本發(fā)明涉及一種制備可固化導(dǎo)熱組合物的方法和由其制備的導(dǎo)熱組合物。
背景技術(shù)：
1、對(duì)于更小且更強(qiáng)大的電子設(shè)備的工業(yè)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)增加了對(duì)可用于消散在此類設(shè)備中產(chǎn)生的熱量的導(dǎo)熱組合物的需求。例如，電信行業(yè)正在過渡到400千兆位以太網(wǎng)(gbe)標(biāo)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)更快的交換和路由，這要求諸如光學(xué)收發(fā)器和其他光學(xué)模塊的光學(xué)部件具有更好的熱控制以去除熱量。導(dǎo)熱界面材料通常用于電子器件中以熱耦合發(fā)熱部件和散熱部件。
2、導(dǎo)熱界面材料的一項(xiàng)挑戰(zhàn)是，既要具有熱導(dǎo)率性質(zhì)，又要滲油少或不滲油，同時(shí)還要易于擠出，以便允許將導(dǎo)熱材料精確地施加在小部件上。來自導(dǎo)熱界面材料，尤其是來自導(dǎo)熱凝膠的滲油(也被稱為“滲出”或“流動(dòng)分離”)是電子和光學(xué)模塊應(yīng)用的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鹪S多問題，諸如接觸故障、污染和短路，這導(dǎo)致電子部件可靠性下降和/或光學(xué)信號(hào)傳輸受到影響。
3、常規(guī)制造的導(dǎo)熱墊是固體材料，其由于交聯(lián)度而不擔(dān)心滲油問題，但不可擠出。這些導(dǎo)熱墊必須手動(dòng)施加，并且不能滿足大量自動(dòng)化過程的要求。此外，為了改善導(dǎo)熱墊和電子部件之間的界面粘附而施加的應(yīng)力可能對(duì)專用電子部件造成潛在損壞。在室溫(25攝氏度(℃))下為液體的具有類似于油脂的性質(zhì)的可分配導(dǎo)熱凝膠具有優(yōu)于導(dǎo)熱墊的許多優(yōu)點(diǎn)，包括在電子設(shè)備的制造工廠組裝需要的應(yīng)力很小或無需應(yīng)力，以及通過自動(dòng)化設(shè)備以更高的效率實(shí)現(xiàn)了更高的擠出速率。然而，這些可分配的導(dǎo)熱凝膠通常會(huì)隨著時(shí)間的推移而遭受由聚硅氧烷流體的遷移引起的嚴(yán)重滲油，例如，當(dāng)在室溫下在厚粘結(jié)層(>1mm)處施加凝膠時(shí)，特別是在電子設(shè)備在操作中時(shí)的高溫老化期間，滲油度超過10％。具體地，對(duì)于單部分可分配導(dǎo)熱凝膠而言，更具挑戰(zhàn)性的是在25℃下5天和在125℃下老化2天后均實(shí)現(xiàn)不超過10％的滲油度，同時(shí)具有至少15克/分鐘的擠出速率(er)并提供具有根據(jù)iso22007-2使用熱盤測(cè)量的大于3.0瓦/米*開爾文的熱導(dǎo)率的固化材料。滲油度和er分別使用下文定義的滲油測(cè)試和擠出速率測(cè)試來測(cè)量。
4、仍然需要鑒定可同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述滲油度而又不損害擠出速率和熱導(dǎo)率性質(zhì)的導(dǎo)熱組合物。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供了一種可固化導(dǎo)熱組合物，該可固化導(dǎo)熱組合物具有分別在25℃下施加5天后和在125℃下老化2天后不超過10％(≤10％)的滲油度以及使用下文定義的擠出速率測(cè)試測(cè)量的15克/分鐘(g/min)或更大的擠出速率(“er”)，并且固化成使用熱盤根據(jù)iso22007-2具有大于3.0瓦/米*開爾文(w/m*k)的熱導(dǎo)率(“tc”)的材料。令人驚訝地，已經(jīng)確定，這種組合物可以由涉及使用特定摩爾比的q支化烯基官能聚有機(jī)硅氧烷(a)和甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑(b1)的預(yù)固化步驟的方法制備，該方法還包括添加甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑(b2)。
2、在第一方面，本發(fā)明是一種制備可固化導(dǎo)熱組合物的方法，該方法包括以下步驟：
3、(i)制備包含以下組分(a)、(b1)、(c)、(d)和(e)的摻加物：
4、(a)3重量％至10重量％的q支化烯基官能聚有機(jī)硅氧烷，其每分子具有至少三個(gè)末端烯基基團(tuán)，并且具有根據(jù)astm?d445-21使用玻璃毛細(xì)管坎農(nóng)-芬斯克(cannon-fenske)型粘度計(jì)在25℃下所測(cè)定的25毫帕斯卡*秒(mpa*s)至2000毫帕斯卡*秒的粘度；
5、(b1)甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑，其每分子含有至少兩個(gè)甲硅烷基-氫化物基團(tuán)，并且以提供范圍為0.2至0.35的(b1)中的硅鍵合氫原子與q支化烯基官能聚有機(jī)硅氧烷中的烯基基團(tuán)的摩爾比的濃度存在；
6、(c)90重量％或更多的導(dǎo)熱填料；
7、(d)填料處理劑；和
8、(e)鉑基硅氫加成反應(yīng)催化劑；
9、(ii)通過熱量固化由步驟(i)獲得的摻加物，從而形成預(yù)固化復(fù)合材料；以及
10、(iii)將由步驟(ii)獲得的預(yù)固化復(fù)合材料與(b2)每分子含有至少兩個(gè)甲硅烷基-氫化物基團(tuán)的甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑混合；從而獲得可固化導(dǎo)熱組合物；
11、其中(b1)和(b2)中的總硅鍵合氫原子與q支化烯基官能聚有機(jī)硅氧烷(a)中的烯基基團(tuán)的摩爾比大于0.45；
12、其中重量百分比是相對(duì)于可固化導(dǎo)熱組合物重量而言的。
13、在第二方面，本發(fā)明是一種可固化導(dǎo)熱組合物，該可固化導(dǎo)熱組合物包含預(yù)固化復(fù)合材料與(b2)甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑的摻加物，該交聯(lián)劑每分子含有至少兩個(gè)甲硅烷基-氫化物基團(tuán)；
14、其中預(yù)固化復(fù)合材料包含組分(c)；組分(d)；以及組分(a)、(b1)和(e)的硅氫加成反應(yīng)產(chǎn)物：
15、(a)3wt％至10wt％的q支化烯基官能聚有機(jī)硅氧烷，其每分子具有至
16、少三個(gè)末端烯基基團(tuán)，并且具有根據(jù)astm?d445-21使用玻璃毛細(xì)管坎農(nóng)-芬斯克型粘度計(jì)在25℃下所測(cè)定的25mpa*s至2000mpa*s的粘度；
17、(b1)甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑，其每分子含有至少兩個(gè)甲硅烷基-氫化物基團(tuán)，并且以提供0.2至0.35的(b1)中的硅鍵合氫原子與q支化烯基官能聚有機(jī)硅氧烷(a)中的烯基基團(tuán)的摩爾比的濃度存在；和(e)鉑基硅氫加成反應(yīng)催化劑；
18、(c)90重量％或更多的導(dǎo)熱填料；
19、(d)填料處理劑；和
20、(e)鉑基硅氫加成反應(yīng)催化劑；
21、其中甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑(b1)和(b2)中的總硅鍵合氫原子與q支化烯基官能聚有機(jī)硅氧烷(a)中的烯基基團(tuán)的摩爾比大于0.45；
22、其中重量百分比是相對(duì)于可固化導(dǎo)熱組合物重量而言的；
23、其中可固化導(dǎo)熱組合物分別具有15g/min或更大的擠出速率以及在25℃下5天和在125℃下老化2天后不超過10％的滲油度，并且固化成使用熱盤根據(jù)iso?22007-2具有大于3.0w/m*k的熱導(dǎo)率的材料。
24、在第三方面，本發(fā)明是一種用于在電子部件上形成導(dǎo)熱有機(jī)硅材料的方法。該方法包括：
25、(i)提供第二方面的可固化導(dǎo)熱組合物，
26、(ii)將可固化導(dǎo)熱組合物施加在電子部件上，以及
27、(iii)通過熱量固化可固化導(dǎo)熱組合物；從而形成導(dǎo)熱有機(jī)硅材料。
1.一種制備可固化導(dǎo)熱組合物的方法，所述方法包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括在步驟(iii)中或在步驟(iii)之后添加(f)抑制劑、(e')附加鉑基硅氫加成反應(yīng)催化劑或它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述q支化烯基官能聚有機(jī)硅氧烷(a)具有化學(xué)式(i)：
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑(b1)中的硅鍵合氫原子與所述q支化烯基官能聚有機(jī)硅氧烷(a)中的烯基基團(tuán)的摩爾比在0.22至0.28的范圍中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟(iii)將所述預(yù)固化復(fù)合材料與所述甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑(b2)混合在低于30℃的溫度下進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述交聯(lián)劑(b1)和(b2)各自獨(dú)立地具有平均化學(xué)結(jié)構(gòu)(iv)：
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述導(dǎo)熱填料(c)包含：(c1)40重量％至60重量％的d50為20μm至50μm的氧化鋁顆粒；(c2)25重量％至40重量％的d50為1μm至5μm的氧化鋁顆粒；和(c3)10重量％至20重量％的d50為0.1μm至0.5μm的氧化鋅顆粒；其中重量百分比是相對(duì)于所述可固化導(dǎo)熱組合物重量而言的。
8.一種可固化導(dǎo)熱組合物，所述可固化導(dǎo)熱組合物包含預(yù)固化復(fù)合材料與(b2)甲硅烷基-氫化物官能聚硅氧烷交聯(lián)劑的摻加物，所述交聯(lián)劑每分子含有至少兩個(gè)甲硅烷基-氫化物基團(tuán)；其中所述預(yù)固化復(fù)合材料包含組分(c)；組分(d)；以及組分(a)、(b1)和(e)的硅氫加成反應(yīng)產(chǎn)物：
9.一種用于在電子部件上形成導(dǎo)熱有機(jī)硅材料的方法，所述方法包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述可固化導(dǎo)熱組合物的施加包括分配所述可固化導(dǎo)熱組合物。