TW202313855A - 導熱性矽酮組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了包含高含量的填充劑且在固化前黏度低,在固化後達到高黏接強度的導熱性矽酮組成物。導熱性矽酮組成物包括:(A)具有兩個以上的矽原子鍵合烯基的有機聚矽氧烷;(B)具有兩個以上的矽原子鍵合氫原子的有機氫聚矽氧烷;(C)導熱性填充劑,以組成物的總質量為基準,其為85-95質量%;(D)鉑族金屬類催化劑,相對於(A)及(B)成分合計量100萬質量份,鉑族金屬元素為50質量份以上;(E)具有特定結構的固化抑制劑,相對於(A)及(B)成分合計量100質量份,其為0.3-1質量份;以及(F)聚矽氧烷,其具有(MeViSiO
2/2)結構單元、矽原子鍵合烷氧基以及含環氧基的有機基,相對於(A)及(B)成分的合計量100質量份,其為5-20質量份。
Description
本公開涉及一種導熱性矽酮組成物。
近年來,為了高效地散熱處理高速大容量資訊的電子設備的發熱,要求高導熱率的熱介面材料。作為熱介面材料,存在各種形態的材料。在黏接劑型的熱介面材料中,一般而言,除了要求具有高導熱率之外,還同時要求具有用於確保向緊貼相對的面的充分的追隨性的固化前的低黏度以及固化後的相對面間的高黏接強度。得到具有高導熱率的熱介面材料的基本準則之一係將高導熱性的填充劑以高含量填充於樹脂成分。為了使微細的填充劑以高含量均勻地分散到樹脂成分中,有時需要以高剪切力將樹脂成分與填充劑混合。然後,該混合產生混合物的自然發熱。
在專利文獻1(日本特開2015-4043號公報)中,記載有如下類型的導熱性矽酮組成物:在鉑族金屬催化劑的存在下使在一個分子中具有至少兩個脂肪族不飽和烴基的有機聚矽氧烷和在一個分子中具有兩個以上的與矽原子鍵合的氫原子的有機氫聚矽氧烷發生氫化矽烷化反應。在專利文獻1中,還記載有如下內容:導熱性矽酮組成物可能包含從乙炔醇類等乙炔化合物、氮化合物、有機磷化合物、肟化合物以及有機氯化合物選擇的抑制劑。在專利文獻1的實施例中,記載有如下內容:相對於在一個分子中具有至少兩個脂肪族不飽和烴基的有機聚矽氧烷的質量,使用9 ppm以下的鉑元素含量的鉑族金屬催化劑。但是,當製備包含高含量的填充劑的導熱性矽酮組成物時,即使在導熱性矽酮組成物中存在固化抑制劑,因混合所致的自然發熱而氫化矽烷化反應仍部分地加深,產生難以得到低黏度的組成物這樣的問題。
因而,將在分子內具有乙炔基或者乙烯基的固化抑制劑以比通常量多的方式添加到導熱性矽酮組成物,從而嘗試解決混合所致的自然發熱所引起的該問題。在分子內具有乙炔基或者乙烯基的固化抑制劑係公知的,例如,在專利文獻2(日本特公昭64-2627號公報)中,記載有具有三個乙炔基的矽烷化合物。在專利文獻3(美國專利第3,445,420號說明書)中,記載有3-甲基-1-丁炔-3-醇以及C
6H
5Si(OCH
2C≡CH)
3等化合物。在專利文獻4(日本特公平1-12786號公報)中,記載有具有一個或者兩個乙炔基的矽酮化合物。在專利文獻5(日本特公昭53-35983號公報)中,作為鉑催化劑抑制劑,記載有乙炔性矽烷。在專利文獻6(日本特開平9-143371號公報)中,作為附加反應抑制劑,記載有甲基乙烯基雙(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷。在專利文獻7(日本特表2009-523856號公報)中,記載有具有1-4個碳-碳三鍵的矽烷化乙炔阻礙劑的通式。
但是,根據固化抑制劑的種類,有時需要在導熱性矽酮組成物中添加大量的固化抑制劑。在該情況下,有時產生固化物的導熱性下降這樣的問題。進而,在該情況下,還產生有時即使與增大的量的固化抑制劑相應地使鉑族金屬類催化劑的量增大,也無法得到固化物的足夠的剪切強度這樣的問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本特開2015-4043號公報
專利文獻2:日本特公昭64-2627號公報
專利文獻3:美國專利第3,445,420號說明書
專利文獻4:日本特公平1-12786號公報
專利文獻5:日本特公昭53-35983號公報
專利文獻6:日本特開平9-143371號公報
專利文獻7:日本特表2009-523856號公報
專利文獻8:歐州專利申請公開第0764703A2號說明書
專利文獻9:日本特開2001-139815號公報
專利文獻10:日本專利第6590445號公報
[發明要解決的問題]
因而,本發明之目的在於提供一種導熱性矽酮組成物,其包含高含量的導熱性填充劑,在固化前黏度低,且在固化後產生高黏接強度。
[用於解決問題的技術手段]
為了解決上述問題,本發明之一個實施方式提供一種導熱性矽酮組成物,含有下述(A)-(F)成分:
(A)有機聚矽氧烷,其在一個分子中具有兩個以上的與矽原子鍵合的烯基,以及不具有與矽原子鍵合的含環氧基的有機基;
(B)有機氫聚矽氧烷,其在一個分子中具有兩個以上的與矽原子鍵合的氫原子,相對於所述(A)成分中的與矽原子鍵合的烯基1莫耳,(B)成分中的與矽原子鍵合的氫原子為0.1-2.5莫耳的量;
(C)導熱性填充劑,以導熱性矽酮組成物的總質量為基準,其為85-95質量%的量;
(D)鉑族金屬類催化劑,相對於所述(A)成分以及所述(B)成分的合計量100萬質量份,該(D)成分中的鉑族金屬元素為至少50質量份的量;
(E)一種以上的固化抑制劑,其選自下述通式 (I) 所示的化合物以及下述通式 (II) 所示的化合物,相對於所述(A)成分以及所述(B)成分的合計量100質量份,為0.3-1質量份的量,
[化學式1]
[化學式2]
在所述通式 (I) 中,n係0或者1,在n為0的情況下,不存在R
1,R
1係碳數為1-10個的烴基,R
2以及R
3分別獨立地選自氫以及碳數為1-10個的烴基,其中,R
2和R
3也可以相互連結而形成脂環式環,
在所述通式 (II) 中,R
4係碳數為1-10個的烴基,R
5以及R
6分別獨立地選自氫以及碳數為1-10個的烴基,其中,R
5和R
6也可以相互連結而形成脂環式環;以及
(F)聚矽氧烷增黏劑,該聚矽氧烷在一個分子中具有至少一個與矽原子鍵合的烷氧基,在一個分子中具有至少一個與矽原子鍵合的含環氧基的有機基,具有(MeViSiO
2/2)(式中,Me表示甲基以及Vi表示乙烯基)結構單元,以及每一分子的乙烯基的質量分數為1-20質量%,相對於所述(A)成分以及所述(B)成分的合計量100質量份,所述增黏劑為5-20質量份的量。
在本發明之一個實施方式中,相對於(A)成分以及(B)成分的合計量100萬質量份,(D)成分中的鉑族金屬元素為60質量份-420質量份的量。
在本發明之一個實施方式中,固化抑制劑選自通式 (I) 所示的化合物以及通式 (II) 所示的化合物,在通式 (I) 中,R
1、R
2以及R
3分別獨立地選自甲基、乙基、丙基、苯基以及乙烯基,以及在通式 (II) 中,R
4、R
5以及R
6分別獨立地選自甲基、乙基、丙基、苯基以及乙烯基。
在本發明之一個實施方式中,固化抑制劑具有-20°C以下的熔點。在該實施方式中,即使係低溫保管,也不會發生固化抑制劑的結晶所致的析出,還能夠達到固化抑制劑均勻地分散維持在系統內這樣的目的。
在本發明之一個實施方式中,固化抑制劑具有200°C以上的沸點。在該實施方式中,固化抑制劑的揮發性低,所以顯現出穩定的固化抑制作用,還能夠達到將導熱性填充劑混合之後的導熱性矽酮組成物的黏度穩定這樣的目的。
在本發明之一個實施方式中,固化抑制劑係選自甲基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷以及甲基乙烯基雙(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷中的一種以上的化合物。
在本發明之一個實施方式中,導熱性填充劑具有無色以及白色以外的顏色。在一般而言,上述濃度的鉑族金屬類催化劑與上述濃度的固化抑制劑的組合中,矽酮成分變色為褐色-黑色。因而,在該實施方式中,導熱性填充劑具有無色以及白色以外的顏色,從而還能夠達到使導熱性矽酮組成物的色調穩定這樣的目的。
[發明效果]
本發明之導熱性矽酮組成物具有在固化前黏度低,且在固化後產生高黏接強度以及高導熱率這樣的效果。
本發明之導熱性矽酮組成物的(A)成分係在一個分子中具有兩個以上的與矽原子鍵合的烯基,以及不具有與矽原子鍵合的含環氧基的有機基的有機聚矽氧烷。作為該烯基,例示乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基等碳數為2-12的烯基,較佳的是乙烯基。另外,在(A)成分中,作為烯基以外的與矽原子鍵合的基團,可以例示甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等碳數為1-12的烷基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等碳數為6-12的芳基、苄基、苯乙基、苯丙基等碳數為7-12的芳烷基、以及將該等基團的氫原子的一部分或者全部用氟原子、氯原子、溴原子等鹵素原子取代的基團。
(A)成分的有機聚矽氧烷只要在一個分子中具有兩個以上的與矽原子鍵合的烯基,以及不具有與矽原子鍵合的含環氧基的有機基,就不限定(A)成分的分子結構,例如,可以為直鏈狀、具有一部分分支的直鏈狀、環狀、支鏈狀或者三維網狀結構。在一個實施方式中,(A)成分的分子結構係直鏈狀或者具有一部分分支的直鏈狀,較佳的是直鏈狀。(A)成分可以是具有該等分子結構的單一聚合物、包括該等分子結構的共聚物或者該等聚合物的兩種以上的混合物。另外,在一個實施方式中,在不損害本發明之目的的範圍內,少量的羥基、烷氧基可以與(A)成分的分子中的矽原子鍵合。在其它實施方式中,(A)成分不包含與矽原子鍵合的羥基以及烷氧基。在一個實施方式中,(A)成分在一個分子中不包含兩個以上與矽原子鍵合的氫原子。在其它實施方式中,(A)成分不包含與矽原子鍵合的氫原子。
作為直鏈狀的有機聚矽氧烷,例如,可舉出分子鏈兩末端二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端二甲基矽氧烷·甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端二甲基矽氧烷·甲基乙烯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端甲基苯基聚矽氧烷、分子鏈兩末端三甲基甲矽烷氧基封端二甲基矽氧烷·甲基乙烯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端三甲基甲矽烷氧基封端二甲基矽氧烷·甲基乙烯基矽氧烷·甲基苯基矽氧烷共聚物以及它們的兩種以上的混合物。在一個實施方式中,(A)成分係分子鏈兩末端二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端二甲基聚矽氧烷。另外,這樣的有機聚矽氧烷在不損害本發明之目的的範圍,少量的羥基、烷氧基可以與分子中的矽原子鍵合。
在一個實施方式中,作為支鏈狀或者三維網狀結構的有機聚矽氧烷,例如,可舉出包括由式:R
7 3SiO
1/2表示的矽氧烷單元、由式:R
7 2R
8SiO
1/2表示的矽氧烷單元以及由式:SiO
4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂。
在式中,R
7相同或者不同,係不具有脂肪族不飽和鍵的碳數為1-12的一價烴基,作為該一價烴基,可以例示甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等碳數為1-12的烷基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等碳數為6-12的芳基、苄基、苯乙基、苯丙基等碳數為7-12的芳烷基、將該等基團的氫原子的一部分或者全部用氟原子、氯原子、溴原子等鹵素原子取代的基團。在一個實施方式中,R
7係甲基。
在式中,R
8係碳數為2-12的烯基,作為該烯基,可以例示乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基以及十二碳烯基等。在一個實施方式中,R
8係乙烯基。
該有機聚矽氧烷樹脂包括由式:R
7 3SiO
1/2表示的矽氧烷單元、由式:R
7 2R
8SiO
1/2表示的矽氧烷單元以及由式:SiO
4/2表示的矽氧烷單元,但在不損害本發明之目的的範圍,也可以包括由式:R
7SiO
3/2表示的矽氧烷單元。另外,這樣的有機聚矽氧烷樹脂在不損害本發明之目的的範圍,少量的羥基、烷氧基可以與分子中的矽原子鍵合。
(A)成分的黏度並不特別限定,但根據本組成物的操作作業性良好這樣的觀點,(A)成分的25°C下的黏度較佳的是20-2000 mPa·s的範圍內,更較佳的是500-1500 mPa·s的範圍內。
本發明之導熱性矽酮組成物的(B)成分係在一個分子中具有兩個以上的與矽原子鍵合的氫原子的有機氫聚矽氧烷。(B)成分能夠作為交聯劑以及/或者擴鏈劑等發揮功能。(B)成分中的與矽原子鍵合的氫原子的鍵合位置並不限定,該鍵合位置既可以是有機氫聚矽氧烷的分子鏈末端,也可以是分子鏈側鏈,也可以是分子鏈末端以及分子鏈側鏈這兩者。(B)成分的分子結構並不特別限定,例如,可以是直鏈狀、具有一部分分支的直鏈狀、支鏈狀、環狀或者三維網狀結構。在一個實施方式中,(B)成分的分子結構可以是直鏈狀或者具有一部分分支的直鏈狀。(B)成分可以是具有該等分子結構的單一聚合物、包括該等分子結構的共聚物或者該等聚合物的兩種以上的混合物。(B)成分除了包含與矽原子鍵合的氫原子之外,還包含與矽原子鍵合的有機基。在一個實施方式中,在不損害本發明之目的的範圍內,少量的羥基、烷氧基可以與(B)成分的分子中的矽原子鍵合。在一個實施方式中,(B)成分不包含與矽原子鍵合的羥基以及烷氧基。在一個實施方式中,(B)成分不包含與矽原子鍵合的含環氧基的有機基。
作為(B)成分所包含的與矽原子鍵合的有機基,可以例示甲基、乙基、丙基、丁基,戊基,己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等碳數為1-12的烷基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等碳數為6-12的芳基、苄基、苯乙基等碳數為7-12的芳烷基、以及將該等基團的氫原子的一部分或者全部用氟原子、氯原子、溴原子等鹵素原子取代的基、例如3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基等鹵素取代的所述烷基,較佳的是,可舉出甲基。
例如,作為(B)成分,可以例示分子鏈兩末端三甲基甲矽烷氧基封端甲基氫聚矽氧烷、分子鏈兩末端三甲基甲矽烷氧基封端二甲基矽氧烷·甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端三甲基甲矽烷氧基封端二甲基矽氧烷·甲基氫矽氧烷·甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端二甲基氫甲矽烷氧基封端二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端二甲基氫甲矽烷氧基封端二甲基矽氧烷·甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端二甲基氫甲矽烷氧基封端甲基苯基聚矽氧烷、環狀甲基氫聚矽氧烷、包括由式:R
9 3SiO
1/2表示的矽氧烷單元、由式:R
9 2HSiO
1/2表示的矽氧烷單元以及由式:SiO
4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包括由式:R
9 2HSiO
1/2表示的矽氧烷單元和由式:SiO
4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包括由式:R
9HSiO
2/2表示的矽氧烷單元和由式:R
9SiO
3/2表示的矽氧烷單元或者由式:HSiO
3/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物以及該等有機聚矽氧烷的兩種以上的混合物。此外,在式中,R
9係碳原子數1-6的烷基或者苯基,較佳的是甲基。
在一個實施方式中,關於本發明之導熱性矽酮組成物中的(B)成分的含量,相對於(A)成分中的與矽原子鍵合的烯基1莫耳,(B)成分中的與矽原子鍵合的氫原子較佳的是0.1-2.5莫耳的量,更較佳的是0.7-2.5莫耳的量。
本發明之導熱性矽酮組成物的(C)成分係導熱性填充劑。在本發明之一個實施方式中,作為(C)成分的導熱性填充劑以導熱性矽酮組成物的總質量為基準,較佳的是85-95質量%的量,更較佳的是87-93質量%的量,更加較佳的是89-91質量%的量,可以包含於導熱性矽酮組成物。在本說明書中,「以導熱性矽酮組成物的總質量為基準」係指在確定導熱性矽酮組成物所包含的導熱性填充劑的量時,基於導熱性矽酮組成物所包含的所有的成分的合計質量,計算導熱性填充劑的質量%。
在本發明之一個實施方式中,作為(C)成分的導熱性填充劑可以以導熱性矽酮組成物的總體積為基準較佳的是68-90體積%的量,更較佳的是73-85體積%的量,更加較佳的是76-80體積%的量地包含於導熱性矽酮組成物。此處的體積%係25°C下的體積%。在本說明書中,「以導熱性矽酮組成物的總體積為基準」係指在確定導熱性矽酮組成物所包含的導熱性填充劑的量時,基於導熱性矽酮組成物整體的體積,計算出導熱性填充劑的體積%。
在本發明之一個實施方式中,作為(C)成分的導熱性填充劑相對於(A)成分以及(B)成分的合計量100質量份,較佳的是850-2000質量份的量,更較佳的是1000-1600質量份的量,更加較佳的是1100-1500質量份的量。
(C)成分既可以是單一種類的導熱性填充劑,也可以是粒子形狀、平均粒徑、粒徑分佈以及填充劑的種類等至少一個特性不同的兩種以上的導熱性填充劑的組合。在一個實施方式中,能夠使用導熱性填充劑的混合物。在該情況下,能夠使用既可以由相同的化學物質構成,也可以由不同的化學物質構成、平均粒徑不同的多個導熱性填充劑。例如,在一個實施方式中,也可以使用具有更大的平均粒徑的第一導熱性填充劑和具有比第一填充劑小的平均粒徑的第二導熱性填充劑。另外,例如,在一個實施方式中,也可以使用具有更大的平均粒徑的第一導熱性填充劑、具有比第一填充劑小的平均粒徑的第二導熱性填充劑以及具有比第二填充劑小的平均粒徑的第三導熱性填充劑。藉由使用平均粒徑不同的多個導熱性填充劑,從而能夠提高導熱性矽酮組成物中的導熱性填充劑的填充效率,能夠降低黏度,能夠提高導熱性。例如,在一個實施方式中,也可以使用具有更大的平均粒徑的第一鋁填充劑與具有更小的平均粒徑的第二鋁填充劑的組合。在一個實施方式中,也可以使用具有更大的平均粒徑的第一鋁填充劑、具有更小的平均粒徑的第二鋁填充劑以及第二鋁填充劑的平均粒徑具有更小的平均粒徑的第三氧化鋅填充劑以及/或者氧化鋁填充劑的組合。
導熱性填充劑粒子的形狀並不特別限定,但在導熱性填充劑為圓形或者球形的情況下,能夠抑制黏度增大至高含量的導熱性填充劑所引起的非期望水平。導熱性填充劑的平均粒徑取決於以導熱性填充劑的種類以及量、及使用導熱性矽酮組成物的固化物的器件的耦合部的厚度為代表的各種原因。在一個實施方式中,導熱性填充劑較佳的是具有0.1-80微米的範圍的平均粒徑,更較佳的是具有0.1-50微米的範圍的平均粒徑,或者更加較佳的是具有0.1-10微米的範圍的平均粒徑。
作為(C)成分,只要不違背本發明之目的,就能夠使用任意的公知的導熱性填充劑。作為構成導熱性填充劑的材料,例如,可舉出以下的材料:金屬例如鉍、鉛、錫、銻、銦、鎘、鋅、銀、銅、鎳、鋁、鐵以及金屬矽;合金例如包含選自鉍、鉛、錫、銻、銦、鎘、鋅、銀、鋁、鐵以及金屬矽中的兩種以上的金屬的合金;金屬氧化物例如氧化鋁、氧化矽(SiO
2)、矽膠、氧化鋅、氧化矽、氧化鎂、氧化鈹,氧化鉻以及氧化鈦;金屬氫氧化物例如氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鋇以及氫氧化鈣;金屬氮化物例如氮化硼、氮化鋁以及氮化矽;金屬碳化物例如碳化矽、碳化硼以及碳化鈦;金屬矽化物例如矽化鎂、矽化鈦、矽化鋯、矽化鉭、矽化鈮、矽化鉻、矽化鎢以及矽化鉬;碳例如金剛石、石墨、富勒烯、碳奈米管、石墨烯、活性碳、無定形碳黑;軟磁性合金、例如、Fe-Si合金、Fe-Al合金、Fe-Si-Al合金、Fe-Si-Cr合金、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Co合金、Fe-Ni-Mo合金、Fe-Co合金、Fe-Si-Al-Cr合金、Fe-Si-B合金以及Fe-Si-Co-B合金;及鐵氧體例如Mn-Zn鐵氧體、Mn-Mg-Zn鐵氧體、Mg-Cu-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體、Ni-Cu-Zn鐵氧體以及Cu-Zn鐵氧體。較佳的是(C)成分可以是由選自氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、氧化鋅、氧化鎂、鋁、銀以及銅的材料構成的導熱性填充劑。
在本發明之一個實施方式中,導熱性填充劑也可以具有無色以及白色以外的顏色。作為具有無色以及白色以外的顏色的導熱性填充劑,例如,能夠從上述具體地列舉的材料任意地選擇。例如,作為具有無色以及白色以外的顏色的導熱性填充劑,可舉出石墨、銀、鋁、氮化硼以及氮化鋁等,但不限定於該等。
(D)成分係鉑族金屬類催化劑。鉑族金屬類催化劑作為用於促進本發明之導熱性矽酮組成物的固化的氫化矽烷化反應用催化劑發揮功能。成分(D)的鉑族金屬類催化劑可以包含選自鉑、銠、釕、鈀、鋨以及銥中的一種以上的鉑族元素。在一個實施方式中,作為(D)成分,可以例示鉑類催化劑、銠類催化劑以及鈀類催化劑。從促進本發明之導熱性矽酮組成物的固化的觀點出發,作為(D)成分,較佳的是鉑類催化劑。作為鉑類催化劑,可以例示鉑微粉末、氯鉑酸、氯鉑酸的醇溶液、鉑-烯基矽氧烷錯合物、鉑-烯烴錯合物,鉑-羰基錯合物。作為鉑-烯基矽氧烷錯合物的烯基矽氧烷,可以例示1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷、將該等烯基矽氧烷的甲基的一部分用乙基、苯基等取代的烯基矽氧烷、將該等烯基矽氧烷的乙烯基用丙烯基、己烯基等取代的烯基矽氧烷。
關於本發明之導熱性矽酮組成物中的(D)成分的含量,相對於(A)成分以及(B)成分的合計量100萬質量份,(D)成分中的鉑族金屬元素為至少50質量份的量,較佳的是50質量份-220質量份的量。本發明中的(D)成分的含量係比在如專利文獻1(日本特開2015-4043號公報)所示的先前技術的導熱性矽酮組成物中普遍使用的鉑族金屬催化劑的量多很多的量。這係能夠在後述(E)成分的量相對於(A)成分以及(B)成分的合計量100質量份而為0.3-1質量份的情況下適當地進行氫化矽烷化反應的量。在本發明之組成物中,在(D)成分的含量小於上述範圍的下限的情況下,有時無法得到固化物的足夠的剪切強度。
本發明之導熱性矽酮組成物中的(E)成分係選自下述通式 (I) 所示的化合物以及下述通式 (II) 所示的化合物中的一種以上的固化抑制劑。
在通式 (I) 中,n係0或者1,在n為0的情況下,不存在R
1,R
1係碳數為1-10個的烴基,R
2以及R
3分別獨立地選自氫以及碳數為1-10個的烴基,其中,R
2和R
3也可以相互連結而形成脂環式環,
在通式 (II) 中,R
4也可以是碳數為1-10個的烴基,R
5以及R
6分別也可以獨立地選自氫以及碳數為1-10個的烴基,其中,R
5和R
6也可以相互連結而形成脂環式環。
作為通式 (I) 以及通式 (II) 中的R
1、R
2、R
3、R
4、R
5以及R
6的碳數為1-10個的烴基,可分別獨立地例如舉出烷基、烯基、炔基及芳香族烴基。在通式 (I) 以及通式 (II) 中,除非特別指定,作為R
1-R
6的烴基的烷基、烯基以及炔基可以是直鏈、支鏈或者環式結構中的任意結構,作為取代基,也可以具有芳香族烴基。在通式 (I) 以及通式 (II) 中,在作為R
1-R
6的烴基的烷基、烯基以及炔基具有取代基的情況下,還包括取代基在內的烷基、烯基以及炔基的碳數為10以下。在通式 (I) 以及通式 (II) 中,除非特別指定,作為R
1-R
6的烴基的芳香族烴基就也可以作為取代基而具有烷基、烯基以及炔基。在通式 (I) 以及通式 (II) 中,在作為R
1-R
6的烴基的芳香族烴基具有取代基的情況下,還包括取代基在內的芳香族烴基的碳數為10以下。
在一個實施方式中,通式 (I) 中的R
1以及通式 (II) 中的R
4選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、苯基、乙烯基、丙烯基、1-丙烯基、乙炔基以及2-丙炔基,通式 (I) 中的R
2以及R
3、及通式 (II) 中的R
5以及R
6分別獨立地選自氫、甲基、乙基、正丙基、異丙基、苯基、乙烯基、丙烯基、1-丙烯基、乙炔基以及2-丙炔基。在其它實施方式中,通式 (I) 中的R
1選自烯基或者炔基例如乙烯基、丙烯基、1-丙烯基、乙炔基以及2-丙炔基,R
2以及R
3分別獨立地選自氫、烷基以及芳香族烴基,較佳的是選自氫、甲基、乙基、正丙基、異丙基以及苯基。在其它實施方式中,通式 (II) 中的R
4選自烯基或者炔基例如乙烯基、丙烯基、1-丙烯基、乙炔基以及2-丙炔基,R
5以及R
6分別獨立地選自氫、烷基以及芳香族烴基,較佳的是選自氫、甲基、乙基、正丙基、異丙基以及苯基。在其它實施方式中,在通式 (I) 中,R
1、R
2以及R
3分別獨立地選自烷基以及芳香族烴基,較佳的是選自甲基、乙基、正丙基、異丙基以及苯基。在其它實施方式中,在通式 (II) 中,R
4、R
5以及R
6分別獨立地選自烷基以及芳香族烴基,較佳的是選自甲基、乙基、正丙基、異丙基以及苯基。在其它實施方式中,在通式 (I) 中,R
1、R
2以及R
3分別是甲基。在其它實施方式中,在通式 (II) 中,R
4、R
5以及R
6分別是甲基。在其它實施方式中,在通式 (I) 中,R
2和R
3既可以相互連結而形成脂環式環,R
2和R
3相互連結而形成的脂環式環較佳的是5-7員環,更較佳的是6員環。在其它實施方式中,在通式 (II) 中,R
5和R
6也可以相互連結而形成脂環式環,R
5和R
6相互連結而形成的脂環式環較佳的是5-7員環,更較佳的是6員環。另外,在通式 (I) 中R
2和R
3相互連結而形成的脂環式環以及在通式 (II) 中R
5和R
6相互連結而形成的脂環式環也可以具有取代基,該取代基較佳的是烷基。
在本發明之一個實施方式中,作為固化抑制劑,例如,可舉出甲基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、甲基乙烯基雙(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、四(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、二乙烯基雙(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、乙基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、乙基乙烯基雙(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、丙基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、丙基乙烯基雙(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、苯基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、苯基乙烯基雙(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、甲基三(3-甲基-1-戊烯-3-氧基)矽烷、甲基乙烯基雙(3-甲基-1-戊烯-3-氧基)矽烷、四(3-甲基-1-戊烯-3-氧基)矽烷、二乙烯基雙(3-甲基-1-戊烯-3-氧基)矽烷、乙基三(3-甲基-1-戊烯-3-氧基)矽烷、乙基乙烯基雙(3-甲基-1-戊烯-3-氧基)矽烷、甲基三(環己基-1-乙炔-1-氧基)矽烷、甲基乙烯基雙(環己基-1-乙炔-1-氧基)矽烷、四(環己基-1-乙炔-1-氧基)矽烷、二乙烯基雙(環己基-1-乙炔-1-氧基)矽烷等。
在本發明之一個實施方式中,導熱性矽酮組成物中的(E)成分的量相對於(A)成分以及(B)成分的合計量100質量份,為0.3-1質量份的量,較佳的是0.5-1質量份的量,更較佳的是0.7-1質量份的量。在(E)成分的量相對於所述(A)成分以及所述(B)成分的合計量100質量份而小於0.3質量份的情況下,固化抑制劑的效果變得不充分,在導熱性填充劑與其它成分的混合時,有時導熱性矽酮組成物的黏度變高,且無法得到固化物的足夠的剪切強度。在(E)成分的量相對於所述(A)成分以及所述(B)成分的合計量100質量份而大於1質量份的情況下,有時(D)成分的鉑族金屬類催化劑失活,產生導熱性矽酮組成物的固化不良。
雖然並不期望被任何理論約束,但可以認為,在本發明中,(E)成分如藉由上述通式 (I) 確定那樣地,在一個分子中具有三個以上的乙炔基,或者如藉由上述通式 (II) 確定那樣地,在一個分子中具有兩個以上的乙炔基以及具有一個以上的乙烯基,從而在不期望導熱性矽酮組成物的固化的條件下,例如在小於固化溫度的條件下,(E)成分作為固化抑制劑發揮作用,另一方面在導熱性矽酮組成物的固化條件下,(E)成分作為交聯劑而與SiH基反應,從而提高樹脂強度,且還提高導熱性矽酮組成物的固化物的黏接強度。而且,雖然並不期望被任何理論約束,但可以認為,作為固化抑制劑的(E)成分還作為交聯劑發揮功能,所以能夠降低作為追加的成分而添加於導熱性矽酮組成物的交聯劑的量,提高導熱性矽酮組成物中所包含的導熱性填充劑的比率,作為結果,能夠維持導熱性矽酮組成物的固化物的黏接強度,並提高導熱率。
在本發明之一個實施方式中,(E)成分的一個分子中所包含的乙炔基以及乙烯基的合計質量分數作為將一個乙炔基換算為兩個量的乙烯基的情況下的乙烯基的合計質量分數,關於每一分子,較佳的是45質量%以上,更較佳的是50質量%以上。雖然並不期望被任何理論約束,但可以認為,在該實施方式中,(E)成分以高質量分數具有乙炔基,根據情況有時具有乙烯基,所以能夠增大導熱性矽酮組成物的每單位矽酮成分的交聯數,作為結果,能夠達到本發明起到的上述效果。
由通式 (I) 或者通式 (II) 所示的化合物能夠依照公知的合成方法例如專利文獻7(日本特表2009-523856號公報)以及專利文獻8(歐州專利申請公開第0764703A2號說明書)等所公開的方法合成。例如,在通式 (I) 的化合物的情況下,能夠藉由如使R
1 nSiCl
4-n與HO-CR
2R
3-C≡CH反應那樣的醇的矽烷化反應來製備。另外,例如,在通式 (II) 的化合物的情況下,能夠藉由如使R
4(CH
2=CH-)SiCl
2與HO-CR
5R
6-C≡CH反應那樣的醇的矽烷化反應來製備。在該例子示的反應中,R
1、R
2、R
3、R
4、R
5、R
6以及n與上述一樣。
在本發明之一個實施方式中,固化抑制劑具有-20°C以下的熔點。作為具有-20°C以下的熔點的固化抑制劑,例如,可舉出甲基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷、甲基乙烯基雙(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷等。此外,本發明中的熔點係指一個氣壓下的熔點。
在本發明之一個實施方式中,固化抑制劑具有200°C以上的沸點。作為具有200°C以上的沸點的固化抑制劑,例如,可舉出甲基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷(沸點:250°C)等。此外,本發明中的沸點係指一個氣壓下的沸點。
本發明之導熱性矽酮組成物的成分(F)係增黏劑。在一個實施方式中,本發明之增黏劑係聚矽氧烷,該聚矽氧烷在一個分子中具有至少一個與矽原子鍵合的烷氧基,在一個分子中具有至少一個與矽原子鍵合的含環氧基的有機基,具有(MeViSiO
2/2)(在式中,Me表示甲基以及Vi表示乙烯基)的結構單元,以及具有每一分子的乙烯基的質量分數1-20質量%。成分(F)的聚矽氧烷的每一分子的乙烯基的質量分數較佳的是1-20質量%,更較佳的是5-10質量%。增黏劑具有能夠提高導熱性矽酮組成物相對於基材的黏接性的功能。雖然並不期望被任何理論約束,但可以認為,在本發明之導熱性矽酮組成物中,增黏劑在聚矽氧烷鏈中具有一定以上的量的具有乙烯基的結構單元,且增黏劑的使用量也比一般的使用量(不對組成物的固化速度造成顯著的影響的量、例如(A)成分以及(B)成分的合計量的2質量%左右)多,所以與Pt配位的增黏劑的乙烯基的數量變多,其結果,造成導熱性矽酮組成物的固化延遲。
作為成分(F)的聚矽氧烷所包含的烷氧基,例如可舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、甲氧基乙氧基,但較佳的是甲氧基。在本說明書中,「與矽原子鍵合的含環氧基的有機基」係指經由含環氧基的有機基的碳原子而與矽原子鍵合的含環氧基的有機基。在本發明之一個實施方式中,「含環氧基的有機基」係含有環氧乙烷環的有機基,較佳的是含有環氧乙烷環的烷基。作為含環氧基的有機基,例如,可舉出2-環氧丙氧基乙基、3-環氧丙氧基丙基以及4-環氧丙氧基丁基等環氧丙氧基烷基、2-(3,4-環氧環己基)乙基以及3-(3,4-環氧環己基)丙基等環氧環己基烷基、及3,4-環氧丁基(還被稱為4-環氧乙烷基丁基)以及7,8-環氧辛基(還被稱為8-環氧乙烷基辛基)等環氧乙烷基烷基,但不限定於該等。關於作為增黏劑的聚矽氧烷的與矽原子鍵合的烷氧基以及含環氧基的有機基以外的基團,可以例示烷基、烯基、芳基、芳烷基、鹵代烷基等取代或非取代的一價烴基、3-甲基丙烯醯氧基丙基等含(甲基)丙烯醯基的一價有機基、氫原子。關於作為增黏劑的聚矽氧烷的分子結構,例示直鏈狀、具有一部分分枝的直鏈狀、支鏈狀、環狀、網狀,特別較佳的是直鏈狀、支鏈狀、網狀。在此,本說明書中的術語「(甲基)丙烯酸」係指丙烯酸以及甲基丙烯酸中的任意一者或兩者。另外,本說明書中的關於成分(F)的術語「聚矽氧烷」不僅包含矽氧烷聚合物,還包含矽氧烷低聚物。
作為增黏劑的成分(F)的聚矽氧烷除了可以包括(MeViSiO
2/2)(在式中,Me表示甲基以及Vi表示乙烯基)結構單元之外,只要不違反本發明之目的,就可以包括任意的結構單元。例如,作為增黏劑,可舉出分子鏈兩末端矽烷醇基封端的二甲基矽氧烷·甲基乙烯基矽氧烷共聚物低聚物、分子鏈兩末端矽烷醇基封端的甲基乙烯基矽氧烷低聚物等分子鏈兩末端矽烷醇基封端的乙烯基以及含甲基的二有機矽氧烷低聚物與3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷等含環氧基的烷氧基矽烷的反應混合物等。較佳的是,關於(F)成分,可舉出分子鏈兩末端矽烷醇基封端的二甲基矽氧烷·甲基乙烯基矽氧烷共聚物低聚物、分子鏈兩末端矽烷醇基封端的甲基乙烯基矽氧烷低聚物等分子鏈兩末端矽烷醇基封端的乙烯基以及含甲基的二有機矽氧烷低聚物與含環氧基的烷氧基矽烷的反應混合物。在一個實施方式中,(F)成分可以是由式:
(MeViSiO
2/2)
a(Me
2SiO
2/2)
b(GlySiO
3/2)
c(MeO
1/2)
d(在式中,Me表示甲基,Vi表示乙烯基,Gly表示3-環氧丙氧基丙基,及a、c以及d係正數,b係0或者正數)表示的矽氧烷化合物。
增黏劑較佳的是低黏度液狀,其黏度並不限定,但更較佳的是在25°C下為1-500 mPa·s的範圍內。另外,在上述組成物中,該增黏劑的含量相對於(A)成分與(B)成分的合計100質量份較佳的是5-20質量份,更較佳的是8-15質量份。
在本發明之一個實施方式中,導熱性矽酮組成物也可以作為(G)成分而進一步包含表面處理劑。藉由用表面處理劑處理導熱性填充劑的表面,從而進一步提高導熱性填充劑的組成物中的分散性,且使組成物的操作性以及成形性變得更加良好。在本發明中能夠使用的表面處理劑並不特別限定,可以使用公知的表面處理劑。例如,作為表面處理劑,可舉出專利文獻9(日本特開2001-139815號公報)所記載的低聚矽氧烷以及專利文獻10(日本專利第6590445號公報)所記載的下述通式 (III) 表示的有機矽氧烷等。在一個實施方式中,(G)成分不包含與矽原子鍵合的含環氧基的有機基。
R
10R
11 2SiO-(SiR
11 2O)
e-(SiR
11 2)-R
12-SiR
11 (3-f)(OR
13)
f(III)
在式 (III) 中,R
10係非取代或者鹵素取代的一價烴基,例如直鏈狀烷基、支鏈狀烷基、環狀烷基、烯基、芳基、芳烷基或者鹵代烷基,R
11係彼此既可以相同也可以不同的不具有脂肪族不飽和鍵的一價烴基,例如直鏈狀烷基、支鏈狀烷基、環狀烷基、芳基、芳烷基或者鹵代烷基,R
12係氧原子或者二價烴基例如伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基等伸烷基、伸乙基伸苯基伸乙基、伸乙基伸苯基伸丙基等伸烷基伸芳基伸烷基,R
13係烷基、烷氧基烷基、烯基或者醯基,e為1以上,較佳的是1-200的整數,f係1-3的整數。在其它實施方式中,(F)成分也可以是在上述式 (III) 中-R
12-SiR
11 (3-f)(OR
13)
f成為-O-(二價烴基)-SiR
11 (3-f)(OR
13)
f的有機矽氧烷。
表面處理劑的量只要係能夠充分地發揮上述表面處理劑的特性的量,就並不特別限定,但較佳的是相對於(C)成分100質量份,為0.01-10質量份,更較佳的是0.1-2質量份。
除了上述成分以外,在達到本發明之目的的範圍內,也可以是上述成分以外的視需要的成分包含於導熱性矽酮組成物。作為視需要的成分的例子,可舉出顏料、染料、螢光染料、耐熱添加劑、***類化合物等阻燃性賦予劑以及可塑劑等。
本發明之導熱性矽酮組成物的製備方法並不特別限定。本發明之導熱性矽酮組成物能夠依照以往的包含導熱性填充劑的矽酮組成物的製備方法進行製備。能夠在將導熱性填充劑與矽酮成分等混合時,使用公知的混合/攪拌裝置、例如捏合機、羅斯攪拌機、霍巴特攪拌機以及齒式攪拌機等。在本發明之導熱性矽酮組成物中,導熱性填充劑的含量高,所以較佳的是使用能夠使導熱性填充劑高效地分散的、能夠提供高剪切力的捏合機、羅斯攪拌機以及齒式攪拌機等。在製備過程中,有可能推動氫化矽烷化反應的導熱性填充劑的存在下的(A)成分、(B)成分以及(D)成分的混合較佳的是一邊冷卻一邊進行。更較佳的是以使組成物的溫度成為常溫的方式進行冷卻。在用表面處理劑處理導熱性填充劑的情況下,既可以是預先用表面處理劑處理後的導熱性填充劑與以(A)成分為代表的其它成分混合,也可以在未用表面處理劑處理的導熱性填充劑與以(A)成分為代表的其它成分混合時,同時用表面處理劑進行處理。作為一個例子,本發明之導熱性矽酮組成物能夠藉由如下一系列的工序來製備:將(A)成分投入到捏合機,在氮氣氛圍下進行攪拌,將(C)成分投入到捏合機而進行攪拌,在真空下(例如,小於10 mmHg)進行加熱(例如,100°C-140°C),並攪拌一定時間,恢復到常壓,進行冷卻,並投入(E)成分而進行攪拌,將(B)成分投入到捏合機,在常壓下進行冷卻,並攪拌一定時間,將(D)成分投入到捏合機,在常壓下進行冷卻,並攪拌一定時間,在減壓以及冷卻下持續攪拌,接著在攪拌結束後恢復到常壓,回收所得到的導熱性矽酮組成物。
本發明之導熱性矽酮組成物例如能夠應用於積體電路(IC)等發熱構件與散熱器等散熱構件之間。使所應用的組成物固化而得到的固化體能夠將來自發熱構件的熱效率良好地傳遞給散熱構件。本發明之導熱性矽酮組成物的固化條件並不特別限定,例如藉由50°C-200°C,較佳的是100°C-180°C,更較佳的是120°C-150°C下的加熱來進行固化。
[實施例]
藉由以下的實施例,詳細地說明本發明之導熱性矽酮組成物,但本發明並不限定於實施例的記載。
實施例以及比較例中的導熱性矽酮組成物及其固化物的各種特性按照如下所示進行測量。
[黏度]
使用旋轉黏度計(Anton Paar GmbH製Anton Paar MCR 302),在25°C下測量出導熱性矽酮組成物的黏度。將導熱性矽酮組成物的各成分進行攪拌而製備的導熱性矽酮組成物的黏度在表1中被表示為「混合後的黏度」。
[剪切強度]
聚矽氧烷固化物的黏接性在面積為36 mm
2的正方形包覆部位,藉由西進商事製造的黏合測試儀Model SS-100KP測量出使導熱性矽酮組成物在150°C下固化2小時而得到的矽酮固化物相對於作為散熱基板的鋁的黏接強度。
[導熱率評價]
使用京都電子工業株式會社製造的熱圓盤法熱物性測量裝置TPS 2500 S,測量出使導熱性矽酮組成物在150°C下固化2小時而得到的10 mm × 60 mm × 30 mm的矽固化物的導熱率。
[焦燒時間(ts1)以及90%硫化時間(tc(90))的測量]
依照根據JIS K 6300-2:2001「未硫化橡膠-物理特性-第二部:利用振動式硫化試驗機求出硫化特性的方法」規定的方法,使用硫化儀(Alpha Technologies公司制的PREMIERMDR),在一般的晶片接合溫度(150°C)下將導熱性矽酮組成物硫化600秒,測量出ts1以及tc(90)。此外,在測量中,將導熱性矽酮組成物(5 ml)載置於下側模具,將上側模具關閉的時間點設為測量開始。此外,使用橡膠用R型模具,將振幅角度設為0.5°,將振動頻率設為100次/分鐘,將轉矩範圍設為最大的230 kgf·cm,進行測量。
[混合過程中的黏度上升]
如果在製備導熱性矽酮組成物時得到的捏合機內的材料的黏度不超過300 Pa·s,則判斷為混合過程中的黏度沒有上升,如果其黏度超過300 Pa·s,則判斷為混合過程中的黏度有上升。在表中,在黏度沒有上升的情況下,顯示為「沒有」,在黏度有上升的情況下,顯示為「上升」。
在實施例以及比較例中使用的成分如下。
作為(A)成分,使用下述的成分。
(a1)成分:分子兩末端二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端二甲基聚矽氧烷(數均分子量(Mn)= 18000以及二甲基矽氧烷單元的數量 = 200)(分子中的與矽原子鍵合的乙烯基的質量分數以分子的質量為基準為0.4質量%)。
作為(B)成分,使用下述的成分。
(b1)成分:分子兩末端二甲基氫甲矽烷氧基封端二甲基聚矽氧烷(分子中的與矽原子鍵合的氫原子的質量分數以分子的質量為基準為0.14質量%)。(b1)成分能夠作為擴鏈劑發揮功能。
(b2)成分:分子兩末端三甲基甲矽烷氧基封端二甲基矽氧烷·甲基氫矽氧烷共聚物(分子中的與矽原子鍵合的氫原子的質量分數以分子的質量為基準為1.59質量%)。(b2)成分能夠作為交聯劑發揮功能。
作為(C)成分,使用下述的成分。
(c1)成分:鋁填充劑(D
50= 17 μm;東洋Aluminum製A19-1331)(在本說明書中,D
50係指粒徑分佈的頻度累積為50%的粒徑。)
(c2)成分:鋁填充劑(D
50= 2 μm;東洋Aluminum製TCP2)
(c3)成分:ZnO填充劑(D
50= 0.12 μm;ZoChem公司製ZoCo102)
此外,在本發明之實施例中,除了氧化鋅之外,還同樣地能夠使用氧化鋁填充劑(產品名Advanced Alumina AA04(住友化學公司製))。
作為(D)成分,使用下述的成分。
(d1)成分:Pt催化劑(Pt-VTSC-3.0IPA優美科日本株式會社製;Pt濃度為3質量%的異丙醇中的鉑錯合物的溶液)
作為(E)成分,使用下述的成分。
(e1)成分:甲基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷(JH-AkSi-1)((e1)成分對應於本發明之固化抑制劑。)
(e2)成分:四甲基四乙烯基環四矽氧烷((e2)成分係與本發明之固化抑制劑不對應的比較例的固化抑制劑。)
(e3)成分:1-乙炔基-1-環己醇((e3)成分係與本發明之固化抑制劑不對應的比較例的固化抑制劑。)
作為(F)增黏劑,使用下述的成分。
(f1)成分:用下述公式表示的矽氧烷化合物
(MeViSiO
2/2)
8(Me
2SiO
2/2)
19(GlySiO
3/2)
38(MeO
1/2)
x在式中,Me表示甲基,Vi表示乙烯基,Gly表示3-環氧丙氧基丙基,x表示1以上的正的數量。每一分子的乙烯基的質量分數係5.63質量%。
作為(G)表面處理劑,使用下述的成分。
(g1)成分:具有下述公式的聚二甲基矽氧烷:
(CH
3O)
3Si-(C
2H
4)
x-(O-Si(CH
3)
2)
n-C
4H
9在式中,n係58-65,x係3。
實施例以及比較例的導熱性矽酮組成物按照以下步驟製備。
(i) 將(a1)成分投入到捏合機(入江商海株式會社臺式捏合機SNV-1H)。
(ii) 進行氮氣吹掃以及攪拌,並將(g1)成分、及(c1)以及(c2)成分投入到捏合機,繼續攪拌(轉速:1/sec,攪拌時間:0.25小時,溫度:常溫)。
(iii) 停止氮氣吹掃,將(c3)成分投入到捏合機。
(iv) 將捏合機的內容物加熱到120°C,在減壓(小於10 mmHg)下攪拌2小時後,溫度達到140°C。
(v) 使捏合機內的壓力恢復到常壓,作為固化抑制劑,將(e1)、(e2)或者(e3)成分投入到捏合機,在常壓以及室溫下將內容物攪拌0.5小時。在該工序中,冷卻並進行攪拌,以使捏合機的內容物成為室溫。
(vi) 將(b1)成分、(b2)成分、(d1)成分以及(f1)成分投入到捏合機。使用時,將(f2)成分也投入到捏合機。
(vii) 在常壓以及室溫下將內容物攪拌0.5小時。在該工序中,冷卻並進行攪拌,以使捏合機的內容物成為室溫。
(viii) 在減壓(小於10 mmHg)下,在室溫下將內容物攪拌0.5小時。在該工序中,冷卻並進行攪拌,以使捏合機的內容物成為室溫。
(ix) 在攪拌結束後,恢復到常壓,從捏合機取出導熱性矽酮組成物。
表1示出用於製備實施例以及比較例的導熱性矽酮組成物的各成分的質量份、各成分的各種量以及比率、及所得到的導熱性矽酮組成物及其固化物的各種特性。
表1中的H/Vi表示 [(B)成分中的與矽原子鍵合的氫原子的總數]/[((A)成分中的與矽原子鍵合的乙烯基的總數)+((E)成分中的乙炔基的總數 × 2 + 乙烯基的總數)]。當將本申請發明的固化抑制劑(實施例1)與比較例的固化抑制劑(比較例1以及2)進行比較時,確定各自的固化抑制劑的量以使該H/Vi值相同。此外,在實施例1-3以及比較例1-4中,相對於(A)成分中的與矽原子鍵合的烯基1莫耳,(B)成分中的與矽原子鍵合的氫原子係2.1莫耳。
表1中的Pt(ppm)/[(A)(B)] 表示相對於組成物中的(A)成分以及(B)成分的合計量100萬質量份的(D)成分中的鉑元素的質量份。(在本說明書中,術語「ppm」表示每100萬的份數,1 ppm表示百萬分之1。)
表1中的Pt(ppm)/[(A)(B)(E)(F)(G)] 表示相對於組成物中的(A)成分、(B)成分、(E)成分、(F)成分以及(G)成分的合計量100萬質量份的(D)成分中的鉑元素的質量份。
表1中的「填充劑含量(體積%)」表示以25°C下的導熱性矽酮組成物的總體積為基準的(c1)、(c2)以及(c3)成分的總體積的比例。
表1中的「填充劑含量(質量%)」表示以導熱性矽組成物的總質量為基準的(c1)、(c2)以及(c3)成分的總質量的比例。
根據實施例1-3的結果,本發明之導熱性矽酮組成物產生能夠達到超過3.0 W/m·K的高導熱率、將各成分混合之後的組成物的低黏度(小於150 Pa·s)以及超過300 N/cm
2的高剪切強度這樣的有利效果。
另一方面,在固化抑制劑不是本發明中確定的化合物的情況(比較例1以及2)下,所得的導熱性矽酮組成物的黏度過高,且固化物的剪切強度也低,該組成物不適於用於熱介面材料。
在鉑族金屬類催化劑的量低於本發明中確定的範圍的下限的情況(比較例3)下,固化物的剪切強度低,該組成物不適於用作熱介面材料。
在固化抑制劑的量低於本發明中確定的範圍的下限的情況(比較例4)下,所得到的導熱性矽酮組成物的黏度過高,且固化物的剪切強度也低,該組成物不適於用作熱介面材料。
[產業上的可利用性]
本發明之導熱性矽酮組成物能夠用作熱介面材料等。
無
無
無
Claims (7)
- 一種導熱性矽酮組成物, 含有下述(A)-(F)成分: (A)有機聚矽氧烷,其在一個分子中具有兩個以上的與矽原子鍵合的烯基,以及不具有與矽原子鍵合的含環氧基的有機基; (B)有機氫聚矽氧烷,其在一個分子中具有兩個以上的與矽原子鍵合的氫原子,相對於所述(A)成分中的與矽原子鍵合的烯基1莫耳,(B)成分中的與矽原子鍵合的氫原子為0.1-2.5莫耳的量; (C)導熱性填充劑,以導熱性矽酮組成物的總質量為基準,其為85-95質量%的量; (D)鉑族金屬類催化劑,相對於所述(A)成分以及所述(B)成分的合計量100萬質量份,該(D)成分中的鉑族金屬元素為至少50質量份的量; (E)一種以上的固化抑制劑,其選自下述通式 (I) 所示的化合物以及下述通式 (II) 所示的化合物,相對於所述(A)成分以及所述(B)成分的合計量100質量份,其為0.3-1質量份的量, [化學式1] [化學式2] 在所述通式 (I) 中,n係0或者1,在n為0的情況下,不存在R 1,R 1係碳數為1-10個的烴基,R 2以及R 3分別獨立地選自氫以及碳數為1-10個的烴基,其中,R 2和R 3也可以相互連結而形成脂環式環, 在所述通式 (II) 中,R 4係碳數為1-10個的烴基,R 5以及R 6分別獨立地選自氫以及碳數為1-10個的烴基,其中,R 5和R 6也可以相互連結而形成脂環式環;以及 (F)聚矽氧烷增黏劑,該聚矽氧烷在一個分子中具有至少一個與矽原子鍵合的烷氧基,在一個分子中具有至少一個與矽原子鍵合的含環氧基的有機基,具有(MeViSiO 2/2)(式中,Me表示甲基以及Vi表示乙烯基)結構單元,以及每一分子的乙烯基的質量分數為1-20質量%,相對於所述(A)成分以及所述(B)成分的合計量100質量份,所述增黏劑為5-20質量份的量。
- 如請求項1所述之導熱性矽酮組成物,其中, 相對於所述(A)成分以及所述(B)成分的合計量100萬質量份,所述(D)成分中的鉑族金屬元素為60質量份-420質量份的量。
- 如請求項1所述之導熱性矽酮組成物,其中, 在所述通式 (I) 中,R 1、R 2以及R 3分別獨立地選自甲基、乙基、丙基、苯基以及乙烯基,在所述通式 (II) 中,R 4、R 5以及R 6分別獨立地選自甲基、乙基、丙基、苯基以及乙烯基。
- 如請求項1所述之導熱性矽酮組成物,其中, 所述固化抑制劑具有-20°C以下的熔點。
- 如請求項1所述之導熱性矽酮組成物,其中, 所述固化抑制劑具有200°C以上的沸點。
- 如請求項1所述之導熱性矽酮組成物,其中, 所述固化抑制劑係選自甲基三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷以及甲基乙烯基雙(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)矽烷中的一種以上的化合物。
- 如請求項1所述之導熱性矽酮組成物,其中, 所述導熱性填充劑具有無色以及白色以外的顏色。
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