CN112714784B - 导热性有机硅组合物及其固化物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导热性有机硅组合物，其特征在于，包含：100质量份的(A)一分子中具有至少2个烯基的有机聚硅氧烷；(B)具有至少2个Si‑H基的有机氢聚硅氧烷，其为使Si‑H基数为来自所述(A)成分的烯基数的0.1～5.0倍的量；700～2,500质量份的(C)导热性填充材料；(D)铂族金属类固化催化剂，其相对于(A)成分，以换算为金属元素质量计，为0.1～2,000ppm，所述(C)成分由400～2,000质量份的(C‑1)平均粒径为12～50μm的重质碳酸钙填料、及0.1～1,500质量份的(C‑2)平均粒径为0.4～10μm的重质碳酸钙填料组成。由此，提供一种可给予压缩性、绝缘性、导热性、加工性优异的导热性树脂成型体的导热性有机硅组合物及其固化物。

Description

导热性有机硅组合物及其固化物
技术领域
本发明涉及一种导热性有机硅组合物及其固化物。
背景技术
个人计算机、数字视频光盘、移动电话等电子设备中所使用的CPU、驱动集成电路(driver IC)和存储器等的大规模集成电路芯片(LSI chip)伴随着高性能化/高速化/小型化/高集成化，其自身会产生大量的热量，因该热量导致的芯片的温度上升会引发芯片运行失常、损坏。因此，提出了许多的散热方法、及用于这些方法的散热构件以抑制运行中的芯片的温度上升。
以往，在电子设备等中，为了抑制运行中的芯片的温度上升，使用了一种使用有铝、铜等热导率高的金属板的散热器(heat sink)。该散热器可传导该芯片所产生的热量，并通过与外部空气的温度差由表面释放该热量。
为了有效地将由芯片所产生的热量传递至散热器，需要使散热器密合于芯片上，但是存在因各芯片的高度的差异或因组装加工导致的公差，因此将具有柔软性的片或膏安装于芯片与散热器之间，从而经由片或膏来实现从芯片到散热器的热传导。
相较于膏，片的操作性优异，由导热性有机硅橡胶等形成的导热片(导热性有机硅橡胶片)被用于各种领域。
专利文献1中公开了一种在100质量份的有机硅橡胶等的合成橡胶中掺合100～800质量份的选自氧化铍、氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、氧化锌中的至少1种以上的金属氧化物而成的绝缘性组合物。
另一方面，个人计算机、文字处理器、CD只读型光盘驱动器(CD-ROM drive)等电子设备的高集成化不断发展，装置内的LSI、CPU等的集成电路元件的发热量增加，因此以往的冷却方法有时并不充分。尤其在便携式笔记型个人计算机的情况下，机器内部的空间狭窄，因此无法安装大的散热器或冷却风扇。进一步，这些机器中，在印刷基板上搭载有集成电路元件，且将导热性差的玻璃强化环氧树脂或聚酰亚胺树脂用作基板的材质，因此无法像以往那样经由散热绝缘片使基板的热量散逸。
因此，使用了一种在集成电路元件附近设置自然冷却型或强制冷却型的散热部件，将元件中产生的热量传递至散热部件的方式。若在这种方式下使元件与散热部件直接接触，则由于表面的凹凸，热量的传递变差，即使进一步隔着散热绝缘片进行安装，也仍存在下述疑虑：由于散热绝缘片的柔软性稍差，因此因热膨胀导致元件与基板之间受到应力，从而发生破损。
此外，若欲在各电路元件上安装散热部件，则需要额外的空间，难以使机器小型化，因此还采用了一种将若干元件与单个散热部件组合进而进行冷却的方式。
尤其是笔记型个人计算机中所使用的球栅阵列(BGA)型CPU，由于其高度比其他元件低且发热量较大，因此需要充分考虑冷却方式。
因此，需要一种能够填埋因各元件的高度不同而产生的各种间隙的低硬度的高导热性材料。针对这样的技术问题，需要一种导热性优异、具有柔软性且能够应对各种间隙的导热性片。
此时，专利文献2中公开了一种使在有机硅树脂中混入有金属氧化物等导热性材料的物质成型而得到的片，该片在具有操作所需的强度的有机硅树脂层上层叠有柔软且易变形的有机硅层。此外，专利文献3中公开了一种由有机硅橡胶层与多孔性强化材料层组合而成的导热性复合片，所述有机硅橡胶层含有导热性填充材料且Asker C硬度为5～50，所述多孔性强化材料层具有直径为0.3mm以上的孔。专利文献4中公开了一种用导热性有机硅橡胶覆盖可挠性的立体网状体或泡沫体的骨架晶格表面而成的片。专利文献5中公开了一种导热性复合有机硅片，其内置有具有增强性的片或布，至少单面具有粘着性，并且AskerC硬度为5～50、厚度为0.4mm以下。专利文献6中公开了一种散热间隔件，其含有加成反应型液状有机硅橡胶与导热性绝缘性陶瓷粉末，其固化物的Asker C硬度为25以下，且热阻为3.0℃/W以下。
这些导热性有机硅固化物大多要求绝缘性，因此在热导率为0.5～6W/m·K的范围内，大多主要使用氧化铝(三氧化二铝)作为导热性填充材料。
三氧化二铝通常分为无定型粉末与球状粉末，各有优缺点。相较于球状的三氧化二铝，无定型的三氧化二铝提升热导率的效果高，但具有在有机硅中的填充性差、因填充导致材料粘度上升、加工性变差的缺点。此外，三氧化二铝能够用于研磨剂，其莫氏硬度为9，非常硬。因此，尤其是使用了粒径为10μm以上的无定型三氧化二铝的导热性有机硅组合物存在下述问题：若在制备时施加剪切力，则会刮擦搅拌釜的内壁和搅拌叶片。如此，搅拌釜或搅拌叶片的成分会混入导热性有机硅组合物中，导热性有机硅组合物及使用了该导热性有机硅组合物的固化物的绝缘性降低。此外，搅拌釜与搅拌叶片的间隙变宽，搅拌效率降低，即便以相同条件进行制备，也无法获得恒定的质量。此外，还存在为了防止该情形而需要频繁更换部件的问题。
为了解决该问题，还存在仅使用球状三氧化二铝粉末的方法，但是球状三氧化二铝粉末比无定型粉末的价格高，因此会产生成本增加的问题。进一步，三氧化二铝由于理论比重为3.98，非常重，因此组合物和固化物的比重上升。近年来，电子设备的小型化、轻量化不断发展，为了电子设备整体的轻量化，构件单元以克或毫克单位计，要求能够维持性能且更轻量。从轻量化、成本的角度出发，使用三氧化二铝也是不利的。
作为满足上述要求的填料，可列举出重质碳酸钙。重质碳酸钙的比重约为2.7，比三氧化二铝低，且价格低廉。莫氏硬度也低至2左右，不会发生绝缘性降低的情况。
然而，重质碳酸钙存在在有机硅中的填充性低且难以高导热化的问题。进一步，当将重质碳酸钙填充于加成固化型有机硅时，存在发生固化抑制，无法获得低硬度的导热性片的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭47-32400号公报
专利文献2：日本特开平2-196453号公报
专利文献3：日本特开平7-266356号公报
专利文献4：日本特开平8-238707号公报
专利文献5：日本特开平9-1738号公报
专利文献6：日本特开平9-296114号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种使用了重质碳酸钙的导热性有机硅组合物及其固化物，所述导热性有机硅组合物可给予压缩性、绝缘性、导热性、加工性优异的导热性树脂成型体(导热性有机硅固化物)。
解决技术问题的技术手段
为了解决上述问题，本发明提供一种导热性有机硅组合物，其特征在于，包含：100质量份的作为(A)成分的一分子中具有至少2个以上的烯基的有机聚硅氧烷；作为(B)成分的具有至少2个以上直接键合于硅原子的氢原子的有机氢聚硅氧烷，其为使直接键合于硅原子的氢原子的摩尔数为来自所述(A)成分的烯基的摩尔数的0.1～5.0倍的量；700～2,500质量份的作为(C)成分的导热性填充材料；作为(D)成分的铂族金属类固化催化剂，其相对于(A)成分，以换算为铂族金属元素质量计，为0.1～2,000ppm；所述(C)成分由400～2,000质量份的(C-1)平均粒径为12～50μm的重质碳酸钙填料、及0.1～1,500质量份的(C-2)平均粒径为0.4～10μm的重质碳酸钙填料组成，且所述(C-1)与所述(C-2)的总量为700～2,500质量份。
若为这样的导热性有机硅组合物，则能够给予压缩性、绝缘性、导热性、加工性优异的导热性树脂成型体。
所述导热性有机硅组合物能够进一步含有相对于100质量份的(A)成分为0.01～300质量份的作为(E)成分的下述成分中的任意一者或两者：
(E-1)由下述通式(1)所表示的烷氧基硅烷化合物，
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
式中，R1独立地为碳原子数为6～15的烷基，R2独立地为非取代或取代的碳原子数为1～12的一价烃基，R3独立地为碳原子数为1～6的烷基，a为1～3的整数，b为0～2的整数，且a+b为1～3的整数；及
(E-2)由下述通式(2)所表示的分子链单末端被三烷氧基硅基封端的二甲基聚硅氧烷，
[化学式1]
Figure BDA0002980305800000051
式中，R4独立地为碳原子数为1～6的烷基，c为5～100的整数。
若为这样的导热性有机硅组合物，则能够给予压缩性、绝缘性、导热性、加工性更优异的导热性树脂成型体。
所述导热性有机硅组合物能够进一步含有相对于100质量份的(A)成分为0.1～100质量份的作为(F)成分的由下述通式(3)所表示的在23℃下的运动粘度为10～100,000mm2/s的有机聚硅氧烷。
[化学式2]
Figure BDA0002980305800000052
式中，R5独立地为碳原子数为1～12的不包含脂肪族不饱和键的一价烃基，d为5～2,000的整数。
若为这样的导热性有机硅组合物，则能够给予压缩性、绝缘性、导热性、加工性更进一步优异的导热性树脂成型体。
优选上述导热性有机硅组合物在23℃下的粘度为800Pa·s以下。
若为这样的导热性有机硅组合物，则成型性优异。
此外，本发明提供一种导热性有机硅固化物，其为上述导热性有机硅组合物的固化物。
若为这种导热性有机硅固化物，则压缩性、绝缘性、导热性、加工性优异。
优选所述导热性有机硅固化物的热导率为0.7W/m·K以上。
若为这种导热性有机硅固化物，则可适宜地用作例如被设置于电子设备内的发热部件与散热部件之间的用于散热的导热性树脂成型体。
此外，优选所述导热性有机硅固化物的利用Asker C硬度计测定的硬度为60以下。
若为这种导热性有机硅固化物，则能够沿着被散热体的形状而变形，显示出良好的散热特性且不会对被散热体施加应力。
此外，优选所述导热性有机硅固化物的击穿电压为10kV/mm以上。
若为这种导热性有机硅固化物，则在使用时能够稳定地确保绝缘。
此外，本发明提供一种上述组合物的制备方法，其为制备上述导热性有机硅组合物的方法，该制备方法的特征在于，包括：将所述(A)成分、(C)成分及(D)成分、以及任选存在的(E)成分、(F)成分混合的第一混合工序；及，接着在所获得的混合物中加入(B)成分并进一步混合，从而获得上述导热性有机硅组合物的第二混合工序，在所述第一混合工序中，通过进行真空脱泡搅拌来进行混合。
若为这样的导热性有机硅组合物的制备方法，则在混合(捏合)工序中组合物的润湿性充分，能够获得膏状的均一的组合物。
发明效果
如上所述，若为本发明的导热性有机硅组合物，则通过以特定比例同时使用平均粒径为12～50μm的重质碳酸钙与平均粒径为0.4～10μm的重质碳酸钙，能够提供压缩性、绝缘性、导热性、加工性优异且具有高热导率的导热性有机硅固化物。尤其能够提供具有0.7W/m·K以上的热导率的固化物，可适宜地用作例如被设置于电子设备内的发热部件与散热部件之间的用于散热的导热性树脂成型体(导热性有机硅固化物)。具体而言，尤其是可用作存在于发热性电子部件的热界面与散热器或电路基板等放热构件之间的界面的、用以通过热传导来冷却电子部件的导热材料。
具体实施方式
如上所述，谋求开发一种压缩性、绝缘性、导热性、加工性优异的导热性有机硅固化物(导热性树脂成型体)及可给予该固化物的导热性有机硅组合物。尤其是重质碳酸钙填料，虽然可满足电子设备的小型化、轻量化、降低成本的要求，但是存在在有机硅中的填充性低、难以实现超过0.5W/m·K的高导热化的问题；进一步还存在将其填充于加成固化型有机硅中时，发生固化抑制，无法获得所需硬度的导热性片的问题。
为了达成上述目的，本申请的发明人进行了认真研究，结果发现通过以特定比例同时使用平均粒径为12～50μm的重质碳酸钙与平均粒径为0.4～10μm的重质碳酸钙，能够解决上述问题。即，发现通过大量掺合比表面积小的大粒径重质碳酸钙，能够达成高导热化，并且能够防止固化抑制，从而完成了本发明。
即，本发明涉及一种导热性有机硅组合物，其特征在于，包含：
100质量份的作为(A)成分的一分子中具有至少2个烯基的有机聚硅氧烷；
作为(B)成分的具有至少2个直接键合于硅原子的氢原子的有机氢聚硅氧烷，其为使直接键合于硅原子的氢原子的摩尔数为来自所述(A)成分的烯基的摩尔数的0.1～5.0倍的量；
700～2,500质量份的作为(C)成分的导热性填充材料；
作为(D)成分的铂族金属类固化催化剂，其相对于(A)成分，以换算为铂族金属元素质量计，为0.1～2,000ppm；
所述(C)成分由400～2,000质量份的(C-1)平均粒径为12～50μm的重质碳酸钙填料、及0.1～1,500质量份的(C-2)平均粒径为0.4～10μm的重质碳酸钙填料组成，且
所述(C-1)与所述(C-2)的总量为700～2,500质量份。
以下，对本发明进行详细说明，但是本发明并不限定于此。
作为必要成分，本发明的导热性有机硅组合物中含有：作为(A)成分的一分子中具有至少2个烯基的有机聚硅氧烷；作为(B)成分的具有至少2个直接键合于硅原子的氢原子的有机氢聚硅氧烷；作为(C)成分的导热性填充材料；及，作为(D)成分的铂族金属类固化催化剂。以下，对上述成分进行说明。
[(A)成分：含烯基有机聚硅氧烷]
作为(A)成分的含烯基有机聚硅氧烷为一分子中具有2个以上键合于硅原子的烯基的有机聚硅氧烷，是本发明的导热性有机硅组合物的主要成分。通常，主链部分基本上由重复的二有机硅氧烷单元构成，其可以部分分子结构包含支链状结构、也可以是环状体，然而，从固化物的机械强度等物性的点出发，优选直链状的二有机聚硅氧烷。
作为键合于硅原子的除烯基以外的官能团，可列举出非取代或取代的一价烃基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等烷基；环戊基、环己基、环庚基等环烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、联苯基等芳基；苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苄基等芳烷基；以及这些基团的碳原子所键合的氢原子的一部分或全部被氟、氯、溴等卤原子、氰基等取代而成的基团，例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等；代表性的基团为碳原子数为1～10的基团，特别代表性的基团为碳原子数为1～6的基团，优选甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等碳原子数为1～3的非取代或取代的烷基；及苯基、氯苯基、氟苯基等非取代或取代的苯基。此外，键合于硅原子的除烯基以外的官能团并不限定于全部相同。
此外，作为烯基，例如可列举出乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基等通常碳原子数为2～8左右的烯基；其中，优选乙烯基、烯丙基等低级烯基，特别优选乙烯基。另外，分子中必须存在2个以上的烯基，为了使所获得的固化物的柔软性良好，优选烯基以仅键合于分子链末端的硅原子的方式存在。
该有机聚硅氧烷在23℃下的运动粘度优选在10～100,000mm2/s的范围内，特别优选在500～50,000mm2/s的范围内。若所述运动粘度为10mm2/s以上，则所获得的组合物的保存稳定性良好，此外，若为100,000mm2/s以下，则所获得的组合物的伸展性良好。另外，运动粘度为使用奥斯特瓦尔德粘度计(Ostwald viscometer)进行测定的值(以下相同)。
该(A)成分的有机聚硅氧烷可使用单独1种，也可组合使用不同粘度的2种以上。
[(B)成分：有机氢聚硅氧烷]
(B)成分的有机氢聚硅氧烷为一分子中具有至少2个、优选2～100个直接键合于硅原子的氢原子(Si-H基)的有机氢聚硅氧烷，是作为(A)成分的交联剂而发挥作用的成分。即，(B)成分中的Si-H基通过由后述(D)成分的铂族金属类固化催化剂促进的氢化硅烷化反应与(A)成分中的烯基加成，由此给予具有交联结构的立体网状结构。另外，当(B)成分中的Si-H基的个数少于2个时，无法固化。
作为有机氢聚硅氧烷，可使用由下述平均结构式(4)所表示的有机氢聚硅氧烷，但并不限定于此。
[化学式3]
Figure BDA0002980305800000101
式中，R’独立地为氢原子或不含有脂肪族不饱和键的非取代或取代的一价烃基，但至少2个、优选2～10个R’为氢原子；e为1以上的整数，优选为10～200的整数。
式(4)中，作为R’的除了氢原子以外的不含有脂肪族不饱和键的非取代或取代的一价烃基，例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等烷基；环戊基、环己基、环庚基等环烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、联苯基等芳基；苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苄基等芳烷基；以及这些基团的碳原子所键合的氢原子的一部分或全部被氟、氯、溴等卤原子、氰基等取代而成的基团，例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等；代表性的基团为碳原子数为1～10的基团，特别代表性的基团为碳原子数为1～6的基团，优选甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等的碳原子数为1～3的非取代或取代的烷基；及苯基、氯苯基、氟苯基等非取代或取代的苯基。此外，R’并不限定于全部相同。
对于(B)成分的添加量，其为使来自(B)成分的Si-H基相对于1摩尔来自(A)成分的烯基为0.1～5.0摩尔的量(即，使直接键合于硅原子的氢原子的摩尔数为来自(A)成分的烯基的摩尔数的0.1～5.0倍的量)，优选使来自(B)成分的Si-H基相对于1摩尔来自(A)成分的烯基为0.3～2.0摩尔的量，进一步优选使来自(B)成分的Si-H基相对于1摩尔来自(A)成分的烯基为0.5～1.0摩尔的量。若相对于1摩尔来自(A)成分的烯基，来自(B)成分的Si-H基的量少于0.1摩尔，则有时无法固化，或固化物的强度不足而无法保持作为成型体的形状，进而无法操作。此外，若超过5摩尔，则固化物没有柔软性，固化物变脆。
[(C)成分：导热性填充材料]
作为(C)成分的导热性填充材料主要含有重质碳酸钙，且由下述(C-1)～(C-2)成分组成。
(C-1)平均粒径为12～50μm的重质碳酸钙填料
(C-2)平均粒径为0.4～10μm的重质碳酸钙填料
另外，在本发明中，上述平均粒径为利用Nikkiso Co.,Ltd.制造的粒度分析仪Microtrac MT3300EX测定的体积基准的累积平均粒径(中值直径)的值。
(C-1)成分的重质碳酸钙填料能够显著提升热导率。重质碳酸钙的平均粒径为12～50μm，优选为15～25μm。若平均粒径小于12μm，则提升热导率的效果变低，此外，组合物粘度上升，加工性变差。若平均粒径超过50μm，则粒径过大，因此成型性变差。作为(C-1)成分的重质碳酸钙填料，可使用1种或复合使用2种以上。
(C-2)成分的重质碳酸钙填料通过与(C-1)成分的重质碳酸钙填料进行组合，可提升组合物的热导率及流动性，并且防止填料沉淀。平均粒径为0.4～10μm，特别优选为0.8～9μm。若平均粒径小于0.4μm，则粒径过小而变得难以操作，且提升导热性的效果也会变低，此外，组合物粘度上升，加工性变差。若平均粒径超过10μm，则会损害与(C-1)成分组合所带来的提升组合物的热导率及流动性的效果、及防止填料沉淀的效果。作为(C-2)成分的重质碳酸钙填料，可使用1种或复合使用2种以上。
相对于100质量份的(A)成分，(C-1)成分的掺合量为400～2,000质量份，优选为800～1,500质量份。若掺合量过少，则难以提升热导率；若掺合量过多，则组合物会失去流动性，损害成型性。
相对于100质量份的(A)成分，(C-2)成分的掺合量为0.1～1,500质量份，优选为200～800质量份。若掺合量少于0.1质量份，则难以提升热导率及流动性，且有填料沉淀的顾虑。若掺合量超过1,500质量份，则组合物会失去流动性，且损害成型性。
进一步，相对于100质量份的(A)成分，(C)成分的掺合量(即，上述(C-1)成分与(C-2)成分的总掺合量)需要为700～2,500质量份，优选为1,200～1,600质量份。当该(C)成分掺合量少于700质量份时，所获得的组合物的热导率差，并且组合物粘度变成极低的粘度，保存稳定性变差；当该(C)成分掺合量超过2,500质量份时，组合物缺乏伸展性，成为硬度高或强度弱的成型物。
如此，通过以上述特定比例掺合平均粒径为12～50μm的重质碳酸钙填料(C-1)与平均粒径为0.4～10μm的重质碳酸钙填料(C-2)，并同时以上述掺合比例使用(C)成分(由(C-1)和(C-2)组成)，能够更有利且确实地发挥上述本发明的效果。
[(D)成分：铂族金属类固化催化剂]
(D)成分的铂族金属类固化催化剂只要为用于促进来自(A)成分的烯基与来自(B)成分的Si-H基的加成反应的催化剂，则没有特别限定，作为用于氢化硅烷化反应的催化剂，可列举出公知的催化剂。作为其具体实例，例如可列举出铂(包含铂黑)、铑、钯等的铂族金属单质；H2PtCl4·nH2O、H2PtCl6·nH2O、NaHPtCl6·nH2O、KHPtCl6·nH2O、Na2PtCl6·nH2O、K2PtCl4·nH2O、PtCl4·nH2O、PtCl2、Na2HPtCl4·nH2O(其中，上述式中，n为0～6的整数，优选为0或6)等的氯化铂、氯铂酸及氯铂酸盐；醇改性氯铂酸(参考美国专利第3,220,972号说明书)、氯铂酸与烯烃的络合物(参考美国专利第3,159,601号说明书、美国专利第3,159,662号说明书、美国专利第3,775,452号说明书)；在三氧化二铝、二氧化硅、碳等载体上担载有铂黑、钯等铂族金属的物质；铑-烯烃络合物；三(三苯基膦)氯化铑(威尔金森催化剂)；氯化铂、氯铂酸或氯铂酸盐与含乙烯基硅氧烷、尤其是含乙烯基环状硅氧烷的络合物等。
对于(D)成分的使用量，相对于(A)成分，以换算为铂族金属元素的质量计，为0.1～2,000ppm，优选为50～1,000ppm。若少于0.1ppm，则无法获得充分的催化活性；即使超过2,000ppm，促进加成反应的效果也不会提升，反而会提高成本，且催化剂会残留于固化物中，因此存在绝缘性降低的顾虑。
[(E)成分：表面处理剂]
在制备组合物时，能够在本发明的导热性有机硅组合物中掺合(E)成分的表面处理剂，其目的在于对作为(C)成分的导热性填充材料进行疏水化处理，提升与作为(A)成分的有机聚硅氧烷的润湿性，并使作为(C)成分的导热性填充材料均匀地分散于由(A)成分构成的基质中。此外，(E)成分能够覆盖(C)成分的表面并抑制发生固化抑制。作为该(E)成分，特别优选如下所示的(E-1)成分及(E-2)成分。
(E-1)成分为由下述通式(1)所表示的烷氧基硅烷化合物。
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
式中，R1独立地为碳原子数为6～15的烷基，R2独立地为非取代或取代的碳原子数为1～12的一价烃基，R3独立地为碳原子数为1～6的烷基，a为1～3的整数，b为0～2的整数，且a+b为1～3的整数。
上述通式(1)中，作为由R1所表示的烷基，例如可列举出己基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基等。若该由R1所表示的烷基的碳原子数满足6～15的范围，则(A)成分的润湿性充分提升，操作性良好，且组合物的低温特性良好。
作为由R2所表示的非取代或取代的一价烃基，例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等烷基；环戊基、环己基、环庚基等环烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、联苯基等芳基；苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苄基等芳烷基；以及，这些基团的碳原子所键合的氢原子的一部分或全部被氟、氯、溴等卤原子、氰基等取代而成的基团，例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等；代表性的基团为碳原子数为1～10的基团，特别代表性的基团为碳原子数为1～6的基团，优选甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等碳原子数为1～3的非取代或取代的烷基；及苯基、氯苯基、氟苯基等非取代或取代的苯基。作为R3，可列举出甲基、乙基、丙基、丁基、己基等。
(E-2)成分为由下述通式(2)所表示的分子链单末端被三烷氧基硅基封端的二甲基聚硅氧烷。
[化学式4]
Figure BDA0002980305800000141
式中，R4独立地为碳原子数为1～6的烷基，c为5～100的整数，优选为5～70的整数，特别优选为10～50的整数。
作为(E)成分的表面处理剂，可以为(E-1)成分与(E-2)成分中的任意一者，也可以组合掺合这两者。
作为掺合(E)成分时的掺合量，相对于100质量份的(A)成分，优选为0.01～300质量份，特别优选为0.1～200质量份。若本成分的掺合比例在上述范围内，则不会引发油分离。
[(F)成分：特性赋予剂]
出于赋予调整导热性有机硅组合物的粘度等特性的目的，能够在本发明的导热性有机硅组合物中添加作为(F)成分的由下述通式(3)所表示的在23℃下的运动粘度为10～100,000mm2/s的有机聚硅氧烷。(F)成分可使用单独1种，也可同时使用2种以上。
[化学式5]
Figure BDA0002980305800000142
式中，R5独立地为碳原子数为1～12的不包含脂肪族不饱和键的一价烃基，d为5～2,000的整数。
上述通式(3)中，R5独立地为非取代或取代的碳原子数为1～12的不包含脂肪族不饱和键的一价烃基。作为R5，例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等烷基；环戊基、环己基、环庚基等环烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、联苯基等芳基；苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苄基等芳烷基；以及这些基团的碳原子所键合的氢原子的一部分或全部被氟、氯、溴等卤原子、氰基等取代而成的基团，例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等；代表性的基团为碳原子数为1～10的基团，特别代表性的基团为碳原子数为1～6的基团，优选甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等碳原子数为1～3的非取代或取代的烷基；及苯基、氯苯基、氟苯基等非取代或取代的苯基；特别优选甲基、苯基。
从所要求的粘度的角度出发，上述d优选为5～2,000的整数，特别优选为10～1,000的整数。
此外，(F)成分在23℃下的运动粘度为10～100,000mm2/s，优选为100～10,000mm2/s。若运动粘度为10mm2/s以上，则所获得的组合物的固化物不易发生渗油。若运动粘度为100,000mm2/s以下，则所获得的导热性有机硅组合物的柔软性适宜。
当在本发明的导热性有机硅组合物中添加(F)成分时，相对于100质量份的(A)成分，(F)成分为0.1～100质量份，优选为1～50质量份。若添加量在该范围内，则易于维持固化前的导热性有机硅组合物的良好的流动性、作业性，并且易于将(C)成分的导热性填充材料填充于该组合物中。
[(G)成分：反应控制剂]
本发明的导热性有机硅组合物中能够进一步使用作为(G)成分的加成反应控制剂。加成反应控制剂能够使用所有通常的加成反应固化型有机硅组合物中所使用的公知的加成反应控制剂。例如可列举出1-乙炔基-1-己醇、3-丁炔-1-醇、乙炔基亚甲基甲醇(ethynyl metylidene carbinol)等乙炔化合物；或各种氮化合物；有机磷化合物；肟化合物；有机氯化合物等。
作为掺合(G)成分时的使用量，相对于100质量份的(A)成分，优选为0.01～1质量份，特别优选为0.1～0.8质量份左右。若为这样的掺合量，则固化反应能够充分进行，不会损害成型效率。
[其他成分]
可根据需要在本发明的导热性有机硅组合物中进一步掺合其他成分。例如能够掺合氧化铁、氧化铈等耐热性提升剂；二氧化硅等粘度调节剂；着色剂；脱模剂等任意成分。
[组合物的粘度]
本发明的导热性有机硅组合物的粘度在23℃下为800Pa·s以下，优选为700Pa·s以下。若为这样的粘度，则不会损害成型性。下限值没有特别限定，能够设为例如60Pa·s以上。另外，在本发明中，该粘度利用B型粘度剂进行测定。
[导热性有机硅固化物的制备方法]
作为使导热性有机硅组合物成型的固化条件，可与公知的加成反应固化型有机硅橡胶组合物相同，例如在常温下即可充分固化，但也可根据需要进行加热。优选以100～120℃加成固化8～12分钟。这样的本发明的有机硅固化物的导热性优异。
[导热性树脂成型体的热导率]
对于本发明中的导热性树脂成型体(导热性有机硅固化物)的热导率，利用瞬态平面热源法(Hot Disk)法测定的在25℃下的测定值期望为0.7W/m·K以上，特别期望为0.9W/m·K以上。上限值没有特别限定，能够设为例如1.4W/m·K以下。
[导热性树脂成型体的击穿电压]
对于本发明中的导热性树脂成型体的击穿电压，根据JIS K 6249测定1mm厚的成型体的击穿电压时的测定值优选为10kV以上，更优选为13kV以上。若为击穿电压为10kV/mm以上的片，则使用时能够稳定地确保绝缘。上限值并没有特别限定，能够设为例如20kV/mm以下。另外，能够通过调整填料的种类或纯度来调整这样的击穿电压。
[导热性树脂成型体的硬度]
对于本发明中的导热性树脂成型体的硬度，利用Asker C硬度计所测定的在25℃下的测定值为60以下，优选为40以下，更优选为30以下，并且优选为5以上。若硬度为60以下，则容易沿着被散热体的形状而变形，显示出良好的散热特性且不会对被散热体施加应力。另外，能够通过改变(A)成分与(B)成分的比率，调整交联密度，从而调整这样的硬度。
[导热性有机硅组合物的制备方法]
能够通过依照常规方法均匀地混合上述各成分，从而制备本发明的导热性有机硅组合物，优选：包括将上述(A)成分、(C)成分及(D)成分，以及任选存在的(E)成分、(F)成分混合的第一混合工序；及，接着在所获得的混合物中加入(B)成分并进一步混合，从而获得导热性有机硅组合物的第二混合工序，在第一混合工序中，通过进行真空脱泡搅拌来进行混合。通过预先进行真空脱泡搅拌来混合(捏合)上述特定成分(第一混合工序)，由此组合物的润湿性变得充分，能够获得膏状的均一的组合物。只要能够均匀地混合则第二混合工序中的混合方法没有特别限定，能够与第一混合工序同样地通过进行真空脱泡搅拌来进行混合(捏合)。另外，本说明书中，有时将这样的混合称为“捏合”。
如上所述，本发明的导热性有机硅组合物的特征在于，含有上述(A)～(D)作为必要成分，尤其是以特定比例掺合平均粒径为12～50μm的重质碳酸钙填料(C-1)与平均粒径为0.4～10μm的重质碳酸钙填料(C-2)作为(C)成分，且同时以特定掺合比例使用(C)成分(由(C-1)和(C-2)组成)。而且，通过以特定比例同时使用这样的不同平均粒径的重质碳酸钙，能够提供压缩性、绝缘性、导热性、加工性优异且具有高热导率的导热性有机硅固化物。尤其是能够提供具有0.7W/m·K以上的热导率的固化物，可适宜地用作被设置于例如电子设备内的发热部件与散热部件之间的用于散热的导热性树脂成型体(导热性有机硅固化物)。具体而言，尤其是可用作存在于发热性电子部件的热界面与散热器或电路基板等放热构件之间的界面的、用以通过热传导来冷却电子部件的导热材料。
实施例
以下示出实施例及比较例对本发明进行具体说明，但本发明并不限定于此。另外，运动粘度在23℃下利用奥斯特瓦尔德粘度计进行测定。此外，平均粒径为利用NikkisoCo.,Ltd.制造的粒度分析仪Microtrac MT3300EX测定的体积基准的累积平均粒径(中值直径)的值。
下述实施例及比较例中使用的(A)～(G)成分如下所示。
(A)成分：
由下述式(5)所表示的有机聚硅氧烷。
[化学式6]
Figure BDA0002980305800000181
式中，X为乙烯基，f为可给予下述运动粘度的数。
运动粘度：600mm2/s
(B)成分：
由下述式(6)所表示的有机氢聚硅氧烷。
[化学式7]
Figure BDA0002980305800000182
式中，g为28，h为2。
(C)成分：
平均粒径如下所示的重质碳酸钙填料。
(C-1)平均粒径为16.6μm的重质碳酸钙填料
(C-2a)平均粒径为6.9μm的重质碳酸钙填料
(C-2b)平均粒径为2.9μm的重质碳酸钙填料
(C-2c)平均粒径为10μm的重质碳酸钙填料
(D)成分：
5质量％氯铂酸2-乙基己醇溶液
(E)成分：(E-2)成分
由下述式(7)所表示的平均聚合度为30的单末端被三甲氧基硅基封端的二甲基聚硅氧烷。
[化学式8]
Figure BDA0002980305800000191
(F)成分
作为增塑剂的由下述式(8)所表示的二甲基聚硅氧烷。
[化学式9]
Figure BDA0002980305800000192
式中，j为80。
(G)成分：
作为加成反应控制剂的乙炔基亚甲基甲醇。
[实施例1～3、比较例1～2]
在实施例1～3及比较例1～2中，以表1所示的规定量使用上述(A)～(G)成分、其他成分(内添加型脱模剂)，以下述方式制备组合物，并使其成型固化，然后按照下述评价方法观察组合物的粘度、是否发生固化抑制、固化物的热导率、硬度、击穿电压、比重。将结果一并记载于表1。另外，表1中，“H/Vi”为直接键合于硅原子的氢原子(Si-H基)的摩尔数相对于来自(A)成分的烯基的摩尔数的比率。
[制备组合物]
以下述表1的实施例1～3及比较例1～2所示的规定量添加(A)、(C)～(F)成分，进一步加入有效量的Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的苯基改性硅油KF-54作为促使与隔板脱离的内添加型脱模剂，并用行星搅拌机边进行真空脱泡边捏合90分钟。
向其中添加下述表1的实施例1～3及比较例1～2所示的规定量的(B)成分与(G)成分，并捏合30分钟，获得组合物。
[成型固化方法]
将实施例1～3及比较例1～2中得到的组合物注入60mm×60mm×6mm的模具中，并使用压模机，以120℃、10分钟的条件进行成型固化。
[评价方法]
组合物的粘度：
利用B型粘度计，在23℃的环境下测定实施例1～3及比较例1～2中得到的组合物的粘度。
是否发生固化抑制：
对组合物进行加热处理，判断实施例1～3及比较例1～2中得到的组合物是否发生固化抑制。
热导率：
使用压模机，以120℃、10分钟的条件使实施例1～3及比较例1～2中得到的组合物固化成6mm厚的片状，并使用2片该片，利用热导率测试仪(商品名称：TPS-2500S，KYOTOELECTRONICS MANUFACTURI NG CO.,LTD.制造)测定该片的热导率。
硬度：
以与上述相同的方式使实施例1～3及比较例1～2中得到的组合物固化成6mm厚的片，并将2片该片重叠，利用Asker C硬度计进行测定。
击穿电压：
使用压模机，以120℃、10分钟的条件使实施例1～3及比较例1～2中得到的组合物固化成1mm厚的片状，并依据JIS K 6249测定击穿电压。
比重：
使用压模机，以120℃、10分钟的条件使实施例1～3及比较例1～2中得到的组合物固化成1mm厚的片状，并根据水中置换法测定固化物的比重。
[表1]
Figure BDA0002980305800000211
如比较例1所示，若相对于100质量份的(A)成分，导热性填充材料的总质量份超过2,500质量份，则组合物的润湿性不足，无法获得膏状的均一的组合物。如比较例2所示，当(C-1)成分的量少于400质量份且为了高导热化而提高(C-2)成分的填充量时，发生了固化抑制。另外，对于比较例1，由于组合物未能成为膏状，因此无法进行是否发生固化抑制及后续的评价；对于比较例2，由于发生了固化抑制，因此无法进行热导率及后续的评价。
相对于此，如实施例所示，当使用了以特定比率掺合有(C-1)与(C-2)的(C)成分时，组合物的粘度、固化物的热导率、硬度、比重、击穿电压均为良好的结果。
另外，本发明并不限定于上述实施方案。上述实施方案为例示，具有与本发明的权利要求书中记载的发明构思基本相同的构成、并发挥相同作用效果的技术方案均包含在本发明的技术范围内。

Claims (7)

1.一种导热性有机硅组合物，其特征在于，包含：
100质量份的作为(A)成分的一分子中具有2个以上的烯基的有机聚硅氧烷；
作为(B)成分的具有2个以上直接键合于硅原子的氢原子的有机氢聚硅氧烷，其为使直接键合于硅原子的氢原子的摩尔数为来自所述(A)成分的烯基的摩尔数的0.1～5.0倍的量；
700～2,500质量份的作为(C)成分的导热性填充材料；
作为(D)成分的铂族金属类固化催化剂，其相对于(A)成分，以换算为铂族金属元素质量计，为0.1～2,000ppm；
0.01～300质量份的作为(E)成分的下述成分中的任意一者或两者：
(E-1)由下述通式(1)所表示的烷氧基硅烷化合物，
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b(1)
式中，R1独立地为碳原子数为6～15的烷基，R2独立地为非取代或取代的碳原子数为1～12的一价烃基，R3独立地为碳原子数为1～6的烷基，a为1～3的整数，b为0～2的整数，且a+b为1～3的整数；及
(E-2)由下述通式(2)所表示的分子链单末端被三烷氧基硅基封端的二甲基聚硅氧烷，
[化学式1]
Figure FDA0003871608820000011
式中，R4独立地为碳原子数为1～6的烷基，c为5～100的整数；
0.1～100质量份的作为(F)成分的由下述通式(3)所表示的在23℃下的运动粘度为10～100,000mm2/s的有机聚硅氧烷，
[化学式2]
Figure FDA0003871608820000021
式中，R5独立地为碳原子数为1～12的不包含脂肪族不饱和键的一价烃基，d为5～2,000的整数；
所述(C)成分由400～2,000质量份的(C-1)平均粒径为12～50μm的重质碳酸钙填料、及0.1～1,500质量份的(C-2)平均粒径为0.4～10μm的重质碳酸钙填料组成，且
所述(C-1)与所述(C-2)的总量为700～2,500质量份。
2.根据权利要求1所述的导热性有机硅组合物，其特征在于，在23℃下的粘度为800Pa〃s以下。
3.一种导热性有机硅固化物，其特征在于，为权利要求1或2所述的导热性有机硅组合物的固化物。
4.根据权利要求3所述的导热性有机硅固化物，其特征在于，热导率为0.7W/m〃K以上。
5.根据权利要求3所述的导热性有机硅固化物，其特征在于，由Asker-C硬度计测定的硬度为60以下。
6.根据权利要求3所述的导热性有机硅固化物，其特征在于，击穿电压为10kV/mm以上。
7.一种导热性有机硅组合物的制备方法，其为制备权利要求1或2所述的导热性有机硅组合物的方法，该制备方法的特征在于，包括：
将所述(A)成分、(C)成分及(D)成分、以及(E)成分、(F)成分混合的第一混合工序；及
接着在所获得的混合物中加入(B)成分并进一步混合，从而获得所述导热性有机硅组合物的第二混合工序，
在所述第一混合工序中，通过进行真空脱泡搅拌来进行混合。
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