缩合型导热硅凝胶两组份混合比例调整为质量比1:1，对混合设备计量精度要求不高，可保证混合后硅凝胶的性能稳定，适合现代工业连续化大生产；并且缩合型体系对偶联剂的选择没有限制，可以实现对多种底材的良好粘接。

本发明提供一种双组份缩合型导热硅凝胶，包括以下重量份数的组分：

A组分：

B组分：

所述A组分和B组分的质量比为1：(0.9～1.1)。

优选的，所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃时的粘度为500～1500mPa·s；

所述烷氧基封端聚二甲基硅氧烷在25℃时的粘度为1000～2000mPa·s。

优选的，所述A组分中的硅微粉的粒径为5～20μm；

所述A组分中的硅微粉的重量份数为40～50份。

优选的，所述含锌化合物为氧化锌、碳酸锌、硫酸锌和氯化锌中的一种或几种；

所述含锌化合物的重量份数为1～3.5份。

优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡、二辛癸酸二甲基锡和二丁基二乙酸锡中的一种或几种；

所述催化剂的重量份数为0.05～0.07份。

优选的，所述烷氧基封端聚二甲基硅氧烷为α，ω-二甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-三甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-二乙氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-三乙氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-三甲氧基硅基乙基封端聚二甲基硅氧烷和α，ω-三乙氧基硅基乙基封端聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；

所述烷氧基封端聚二甲基硅氧烷的重量份数为40～50份。

优选的，所述B组分中的硅微粉的粒径为5～20μm；

所述B组分中的硅微粉的重量份数为45～55份。

优选的，所述交联剂为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、四乙氧基硅烷水解物、1,6-双(三甲氧基硅基)乙烷、1,6-双(三甲氧基硅基)乙烷、聚甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种；

所述交联剂的重量份数为2～10份。

优选的，所述偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中一种或几种；

所述偶联剂的重量份数为1～3份。

本发明提供一种双组份缩合型导热硅凝胶的制备方法，包括以下步骤：

A组分的制备：

以重量份数计，将35～60份α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和40～60份硅微粉在100～150℃下进行搅拌，保持真空度在0.05～0.15MPa，转速为200～500r/min，搅拌30～80min；

将物料温度降至50℃以下，加入0.5～5份含锌化合物，真空搅拌5～20min；

加入0.03～0.1份催化剂，真空搅拌10～30min，获得A组分。

B组分制备：

以重量份数计，将30～55份烷氧基封端聚二甲基硅氧烷和40～60份硅微粉在100～150℃下进行搅拌，保持真空度在0.05～0.15MPa，转速为200～500r/min，搅拌30～80min；

将物料温度降至50℃以下，加入2～10份交联剂，真空搅拌5～20min；

加入1～5份偶联剂，真空搅拌10～30min，获得B组分；

所述A组分和B组分的质量比为1:(0.9～1.1)。

本发明提供了一种双组份缩合型导热硅凝胶，包括以下重量份数的组分：A组分：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷35～60份；硅微粉40～60份；含锌化合物0.5～5份；催化剂0.03～0.1份；B组分：烷氧基封端聚二甲基硅氧烷30～55份；硅微粉40～60份；交联剂2～10份；偶联剂1～5份。本发明在配方中使用了含锌化合物，实现硅凝胶的深层固化，与添加水、沉淀白炭黑和甘油有机磷酸盐相比，综合性能更优(水可使绝缘性能下降、白炭黑会降低流平性、甘油有机磷酸盐跟硅氧烷相容性差易分散不均)，并且，本发明中的导热硅凝胶在使用时对混合设备计量精度要求不高、操作简便，保证混合后的硅凝胶性能稳定，适合自动线连续化大生产。

具体实施方式

本发明提供了一种双组份缩合型导热硅凝胶，包括以下重量份数的组分：

A组分：

B组分：

所述A组分和B组分的质量比为1：(0.9～1.1)。

在本发明中，所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃时的粘度优选为500～1500mPa·s，更优选为800～1200mPa·s，最优选为1000～1100mPa·s；所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的重量份数优选为35～60份，更优选为45～55份，具体的，可以是45份、50份或55份。

所述A组分中硅微粉的粒径优选为5～20μm，更优选为10～15μm，具体的，可以是5μm或10μm；所述A组分中硅微粉的重量份数优选为40～60份，更优选为40～50份，具体的，可以是43份、45份或50份。

所述含锌化合物优选为氧化锌、碳酸锌、硫酸锌和氯化锌中的一种或几种；所述含锌化合物的重量份数优选为0.5～5份，更优选为1～4份，最优选为2～3份，具体的，可以是1份、3份或5份。

所述催化剂优选为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡、二辛癸酸二甲基锡和二丁基二乙酸锡中的一种或几种；所述催化剂的重量份数优选为0.03～0.1份，更优选为0.05～0.08份，具体的，可以是0.05份、0.07份或0.1份。

所述烷氧基封端聚二甲基硅氧烷为α，ω-二甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-三甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-二乙氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-三乙氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-三甲氧基硅基乙基封端聚二甲基硅氧烷和α，ω-三乙氧基硅基乙基封端聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；所述烷氧基封端聚二甲基硅氧烷的重量份数优选为30～55份，更优选为35～50份，最优选为40～45份，具体的，可以是40份、42份或46份。

所述B组分中的硅微粉的粒径优选为5～20μm，更优选为10～15μm，具体的，可以是5μm或10μm；所述B组分中硅微粉的重量份数优选为40～60份，更优选为45～55份，具体的，可以是46份、51份或55份。

所述交联剂优选为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、四乙氧基硅烷水解物、1,6-双(三甲氧基硅基)乙烷、1,6-双(三甲氧基硅基)乙烷、聚甲基三乙氧基硅烷(3#防水剂)中的一种或几种；所述交联剂的重量份数优选为2～10份，更优选为2～8份。

所述偶联剂优选为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中一种或几种；所述偶联剂的重量份数优选为1～3份。

在本发明中，所述A组分和B组分的质量比优选为1：(0.9～1.1)，更优选为1:1。

本发明还提供了一种双组份缩合型导热硅凝胶的制备方法，包括以下步骤：

A组分的制备：

以重量份数计，将35～60份α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和40～60份硅微粉在100～150℃下进行搅拌，保持真空度在0.05～0.15MPa，转速为200～500r/min，搅拌30～80min；

将物料温度降至50℃以下，加入0.5～5份含锌化合物，真空搅拌5～20min；

加入0.03～0.1份催化剂，真空搅拌10～30min，获得A组分。

B组分制备：

以重量份数计，将30～55份烷氧基封端聚二甲基硅氧烷和40～60份硅微粉在100～150℃下进行搅拌，保持真空度在0.05～0.15MPa，转速为200～500r/min，搅拌30～80min；

将物料温度降至50℃以下，加入2～10份交联剂，真空搅拌5～20min；

加入1～5份偶联剂，真空搅拌10～30min，获得B组分；

所述A组分和B组分的质量比为1:(0.9～1.1)。

具体的，所述A组分可以按照以下步骤制备得到：

将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和硅微粉在110～120℃下进行搅拌，保持真空度在0.095MPa，转速为300～400r/min，搅拌50～60min；

将物料温度降至50℃以下，加入含锌化合物，真空搅拌10～15min；

加入催化剂，真空搅拌20～25min，获得A组分。

所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、硅微粉、含锌化合物和催化剂的种类与用量与上文中α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、硅微粉、含锌化合物和催化剂的种类与用量一致，在此不再赘述。

所述B组分可按照以下步骤制备得到：

以重量份数计，将烷氧基封端聚二甲基硅氧烷和硅微粉在110～120℃下进行搅拌，保持真空度在0.095MPa，转速为300～400r/min，搅拌50～60min；

将物料温度降至50℃以下，加入交联剂，真空搅拌10～15min；

加入偶联剂，真空搅拌20～25min，获得B组分；

所述烷氧基封端聚二甲基硅氧烷、硅微粉、交联剂和偶联剂的种类和用量与上文中烷氧基封端聚二甲基硅氧烷、硅微粉、交联剂和偶联剂的种类和用量一致，在此不再赘述。

得到A组分和B组分之后，在使用时，将A组分和B组分按质量比1：(0.9～1.1)混合即可，优选为1:1混合。

与其他现有的A、B组分配比相比，本发明中1:1比例的制备中，值得注意的是，在A组分和B组分制备之初，均需将主要原料升温抽真空，即在100～150℃下，保持真空度在0.05～0.15MPa搅拌，其目的是为了排出主要原料中的水分，以改善产品的储存期，因为A组分如果有水，可能会在催化剂的催化作用下使得二羟基聚二甲基硅氧烷缓慢降解，使得产品固化速度变慢；B组分如果有水，会使交联剂和偶联剂水解交联，使得产品无法完全固化。这两种情形均会严重影响产品的储存期和性能。

本发明提供了一种双组份缩合型导热硅凝胶，包括以下重量份数的组分：A组分：α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷35～60份；硅微粉40～60份；含锌化合物0.5～5份；催化剂0.03～0.1份；B组分：烷氧基封端聚二甲基硅氧烷30～55份；硅微粉40～60份；交联剂2～10份；偶联剂1～5份。本发明在配方中使用了含锌化合物，实现硅凝胶的深层固化，与添加水、沉淀白炭黑和甘油有机磷酸盐相比，综合性能更优(水可使绝缘性能下降、白炭黑会降低流平性、甘油有机磷酸盐跟硅氧烷相容性差易分散不均)，并且，本发明中的导热硅凝胶在使用时对混合设备计量精度要求不高、操作简便，保证混合后的硅凝胶性能稳定，适合自动线连续化大生产。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种双组份缩合型导热硅凝胶及其制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

按照上表中的各原料用量分别制备A组分和B组分；

A组分的制备：

将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和硅微粉投入高速分散机中，加热至110℃，保持真空度在0.095MPa，转速为300r/min，搅拌60min；

将物料温度降至50℃以下，加入含锌化合物，真空搅拌10min；

加入催化剂，真空搅拌20min，获得A组分。

B组分制备：

将烷氧基封端聚二甲基硅氧烷和硅微粉投入高速分散机中，加热至110℃，保持真空度在0.095MPa，转速为300r/min，搅拌60min；

将物料温度降至50℃以下，加入交联剂，真空搅拌10min；

加入偶联剂，真空搅拌20min，获得B组分。

使用时，将A、B组分按质量比1:1混合。

实施例2

按照实施例1中的制备方法，采用本实施例中的原料配比，制备硅凝胶。

实施例3

按照实施例1中的制备方法，采用本实施例中的原料配比，制备硅凝胶。

对比例1

按照实施例1中的制备方法，采用本比较例中的原料配比，制备硅凝胶。

对比例2

按照实施例1中的制备方法，采用本比较例中的原料配比，制备硅凝胶。

对比例3

按照实施例1中的制备方法，采用本比较例中的原料配比，制备硅凝胶。将实施例1～3和比较例1～3的硅凝胶进行性能测试，结果如表1所示。

表1本发明实施例1～3和比较例1～3的硅凝胶的性能数据

注1：将灌封胶倒入水杯中4cm厚，在适当时间内从侧面剪开约1cm宽的条，并将该条扯至杯底，胶体基本无粘弹性且不会从侧面突出，该时间为深层固化时间；

注2：取20ml的混合胶料挤在光滑的玻璃平板上，使其自由摊开呈圆形，60min后用直尺测量圆形的直径，直径数值的大小表征流平性的优劣。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双组份缩合型导热硅凝胶，包括以下重量份数的组分：

A组分：

B组分：

所述A组分和B组分的质量比为1：(0.9～1.1)。

2.根据权利要求1所述的双组份缩合型导热硅凝胶，其特征在于，所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷在25℃时的粘度为500～1500mPa·s；

所述烷氧基封端聚二甲基硅氧烷在25℃时的粘度为1000～2000mPa·s。

3.根据权利要求1所述的双组份缩合型导热硅凝胶，其特征在于，所述A组分中的硅微粉的粒径为5～20μm；

所述A组分中的硅微粉的重量份数为40～50份。

4.根据权利要求1所述的双组份缩合型导热硅凝胶，其特征在于，所述含锌化合物为氧化锌、碳酸锌、硫酸锌和氯化锌中的一种或几种；

所述含锌化合物的重量份数为1～3.5份。

5.根据权利要求1所述的双组份缩合型导热硅凝胶，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡、二辛癸酸二甲基锡和二丁基二乙酸锡中的一种或几种；

所述催化剂的重量份数为0.05～0.07份。

6.根据权利要求1所述的双组份缩合型导热硅凝胶，其特征在于，所述烷氧基封端聚二甲基硅氧烷为α，ω-二甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-三甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-二乙氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-三乙氧基封端聚二甲基硅氧烷、α，ω-三甲氧基硅基乙基封端聚二甲基硅氧烷和α，ω-三乙氧基硅基乙基封端聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；

所述烷氧基封端聚二甲基硅氧烷的重量份数为40～50份。

7.根据权利要求1所述的双组份缩合型导热硅凝胶，其特征在于，所述B组分中的硅微粉的粒径为5～20μm；

所述B组分中的硅微粉的重量份数为45～55份。

8.根据权利要求1所述的双组份缩合型导热硅凝胶，其特征在于，所述交联剂为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、四乙氧基硅烷水解物、1,6-双(三甲氧基硅基)乙烷、1,6-双(三甲氧基硅基)乙烷、聚甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种；

所述交联剂的重量份数为2～10份。

9.根据权利要求1所述的双组份缩合型导热硅凝胶，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中一种或几种；

所述偶联剂的重量份数为1～3份。

10.一种双组份缩合型导热硅凝胶的制备方法，包括以下步骤：

A组分的制备：

以重量份数计，将35～60份α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和40～60份硅微粉在100～150℃下进行搅拌，保持真空度在0.05～0.15MPa，转速为200～500r/min，搅拌30～80min；

将物料温度降至50℃以下，加入0.5～5份含锌化合物，真空搅拌5～20min；

加入0.03～0.1份催化剂，真空搅拌10～30min，获得A组分；

B组分制备：

以重量份数计，将30～55份烷氧基封端聚二甲基硅氧烷和40～60份硅微粉在100～150℃下进行搅拌，保持真空度在0.05～0.15MPa，转速为200～500r/min，搅拌30～80min；

将物料温度降至50℃以下，加入2～10份交联剂，真空搅拌5～20min；

加入1～5份偶联剂，真空搅拌10～30min，获得B组分；

所述A组分和B组分的质量比为1:(0.9～1.1)。