JP2016079378A - 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)ケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基から選択される基を一分子中に2個以上有し、かつ該ケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基の少なくとも2個が分子鎖末端に存在するところのオルガノポリシロキサン;(B)一分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有し、但し該ケイ素原子結合水素原子の少なくとも1つがHR1SiO2/2(R1は脂肪族不飽和結合を有しない置換または非置換の1価炭化水素基である)またはHSiO3/2を構成する、かつアルコキシ基およびエポキシ基を有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサン、ここで、成分(B)の量が、成分(A)中のケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基の合計個数と成分(B)および成分(E)中のケイ素原子結合水素原子の合計個数との比が1:0.1〜5.0となる量である;(C)白金族金属系触媒;(D)銀粉末;(E)一分子中に2個以上のエポキシ基および1個以上のケイ素原子結合水素原子を有し、かつアルコキシ基を有しないオルガノポリシロキサン、ここで、成分(E)の量が成分(A)100質量部に対して0.1〜10質量部である;および(F)Si(OR)4(Rは炭素数が1〜3の飽和炭化水素基である)で表される化合物の部分加水分解縮合物を含む熱伝導性シリコーン組成物。
【選択図】なし
Description
(A)ケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基から選択される基を一分子中に2個以上有し、かつ該ケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基の少なくとも2個が分子鎖末端に存在するところのオルガノポリシロキサン、
(B)一分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有し、但し該ケイ素原子結合水素原子の少なくとも1つがHR1SiO2/2(R1は脂肪族不飽和結合を有しない置換または非置換の1価炭化水素基である)またはHSiO3/2を構成する、かつアルコキシ基およびエポキシ基を有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサン、ここで、成分(B)の量が、成分(A)中のケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基の合計個数と成分(B)および成分(E)中のケイ素原子結合水素原子の合計個数との比が1:0.1〜5.0となる量である、
(C)白金族金属系触媒、
(D)銀粉末、
(E)一分子中に2個以上のエポキシ基および1個以上のケイ素原子結合水素原子を有し、かつアルコキシ基を有しないオルガノポリシロキサン、ここで、成分(E)の量が成分(A)100質量部に対して0.1〜10質量部である、および
(F)Si(OR)4(Rは炭素数が1〜3の飽和炭化水素基である)で表される化合物の部分加水分解縮合物
を含む熱伝導性シリコーン組成物である。
また、本発明は、上記シリコーン組成物の硬化物を提供する。
成分(A)は、ケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基から選択される基を一分子中に2個以上有し、該ケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基の少なくとも2個が分子鎖末端に存在するオルガノポリシロキサンであり、本発明組成物のベースポリマーとして使用される。成分(A)は、一般的には、主鎖部分が基本的にジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状のものであるが、分子の一部に分岐状の構造を含んでいてもよく、また分子全体が環状であってもよい。硬化物の機械的強度等の物性の点から、直鎖状のジオルガノポリシロキサンが好ましい。成分(A)はケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基から選択される基を少なくとも2個有する。上記ケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基は、分子鎖の末端のみに存在していても、或いは分子鎖の2以上の末端及び分子鎖の途中に存在していてもよい。
(式中、R1はそれぞれ独立して脂肪族不飽和結合を含有しない非置換又は置換の1価炭化水素基であり、R2は炭素数2〜8のアルケニル基または炭素数3〜8のシクロアルケニル基であり、R3はR1またはR2で示される基であり、mおよびnはそれぞれ独立して0以上の整数であり、ただし、10≦m+n≦10,000かつ0≦n/(m+n)≦0.2である)で表されるジオルガノポリシロキサンが挙げられる。
成分(B)は硬化剤であり、一分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上のケイ素原子結合水素原子(即ち、SiH基)を有し、かつアルコキシ基およびエポキシ基を有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり、該ケイ素原子結合水素原子の少なくとも1つがHR1SiO2/2(R1は脂肪族不飽和結合を有しない置換または非置換の1価炭化水素基である)またはHSiO3/2を構成する。成分(B)は、直鎖状、分岐状、環状、或いは三次元網状のいずれの構造でもよい。
HaR4 bSiO(4−a−b)/2 (2)
(式中、R4は独立して、脂肪族不飽和結合を含有しない非置換又は置換の1価炭化水素基であり、a及びbは、0<a<2、0.7≦b≦2かつ0.8≦a+b≦3、好ましくは0.001≦a≦1.2、0.8≦b≦2かつ1≦a+b≦2.7、より好ましくは0.01≦a≦1、1.5≦b≦2かつ1.8≦a+b≦2.4を満足する数である)で表わされるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが挙げられる。
(mは0〜100の整数、nは2〜100の整数である)
(mは0〜100の整数、nは1〜100の整数である)
(mは0〜100の整数、rは1〜50の整数、qは2〜100の整数である)
(mは0〜100の整数、rは1〜50の整数、qは1〜100の整数である)
(mは0〜100の整数、rは1〜50の整数、qは2〜100の整数である)
(mは0〜100の整数、rは1〜50の整数、qは1〜100の整数である)
成分(C)は、成分(A)中のアルケニル基およびシクロアルケニル基と成分(B)中のSiH基との付加反応(ヒドロシリル化反応)を促進するための白金族金属系触媒であり、周知のヒドロシリル化反応用触媒が使用できる。具体例としては、例えば、白金(白金黒を含む)、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体;H2PtCl4・nH2O、H2PtCl6・nH2O、NaHPtCl6・nH2O、KHPtCl6・nH2O、Na2PtCl6・nH2O、K2PtCl4・nH2O、PtCl4・nH2O、PtCl2、およびNa2HPtCl4・nH2O(但し、式中、nは0〜6の整数であり、好ましくは0又は6である)等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸(米国特許第3,220,972号明細書参照);塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス(米国特許第3,159,601号明細書、同第3,159,662号明細書および同第3,775,452号明細書参照);白金黒およびパラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカおよびカーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム−オレフィンコンプレックス;クロロトリス(トリフェニルフォスフィン)ロジウム(ウィルキンソン触媒);塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン、特にビニル基含有環状シロキサンとのコンプレックス等が挙げられる。
成分(D)は銀粉末であり、任意の公知の銀粉末を使用することができる。成分(D)の量は、成分(A)〜(F)の合計量に対して、80質量%〜95質量%が好ましく、85質量%〜95質量%がより好ましい。この範囲内であれば、実用上十分な熱伝導性を有し、成分(D)を配合するのも容易なので、組成物製造時の生産性にも優れる。
成分(E)は本発明の組成物に接着性を付与するものであり、一分子中に2個以上のエポキシ基および1個以上のケイ素原子結合水素原子を有し、かつアルコキシ基を有しないオルガノポリシロキサンである。成分(E)は、直鎖状、分岐状、環状、或いは三次元網状のいずれの構造であってもよい。
成分(F)は、Si(OR)4(Rは、炭素数が1〜3の飽和炭化水素基である)で表される化合物の部分加水分解縮合物である。上記部分加水分解縮合物は、上記化合物のOR基を公知の方法で部分的に加水分解し、そして縮合させて得られる生成物である。成分(F)は、本発明組成物における成分同士の親和性を改善するバインダーの役割を担う。特に、銀粉末(D)やエポキシ基を有する成分(E)などの、ポリシロキサンと混ざりにくい成分が、成分(F)が存在することにより、組成物に良好に混入され得、その結果、組成物の接着性を高めることができる。
本発明の組成物は、硬化速度を調整する等の目的で、必要に応じて硬化抑制剤を配合することができる。硬化抑制剤としては、例えば、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンやヘキサビニルジシロキサンのようなビニル基高含有オルガノポリシロキサン、トリアリルイソシアヌレート、アルキルマレエート、アセチレンアルコール類及びそのシラン変性物及びシロキサン変性物、ハイドロパーオキサイト、テトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾール及びこれらの混合物からなる群から選ばれる化合物が挙げられる。硬化抑制剤の量は、成分(A)100質量部当り、通常0.001〜1.0質量部、好ましくは0.005〜0.5質量部である。
R5Si(OR6)3 (5)
(ここで、R5は脂肪族アルキル基、R6はメチル基またはエチル基である。)で表される化合物が挙げられる。
成分(A)として、粘度が1,000mPa・sであり、分子鎖両末端がビニル基によって封鎖されたポリジメチルシロキサン(式(1)において、R3がR1であり、R1が全てメチル基であり、R2が全てビニル基であり、m=220、n=20であるポリジメチルシロキサン)1kgを用い、これを、成分(D)としての銀粉末AgC−237(福田金属箔粉社製)10kgと、プラネタリーミキサーを用いて混合することにより、ベース樹脂を得た。
調製例で得られたベース樹脂11kgを、成分(B)としての下記式(6):
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン12g、成分(C)としての白金のビニルシロキサン錯体3g、硬化抑制剤としてのアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール4g、成分(E)としての下記式(3):
で表される化合物(信越化学工業(株)製、エポキシ当量:402g/eq)10g、成分(F)としてのSi(OC2H5)4の部分加水分解縮合物(粘度3.7mPa・s)10g、および希釈剤としてのデシルトリメトキシシラン10gと混合して、組成物を得た。H/Vi=2.46
成分(E)に代えて比較成分(E)として下記式(9)
で表される化合物(信越化学工業(株)製、エポキシ当量:177g/eq)10gを用いた以外は実施例1と同様にして組成物を得た。H/Vi=1.92
成分(F)に代えて比較成分(F)としてテトラメトキシシラン10gを用いた以外は実施例1と同様にして組成物を得た。H/Vi=2.46
実施例1において、成分(F)としての部分加水分解縮合物を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして組成物を得た。H/Vi=2.46
組成物を150℃で4時間加熱することにより硬化させて、厚さ2mmのシートを得た。このシートを、厚みが6mmとなるように3枚重ね合わせ、JIS K 6249に従って、デュロメータタイプAにて硬さを測定した。
上記(1)で得られた厚さ2mmのシートを直径1cmとなるように打ち抜き、全体をカーボンブラックでコーティングした。これを試験片とし、JIS R 1611に準拠して、レーザーフラッシュ法(LFA 447 Nanoflash ネッチゲレイデバウ社製)を用いて熱伝導率を測定した。
ニッケルでコートされた銅板と3mm×3mmのシリコンチップとの間に組成物を硬化後の厚さが0.2mmになるように挟み、150℃で4時間加熱することにより硬化させ、万能型ボンドテスター(DAGE社製 Series4000)を用いて接着強度を測定した。
Claims (6)
- (A)ケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基から選択される基を一分子中に2個以上有し、かつ該ケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基の少なくとも2個が分子鎖末端に存在するところのオルガノポリシロキサン、
(B)一分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有し、但し該ケイ素原子結合水素原子の少なくとも1つがHR1SiO2/2(R1は脂肪族不飽和結合を有しない置換または非置換の1価炭化水素基である)またはHSiO3/2を構成する、かつアルコキシ基およびエポキシ基を有しないオルガノハイドロジェンポリシロキサン、ここで、成分(B)の量が、成分(A)中のケイ素原子結合アルケニル基およびケイ素原子結合シクロアルケニル基の合計個数と成分(B)および成分(E)中のケイ素原子結合水素原子の合計個数との比が1:0.1〜5.0となる量である、
(C)白金族金属系触媒、
(D)銀粉末、
(E)一分子中に2個以上のエポキシ基および1個以上のケイ素原子結合水素原子を有し、かつアルコキシ基を有しないオルガノポリシロキサン、ここで、成分(E)の量が成分(A)100質量部に対して0.1〜10質量部である、および
(F)Si(OR)4(Rは炭素数が1〜3の飽和炭化水素基である)で表される化合物の部分加水分解縮合物
を含む熱伝導性シリコーン組成物。 - 式(1)におけるR1が全てメチル基であることを特徴とする請求項2記載の熱伝導性シリコーン組成物。
- 成分(E)のエポキシ当量が900以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の熱伝導性シリコーン組成物。
- 成分(A)〜(F)の合計量に対する成分(D)の量が80質量%以上95質量%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の熱伝導性シリコーン組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項記載の組成物を硬化して得られる硬化物であって、5W/m・K以上の熱伝導率を有することを特徴とする硬化物。
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