TW201805403A - 加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物及其硬化物之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供即使在初期為低黏度而形狀維持性亦高,加熱硬化後為柔軟,且對於基材密著性為良好之可常溫保管的加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物及其硬化物之製造方法。
本發明之可常溫保管的加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,係以下列(A)~(D)為必需,且25℃時之黏度於以馬康(Malcom)黏度計進行之旋轉數10rpm測定時為30~800Pa.s,(A)25℃時之黏度為50~100,000mPa.s之含有烯基之有機聚矽氧烷、(B)25℃時之黏度為100mPa.s以下,具有2~10個Si-H,具有烷氧基及/或環氧基,聚合度為15以下,且聚矽氧烷骨架包含環狀構造之液狀有機氫聚矽氧烷、(C)特定之光活性型鉑錯合物硬化觸媒、(D)具有10W/m‧℃以上之導熱率之導熱性填充劑。
Description
本發明係關於可常溫保管之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物及其硬化物之製造方法,其係由於為低黏度,因此吐出性或塗佈性為良好,而可配合會發熱之電子元件的形狀或凹凸而自由地追隨,又,由於形狀維持性亦高,因此若一旦定形則亦可保持該形狀,在加熱增黏之後也不會變硬而柔軟地凝固,而兼具對於基材之密著性與修復性,即使垂直放置亦不易垂流,並且可對於發熱源不施加多餘的應力即可。
於輸送機中之引擎控制或動力傳動系統、空氣調節控制等之主體系統中,控制的內容高度化,而對於控制所必要的系統增加。伴隨此,所搭載之電子控制單元(ECU)的數量亦逐年增加,而有搭載於其內部之電子元件數量亦增加的傾向。為了將由複數個高度不同之電子元件/零件所產生的熱有效率地傳遞至作為殼體的鋁壓鑄,導熱性材料如今已成為不可或缺的存在。
進而,最近由於必須將多數個電子元件/零件
搭載於有限的空間內,而其之搭載環境(環境溫度/濕度/角度/厚度等)亦涉及各層面。例如,在引擎ECU的情況中係於引擎室內以垂直放置的方式設置的情況變多。如此般,在施加振動與高溫雙方的場所導熱性材料被垂直放置的情況變多。
為了使導熱性材料即使在如此之環境下使用,也不會從發熱體與冷卻體之間垂落,作為該導熱性材料,使用導熱性聚矽氧接著材料或導熱性封裝材料,或使用室溫硬化型導熱性聚矽氧橡膠組成物的提案被提出(參照日本特開平8-208993號公報、日本特開昭61-157569號公報、日本特開2004-352947號公報、日本專利第3543663號公報、日本專利第4255287號公報:專利文獻1~5)。
然而,由於在此等之任何情況皆可能成為高硬度,因此與基材高強度地接著,而缺乏重工性,而有對會發熱之電子元件施加應力的缺點。又,因熱應變所致之應力的重複等導熱性材料無法承受,而從發熱元件剝離或破裂,導致熱阻抗急速上昇。
因此,發現一種加成一液導熱性材料,其係在導熱性材料製造時,預先進行加熱交聯反應成為高黏度(維持柔軟度)而不易垂流(日本特開2003-301189號公報:專利文獻6)。其雖為高黏度,但由於非常柔軟,因此對電子元件賦予應力的影響低於高硬度品,由於對於具有凹凸的面亦可自由地改變形狀來追隨,因此適於塗佈於
高度不同的電子元件。然而,當然,作為其代償(trade-off)具有黏度高而難以進行塗佈的課題。
近年來,雖開發出較此加成一液導熱性材料黏度降低的導熱性聚矽氧組成物(日本特開2009-286855號公報:專利文獻7),但此係黏度仍高,期望有具有更好的作業性之不易垂流的導熱性聚矽氧組成物。
上述的問題,若使用加成一液導熱性聚矽氧組成物則可解決(日本特開2002-327116號公報:專利文獻8)。也就是說,加熱硬化前容易吐出,即使加熱硬化後亦可確保某程度重工性,並且加熱硬化後不會垂流,而且加熱硬化後亦為較柔軟的橡膠,因此,亦可發揮應力緩和劑的功效之故。然而,即使於此加成一液導熱性聚矽氧組成物亦殘留有課題。其係存在有下述問題點:若使此加成一液導熱性聚矽氧組成物成為更低黏度,則產生流動性,而於剛吐出後立即在電子元件上擴散,若電子元件與冷卻基板之間為厚,則無法確保散熱路徑。
因此,提案有即使在初期為低黏度而形狀維持性亦高,硬化後為柔軟之加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物(日本特開2013-227374號公報:專利文獻9),但通常,由於加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧組成物之保存必須冷藏或者冷凍保管庫,因此,存在有於此耗費經費的問題。因此,期望有可常溫保管之較理想為在40℃以下之保管的加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧組成物之開發。
提案有一種有機聚矽氧烷凝膠組成物,其係使用藉由紫外線而成為光活性型之鉑錯合物硬化觸媒作為前述之其他硬化手段者(日本專利第3865638號公報:專利文獻10),但添加無機填充劑作為任意成分之記載並無針對某成分之添加量的記載,亦無關於導熱性的記載,又作為一液之保存性亦有難度。
[專利文獻1]日本特開平8-208993號公報
[專利文獻2]日本特開昭61-157569號公報
[專利文獻3]日本特開2004-352947號公報
[專利文獻4]日本專利第3543663號公報
[專利文獻5]日本專利第4255287號公報
[專利文獻6]日本特開2003-301189號公報
[專利文獻7]日本特開2009-286855號公報
[專利文獻8]日本特開2002-327116號公報
[專利文獻9]日本特開2013-227374號公報
[專利文獻10]日本專利第3865638號公報
本發明係鑑於上述情事而完成者,其目的
為,提供即使在初期為低黏度(容易塗佈)而形狀維持性亦高,加熱硬化後為柔軟(低硬度),且對於基材密著性為良好之可常溫保管的加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物及其硬化物之製造方法。
本發明者們為了達成上述目的而再三努力探討的結果,發現一種可常溫保管之加成一液硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物係即使為低黏度且容易塗佈而形狀維持性亦高,即使加熱硬化亦為柔軟,因此不會垂流,又可期待應力緩和,進而兼具對於基材之密著性與修復性,該加成一液硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物係含有下述(A)~(D)成分,較佳係進一步含有(E)及/或(F)成分,且加熱前(增黏前)之25℃時的絕對黏度於以馬康(Malcom)黏度計所進行之旋轉數10rpm測定時為30~800Pa.s,較佳係進一步在25℃之環境下,以成為直徑1cm(0.5ml)之圓板狀的方式塗佈於鋁板上,水平地在25℃下放置24小時後的直徑變化為1mm以內,加熱增黏後之硬度以阿斯卡(ASKER)橡膠硬度計C型計成為1~90。
進而,發現藉由使用液狀有機氫聚矽氧烷(B),而使作為一液之保存性成為良好,因而完成本發明,該液狀有機氫聚矽氧烷(B)係25℃時之黏度為100mPa.s以下,於1分子中含有2~10個與矽原子鍵結的氫原子,含
有至少1個經由伸烷基與矽原子鍵結的烷氧基及/或環氧基,聚矽氧烷之聚合度為15以下,且聚矽氧烷之骨架包含環狀構造。
因而,本發明係提供下述所示之可常溫保管之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物及其硬化物之製造方法。
[1]一種可常溫保管的加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其特徵為,以下列(A)~(D)作為必需成分,且25℃時之黏度於以馬康黏度計進行之旋轉數10rpm測定時為30~800Pa.s,(A)25℃時之黏度為50~100,000mPa.s,且於1分子中含有至少1個烯基之有機聚矽氧烷:100質量份、(B)25℃時之黏度為100mPa.s以下,於1分子中含有2~10個與矽原子鍵結的氫原子(Si-H基),含有至少1個經由伸烷基與矽原子鍵結的烷氧基及/或環氧基,聚矽氧烷之聚合度為15以下,且聚矽氧烷之骨架包含環狀構造之液狀有機氫聚矽氧烷:{Si-H基的個數}/{組成物中之烯基的個數}成為0.1~5之量、(C)由三甲基(乙醯丙酮)鉑錯合物、三甲基(2,4-戊二酮酸)鉑錯合物、三甲基(3,5-庚二酮酸)鉑錯合物、三甲基(乙醯乙酸甲酯)鉑錯合物、雙(2,4-戊二酮)鉑錯合物、雙(2,4-己二酮)鉑錯合物、雙(2,4-庚二酮)鉑錯合物、雙(3,5-庚二酮)鉑錯合物、雙(1-苯基-1,3-丁二酮)鉑錯合物、雙(1,3-二苯基-1,3-丙二
酮)鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二甲基鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二苯基鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二丙基鉑錯合物、(2,5-降冰片二烯)二甲基鉑錯合物、(2,5-降冰片二烯)二苯基鉑錯合物、(環戊二烯基)二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)二乙基鉑錯合物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)二苯基鉑錯合物、(甲基環辛-1,5-二烯基)二乙基鉑錯合物、(環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙基二甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙醯二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三己基鉑錯合物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(二甲基苯基矽烷基環戊二烯基)三苯基鉑錯合物、及(環戊二烯基)二甲基三甲基矽烷基甲基鉑錯合物中所選出之光活性型鉑錯合物硬化觸媒:有效量、(D)具有10W/m‧℃以上之導熱率之導熱性填充劑:100~20,000質量份。
[2]如[1]之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其中,(C)成分係於配位子具有環狀二烯化合物之4價錯合物。
[3]如[2]之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其中,(C)成分係(甲基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物。
[5]如[1]~[4]中任一項之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其係相對於(A)成分100質量份,進一步包含5~900質量份之(E)以下述一般式(1)所表示,且聚矽氧烷的骨架並非環狀構造之有機聚矽氧烷,
(式中,R1係獨立為非取代或取代之1價烴基,R2係獨立為烷基、烷氧烷基、烯基或醯基,b為2~100之整數;a為1~3之整數)。
[6]如[1]~[5]中任一項之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其係相對於(A)成分100質量份,進一步包含0.1~100質量份之(F)二氧化矽微粉末。
[7]如[6]之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其中,(F)成分之二氧化矽微粉末係表面處理煙霧質二氧化矽。
[8]如[1]~[7]中任一項之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其係具有在25℃之環境下,以成為直徑1cm之圓板狀的方式塗佈0.5ml於鋁板上,水平地在25℃下放置24小時後的直徑變化為1mm以內之形狀維持性,進而加熱增黏後的硬度以阿斯卡橡膠硬度計C型計成為1~90。
[9]如[1]~[8]中任一項之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其中,相對於25℃時的黏度之40℃×90日保存後的黏度上昇率,於以馬康黏度計進行之旋轉數10rpm測定時為1.01~3倍。
[10]一種加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物之硬化物之製造方法,其特徵為,將如[1]~[7]中任一項之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物以80~200℃進行加熱,而得到硬化後之硬度以阿斯卡橡膠硬度計C型計為1~90的硬化物。
本發明之可常溫保管之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物係由於為低黏度,因此吐出性或塗佈性為良好,而可配合會發熱之電子元件的形狀或凹凸來自由地追隨。又,由於形狀維持性亦高,因此若一旦
定形則亦可保持該形狀。加熱增黏後之該組成物係由於不會變硬而為柔軟且深部硬化性亦良好,因此即使垂直放置亦不易垂流,並且成為可對於發熱源不施加多餘的應力即可。進而,兼具對於基材之密著性與修復性,且作為一液之該組成物的保存性亦為良好。
以下,對於本發明進行詳細敘述。
本發明之可常溫保管之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其特徵為,含有下述成分而成,且25℃時之黏度於以馬康黏度計進行之旋轉數10rpm測定時為30~800Pa.s。
(A)25℃時之黏度為50~100,000mPa.s,且於1分子中含有至少1個烯基之有機聚矽氧烷、(B)25℃時之黏度為100mPa.s以下,於1分子中含有2~10個與矽原子鍵結的氫原子,含有至少1個經由伸烷基與矽原子鍵結的烷氧基及/或環氧基,聚矽氧烷之聚合度為15以下,且聚矽氧烷之骨架包含環狀構造之液狀有機氫聚矽氧烷、(C)由三甲基(乙醯丙酮)鉑錯合物、三甲基(2,4-戊二酮酸)鉑錯合物、三甲基(3,5-庚二酮酸)鉑錯合物、三甲基(乙醯乙酸甲酯)鉑錯合物、雙(2,4-戊二酮)鉑錯合物、雙(2,4-己二酮)鉑錯合物、雙(2,4-庚二酮)鉑錯合物、雙(3,5-庚二酮)鉑錯合物、雙(1-
苯基-1,3-丁二酮)鉑錯合物、雙(1,3-二苯基-1,3-丙二酮)鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二甲基鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二苯基鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二丙基鉑錯合物、(2,5-降冰片二烯)二甲基鉑錯合物、(2,5-降冰片二烯)二苯基鉑錯合物、(環戊二烯基)二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)二乙基鉑錯合物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)二苯基鉑錯合物、(甲基環辛-1,5-二烯基)二乙基鉑錯合物、(環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙基二甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙醯二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三己基鉑錯合物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(二甲基苯基矽烷基環戊二烯基)三苯基鉑錯合物、及(環戊二烯基)二甲基三甲基矽烷基甲基鉑錯合物中所選出之光活性型鉑錯合物硬化觸媒、以及(D)具有10W/m‧℃以上之導熱率之導熱性填充劑,較佳係進一步包含:(E)以下述一般式(1)所表示之聚矽氧烷的骨架並非環狀構造之有機聚矽氧烷,
(式中,R1係獨立為非取代或取代之1價烴基,R2係獨立為烷基、烷氧烷基、烯基或醯基,b為2~100之整數;a為1~3之整數)及/或(F)二氧化矽微粉末。
以下,針對上述成分詳細地進行敘述。
(A)成分係本組成物之基質聚合物,其係於1分子中含有至少1個烯基之有機聚矽氧烷。
(A)成分之有機聚矽氧烷係分子中具有1個以上,較佳為2個以上,更佳為2~3個之鍵結於矽原子之烯基者,作為烯基係可例示:乙烯基、烯丙基、丁烯基等之碳數2~4者。
作為鍵結於矽原子之有機基,除了上述之烯基以外,可列舉非取代或取代之排除碳數1~10之脂肪族不飽和鍵的1價烴基,具體而言係可例示:直鏈狀烷基、分支鏈狀烷基、環狀烷基、芳基、芳烷基、鹵化烷基等。作為直鏈狀烷基係可列舉例如:甲基、乙基、丙基、己基、辛基、癸基等之碳數1~10,較佳為1~6者。作為分支鏈狀烷基係可列舉例如:異丙基、異丁基、tert-丁基、2-乙基己基等之碳數1~10,較佳為1~6者。作為環狀烷基係可列舉例如:環戊基、環己基之碳數3~10者。作為芳基係可列舉例如:苯基、甲苯基等之碳數6~10者。作為芳烷基係可列舉例如:2-苯乙基、2-甲基-2-苯乙基等之碳數7~10者。作為鹵化烷基係可列舉例如:3,3,3-三氟丙
基、2-(九氟丁基)乙基、2-(十七氟辛基)乙基等之碳數1~10,較佳為1~6者。
作為(A)成分之鍵結於矽原子的有機基,較佳為直鏈狀烷基、烯基、芳基,更佳為碳數1~6之直鏈狀烷基、烯基、芳基,特佳為甲基、乙烯基、苯基。
(A)成分之25℃時之黏度為50~100,000mPa.s之範圍內,較佳為200~50,000mPa.s之範圍內,更佳為300~40,000mPa.s之範圍內,再更佳為300~30,000mPa.s之範圍內。若該黏度為此範圍內,則容易確保本組成物之操作作業性,且容易確保本組成物之硬化物良好的物性。另外,此黏度係以旋轉黏度計之測定值。
(A)成分之分子構造並無特別限定,可列舉例如:直鏈狀、分支鏈狀、具有一部分分支之直鏈狀、樹枝狀(dendrimer),較佳為直鏈狀、具有一部分分支之直鏈狀。(A)成分亦可為具有此等之分子構造的單一聚合物、具有此等之分子構造的共聚物、或此等之聚合物之2種以上的混合物。
作為(A)成分係可列舉例如:分子鏈兩末端二甲基乙烯基矽氧基封鎖二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端甲基苯基乙烯基矽氧基封鎖二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端二甲基乙烯基矽氧基封鎖二甲基矽氧烷.甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端二甲基乙烯基矽氧基封鎖二甲基矽氧烷.甲基乙烯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端矽醇基封鎖二甲基矽氧烷.甲基乙烯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩
末端矽醇基封鎖二甲基矽氧烷.甲基乙烯基矽氧烷.甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端三甲基矽氧基封鎖二甲基矽氧烷.甲基乙烯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端二甲基乙烯基矽氧基封鎖甲基(3,3,3-三氟丙基)聚矽氧烷、由以式:(CH3)3SiO1/2所表示之矽氧烷單位與以式:(CH3)2(CH2=CH)SiO1/2所表示之矽氧烷單位與以式:CH3SiO3/2所表示之矽氧烷單位與以式:(CH3)2SiO2/2所表示之矽氧烷單位所構成的有機矽氧烷共聚物等。
另外,此有機聚矽氧烷(A)基本上是由矽氧烷骨架所構成,且不含烷氧基。
(B)成分之有機氫聚矽氧烷係本組成物之硬化劑,其係可藉由與(A)成分及後述之(E)成分進行混合而硬化。該有機氫聚矽氧烷係藉由加熱而硬化,進而,作為用以對金屬、玻璃、有機樹脂等賦予自我接著性之交聯劑及/或增黏劑而發揮作用。
另外,此有機氫聚矽氧烷係使本組成物之一液保存性提昇的必須成分。
(B)成分係液狀有機氫聚矽氧烷,其係25℃時之黏度為100mPa.s以下,於1分子中含有2~10個,較佳為2~7個,特佳為2~4個與矽原子鍵結的氫原子,進一步含有至少1個經由伸烷基與矽原子鍵結的烷氧基及/或環氧基;作為經由伸烷基與矽原子鍵結的烷氧基較佳為2~12個,特佳為2~6個作為經由伸烷基與矽原子鍵結的環氧基較佳為1~4個,特佳為1或2個,聚矽氧烷之聚合
度為15以下,且聚矽氧烷之骨架包含環狀構造。
(B)成分於25℃時之黏度為100mPa.s以下,較佳為1~100mPa.s。若於25℃時之黏度過高,則難以確保本組成物之操作作業性。另外,此黏度係以旋轉黏度計進行之測定值。
作為(B)成分雖只要滿足上述之構造者則無特別限制,但有機氫聚矽氧烷之聚合度為15以下,較佳為4~15,特佳為4~8。若有機氫聚矽氧烷之聚合度大於15,則接著性成為不充分。又,有機氫聚矽氧烷之環狀構造較佳為矽原子數3~8之環狀構造,尤其是以矽原子數4者為佳。若不具有環狀矽氧烷構造,則作業性、接著性、耐熱性成為不充分。
另外,此聚合度(或是分子中之矽原子數)係可藉由以GC/MS(氣相層析/質量分析法)分析、GPC(凝膠滲透層析)分析進行之聚苯乙烯換算的數量平均值等而求出。
於(B)成分中,作為經由伸烷基與矽原子鍵結的烷氧基者,具體而言係可例示以下述所示之有機氫聚矽氧烷。
於(B)成分中,作為經由伸烷基與矽原子鍵結的環氧基者,具體而言係可例示以下述所示之有機氫聚矽氧烷。
於(B)成分中,作為具有經由伸烷基與矽原子鍵結的烷氧基與環氧基雙方者,可例示以下述所示之有機氫聚矽氧烷。
(B)成分係可僅使用1種之成分,又,亦可
併用2種以上之成分。
(B)成分之有機氫聚矽氧烷的摻合量,於組成物中,尤其是相對於(A)成分及後述之(E)成分中之矽原子鍵結烯基1莫耳,本(B)成分中之矽原子鍵結氫原子(Si-H基)之量係成為0.1~5莫耳之範圍內之量,較佳係成為0.1~3莫耳之範圍內之量,更佳係成為0.1~1.5莫耳之範圍內之量。若該含量為如此之量,則本組成物係容易充分硬化,另一方面,可成為適當的硬度,且不易對散熱元件賦予應力。
本發明所使用之(C)成分係光活性型鉑錯合物硬化觸媒,本來是照射紫外線而被活性化者,但於本組成物中亦可進行加熱硬化,進而,其係一邊保有本組成物之常溫下的一液保存性,一邊具有促進(B)成分對於(A)成分與後述之(E)成分之加成反應的觸媒作用。於本發明中,成為該(C)成分之光活性型鉑錯合物硬化觸媒之化合物係意味著β-二酮鉑錯合物或配位子具有環狀二烯化合物的鉑錯合物。
在此,作為β-二酮鉑錯合物係可列舉例如:三甲基(乙醯丙酮)鉑錯合物、三甲基(2,4-戊二酮酸)鉑錯合物、三甲基(3,5-庚二酮酸)鉑錯合物、三甲基(乙醯乙酸甲酯)鉑錯合物、雙(2,4-戊二酮)鉑錯合物、雙(2,4-己二酮)鉑錯合物、雙(2,4-庚二酮)鉑錯合物、雙(3,5-庚二酮)鉑錯合物、雙(1-苯基-1,3-丁二酮)鉑錯合物、雙(1,3-二苯基-1,3-丙二酮)鉑錯合物
等。
又,作為配位子具有環狀二烯化合物之鉑錯合物係可列舉例如:1,5-環辛二烯基)二甲基鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二苯基鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二丙基鉑錯合物、(2,5-降冰片二烯)二甲基鉑錯合物、(2,5-降冰片二烯)二苯基鉑錯合物、(環戊二烯基)二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)二乙基鉑錯合物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)二苯基鉑錯合物、(甲基環辛-1,5-二烯基)二乙基鉑錯合物、(環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙基二甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙醯二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三己基鉑錯合物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(二甲基苯基矽烷基環戊二烯基)三苯基鉑錯合物、及(環戊二烯基)二甲基三甲基矽烷基甲基鉑錯合物等。
尤其,為了提昇本組成物之一液保存性,相較於2價之β-二酮鉑錯合物,配位子具有環狀二烯化合物的4價錯合物較適宜,作為配位子具有環狀二烯化合物的4價錯合物,係可列舉例如:(環戊二烯基)二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)二乙基鉑錯合物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)二苯基鉑錯合物、(環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙基二甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙醯二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三己基鉑錯合
物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(二甲基苯基矽烷基環戊二烯基)三苯基鉑錯合物、及(環戊二烯基)二甲基三甲基矽烷基甲基鉑錯合物等,尤其,就便利性或工業性取得之容易度而言,較佳係選擇(甲基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物。
上述(C)成分之含量係只要為作為觸媒之有效量即可,但例如,相對於(A)、(B)及後述之(E)成分的合計質量,作為鉑金屬質量以成為1~5,000ppm之量,較佳係成為10~500ppm之量來使用。在前述摻合量為未達1ppm時,會有因加熱導致之加成反應明顯變慢,或是無法硬化的情況,又,若超過5,000ppm,則會有無法確保作為一液之保存性的情況,或所得之硬化物之耐熱性降低的情況。
於本發明中,亦可在抑制(C)成分之觸媒活性,更提昇作為一液之保存性的目的下,適當使用控制劑(G)。該控制劑係於室溫(25℃)以下之保存溫度中,抑制氫化矽烷化反應之進行,使儲存壽命、使用期限延長者。作為控制劑係可使用周知之反應控制劑,且可利用乙炔化合物、各種氮化合物、有機磷化合物等。具體而言係可例示:1-乙炔基-1-環己醇、3-丁炔-1-醇等之乙炔化合物、三烯丙基異氰脲酸酯及三烯丙基異氰脲酸酯衍生物等之各種氮化合物、三苯基膦等之有機磷化合物等。
(G)成分之摻合量,若相對於(A)成分100質量份,為少於0.01質量份,則有無法得到所期望之
充分的儲存壽命、使用期限的情況,若多於1.5質量份,則恐有因加熱所致之增黏降低之虞,因此,較佳為0.01~1.5質量份之範圍,更佳為0.01~1質量份之範圍。
另外,(G)成分亦可為了使對於聚矽氧潤滑脂組成物之分散性良好而以甲苯等之溶劑進行稀釋來使用。
作為(D)成分之導熱性填充劑,若該填充劑所具有之導熱率小於10W/m.℃,則本組成物之導熱率本身會變小,因此,使用導熱性填充劑之導熱性為10W/m.℃以上,較佳為15W/m.℃以上者。
作為如此之導熱性填充劑雖可列舉:鋁粉末、銅粉末、銀粉末、鎳粉末、金粉末、氧化鋁粉末、氧化鋅粉末、氧化鎂粉末、氮化鋁粉末、氮化硼粉末、氮化矽粉末、鑽石粉末、碳粉末等,但只要導熱率為10W/m.℃以上則任何填充劑皆可,可為1種,亦可將2種以上混合。
導熱性填充劑之平均粒徑若小於0.1μm,則有不能成為油脂狀而成為伸展性缺乏者的情況,若大於300μm,則有本組成物之均勻性缺乏的情況,因此,較佳為0.1~300μm之範圍,更佳為0.1~200μm之範圍。填充劑之形狀係可為不定形或球形,任何形狀皆可。另外,平均粒徑,例如,可作為以雷射光繞射法所進行的重量平均值(或中位徑)而求出。
(D)成分之導熱性填充劑之填充量,若相對
於(A)成分100質量份,為少於100質量份,則無法得到所期望之導熱率,若多於20,000質量份,則不能成為油脂狀而成為缺乏伸展性者,因此,較佳為100~20,000質量份之範圍,更佳為500~15,000質量份之範圍。
(E)成分係以下述一般式(1)所表示,較佳為25℃時之黏度為5~100,000mPa.s,且聚矽氧烷之骨架並非環狀構造之有機聚矽氧烷。(E)成分係使加熱增黏後之本組成物停留在低黏度,擔任使初期濃度降低之重要的角色。
上述式(1)中,R1係獨立為非取代或取代之較佳為碳數1~10之1價烴基,作為該例係可列舉:直鏈狀烷基、分支鏈狀烷基、環狀烷基、烯基、芳基、芳烷基、鹵化烷基。作為直鏈狀烷基係可列舉例如:甲基、乙基、丙基、己基、辛基、癸基等之碳數1~10者。作為分支鏈狀烷基係可列舉例如:異丙基、異丁基、tert-丁基、2-乙基己基等之碳數1~10者。作為環狀烷基係可列舉例如:環戊基、環己基等之碳數3~10者。作為烯基係可列
舉例如:乙烯基、烯丙基等之碳數2~10者。作為芳基係可列舉例如:苯基、甲苯基等之碳數6~10者。作為芳烷基係可列舉例如:2-苯乙基、2-甲基-2-苯乙基等之碳數7~10者。作為鹵化烷基係可列舉例如:3,3,3-三氟丙基、2-(九氟丁基)乙基、2-(十七氟辛基)乙基等之碳數1~10者。R1較佳為碳數1~6之1價烴基,更佳為碳數1~3之烷基或芳基,特佳為甲基、苯基。
上述R2係獨立為烷基、烷氧烷基、烯基或醯基。作為烷基係可列舉例如與於R1中所例示者相同之直鏈狀烷基、分支鏈狀烷基、環狀烷基。作為烷氧烷基係可列舉例如:甲氧基乙基、甲氧基丙基等之碳數2~10者。作為烯基係可列舉例如與於R1中所例示者相同者。作為醯基係可列舉例如:乙醯基、辛醯基等之碳數2~10者。R2係以烷基為佳,尤其以甲基、乙基為佳。
b為2~100之整數,較佳為10~50之整數。a為1~3之整數,較佳為3。
(E)成分之於25℃時之黏度,通常為5~100,000mPa.s,尤其以5~5,000mPa.s為佳。若該黏度低於5mPa.s,則恐有容易發生從所得之聚矽氧潤滑脂組成物滲油,又,容易垂流之虞。若該黏度大於100,000mPa.s,則所得之聚矽氧潤滑脂組成物之流動性明顯缺乏,而恐有塗佈作業性惡化之虞。另外,此黏度係以旋轉黏度計進行之測定值。
作為(E)成分之適宜的具體例係可列舉下述
者。
在摻合(E)成分的情況之摻合量,若相對於(A)成分100質量份,為少於5質量份,則加熱後會變硬,而恐有無法得到柔軟的組成物之虞,若多於900質量份,則恐有難以硬化之虞,因此,較佳為5~900質量份之範圍,更佳為10~900質量份之範圍,再更佳為20~700質量份之範圍。
另外,於本發明中,除了上述(A)、(E)成分之外,亦可併用不含鍵結於矽原子的烯基之有機聚矽氧烷。作為該例係可列舉:分子鏈兩末端矽醇基封鎖二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端矽醇基封鎖二甲基矽氧烷.甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端三甲氧基矽氧基封鎖二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端三甲氧基矽氧基封鎖二甲基矽氧烷.甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端甲基二甲氧基矽氧基封鎖二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端三乙氧基矽氧基封鎖二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端三甲氧基矽
烷基乙基封鎖二甲基聚矽氧烷、及此等之2種以上的混合物。
(F)成分之二氧化矽微粉末係對組成物賦予形狀維持性的成分。作為二氧化矽微粉末係適宜使用表面處理煙霧質二氧化矽。藉由進行表面處理而提昇對於(A)成分或(B)成分、(E)成分之分散性,成為可均勻分散。又,可藉由表面處理煙霧質二氧化矽彼此、及表面處理煙霧質二氧化矽與(A)、(B)、(E)成分之相互作用而賦予形狀維持性。
作為該表面處理劑係氯矽烷、矽氮烷、矽氧烷等為有效。作為表面處理劑之具體例係可列舉:甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、三甲基氯矽烷、六甲基二矽氮烷、八甲基環四矽氧烷、α,ω-三甲基矽烷基二甲基聚矽氧烷等。
又,(F)成分之比表面積(BET法)較佳為50m2/g以上,尤其是以100m2/g以上為佳。在未達50m2/g的情況,恐有本組成物之形狀維持性惡化之虞。另外,作為比表面積(BET法)係500m2/g以下,尤其是300m2/g以下者係形狀維持性提高,故為佳。
在摻合(F)成分的情況之摻合量,若相對於(A)成分100質量份,為少於0.1質量份,則恐有無法具有形狀維持性之虞,若多於100質量份,則恐有不能成為油脂狀而成為伸展性缺乏者之虞,因此,較佳為0.1~100質量份之範圍,更佳為1~80質量份之範圍,再更佳
為1~50質量份之範圍。
於本組成物中,除了上述成分以外,亦可在不損及本發明之目的的範圍內添加周知之添加劑作為加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物的添加劑。作為該添加劑係可列舉例如:受阻酚系抗氧化劑、碳酸鈣等之補強性、非補強性填充劑、作為搖變性提昇劑之聚醚等。進而亦可因應需要而添加顏料、染料等之著色劑。
又,亦可為了展現與各種被著體之接著性,而除了(A)~(F)成分以外,在不損及本發明之目的的範圍內添加以下所示之矽烷偶合劑等之接著助劑(H)。另外,接著助劑(H)係不含(B)成分者。在摻合該接著助劑的情況之摻合量,較佳係相對於(A)成分100份,為0.1~20質量份。
本發明之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物係可藉由將上述各成分以周知的方法均勻地混合而調製。
所得之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物之25℃時的絕對黏度,於以馬康黏度計進行之旋轉數10rpm測定時為30~800Pa.s,較佳為30~600Pa.
s。在上述黏度為未達30Pa.s的情況,吐出性會過於良好而無法調節,若超過800Pa.s,則吐出性並不良好。另外,為了將本發明之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物的初期黏度設為上述值,可藉由調節(A)成分與(B)成分之平衡而達成。
進而,加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物之40℃×90日保存後的25℃時之絕對黏度,於以馬康黏度計進行之旋轉數10rpm測定時係以31~900Pa.s,尤其是31~810Pa.s為佳,上述保存前(25℃之絕對黏度)與40℃×90日保存後之絕對黏度的黏度變化(黏度上昇率)係以1.01~3倍,尤其是1.01~2.5倍,特別是1.01~2.3倍為佳。另外,為了成為上述黏度上昇率之範圍,作為(C)成分,較佳係使用配位子具有環狀二烯化合物之4價錯合物。
又,所得之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,係在於25℃之環境下,以成為直徑1cm(0.5ml)之圓板狀的方式塗佈於鋁板上,以25℃水平地放置的情況,24小時後之直徑變化係以1mm以內,尤其是0.5mm以內為佳。若上述變化超過1mm,則有形狀維持性不足的情況。另外,於加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物中,為了將上述變化設為1mm以內,係以將(F)成分之添加量相對於(A)成分100質量份,設為0.1~100質量份為理想。
本發明之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧
潤滑脂組成物,由於初期為低黏度,因此可因應於凹凸而自由地變形。又,由於形狀維持性亦高,因此變形後亦可維持該形狀。由於低黏度且形狀維持性為高,因此即便是發熱部位為複雜的形狀,亦可連角落都容易密著,該形狀亦可維持。
又,本發明之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,係與以往之導熱性聚矽氧接著材料、或導熱性聚矽氧封裝材料、及室溫硬化型導熱性聚矽氧橡膠組成物不同,其特徵為,藉由加熱而柔軟地硬化(增黏)。
使本發明之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物增黏之加熱條件,較佳為例如80℃以上,為了縮短硬化時間,更佳係以100℃以上為佳。其上限係以200℃以下,尤其是180℃以下為佳。又,加熱時間係以設為10分鐘~2小時,尤其是10分鐘~1小時為佳。
另外,本發明之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物係加熱硬化後之25℃時之硬度,以阿斯卡橡膠硬度計C型計為1~90,尤其是10~80為佳。若硬度未達上述範圍,則有過於柔軟而垂流的情況,若超過上述範圍,則有過硬而對於發熱源賦予應力的情況。另外,為了將本發明之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物之硬化物的硬度設為上述範圍,可藉由調節(B)成分之Si-H基的個數/(A)、(E)成分之烯基的
合計個數而達成。
如此方式所得之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物係如上述般,由於即使加熱硬化也為柔軟,因此不易垂流,且修復性亦非常優異,亦無對電子元件施加大應力之顧慮。
以下,雖藉由實施例及比較例更詳細敘述本發明,但本發明係不限定於此。在使本發明之優勢更明確的目的下,顯示具體的實施例來證明。另外,於下述式中,Me為甲基。
首先,準備以下之各成分。
A-1:25℃時之黏度為600mPa.s,且兩末端以二甲基乙烯基矽氧烷封鎖之二甲基聚矽氧烷
A-2:25℃時之黏度為30,000mPa.s,且兩末端以二甲基乙烯基矽烷基封鎖之二甲基聚矽氧烷
B-1:25℃時之黏度為5mPa.s,且以下述式所表示之有機氫聚矽氧烷
B-2:25℃時之黏度為5mPa.s,且以下述式所表示之有機氫聚矽氧烷
B-3:25℃時之黏度為12mPa.s,且以下述式所表示之有機氫聚矽氧烷
B-4:25℃時之黏度為8mPa.s,且以下述式所表示之有機氫聚矽氧烷(比較用)
B-5:25℃時之黏度為25mPa.s,且以下述式所表示之有機氫聚矽氧烷(比較用)
C-1:(甲基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物為1質量%,25℃時之黏度為600mPa.s,且兩末端以二甲基乙烯基矽烷基封鎖之二甲基聚矽氧烷溶液
C-2:以使鉑濃度與C-1成為相同的方式調整後的氯鉑酸-1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物(比較用)
D-1:平均粒徑10μm之氧化鋁粉末(導熱率:27W/m.℃)
D-2:平均粒徑12μm之鋁粉末(導熱率:236W/m.℃)
E-1:以下述式所表示之有機聚矽氧烷
F-1:BET比表面積為120m2/g,且藉由二甲基二氯矽烷進行疏水化表面處理後的煙霧質二氧化矽
將上述(A)~(F)成分以表1所示之摻合量,如下述般進行混合,而得到實施例1~7及比較例1~3之組成物。亦即,於5升門式攪拌機(Gate mixer;井上製作所(股)製,商品名:5升行星式攪拌機)中,以表1所示之摻合量取(A)、(D)、(E)成分,以150℃進行2小時脫氣加熱混合。其後,進行冷卻至常溫(25℃),添加(B)及(F)成分,使其成為均勻地以室溫(25℃)進行混合。進而,添加(C)成分,使其成為均勻地以室溫進行脫氣混合。針對如此方式所得之組成物,藉由下述所示之方法評估初期黏度、硬化後硬度、導熱率、形狀維持
性及保存性。將其結果併記於表1。針對比較例1,由於剛裝入(C)成分後立即增黏而凝膠化,因此無法評估各特性。
加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物之初期黏度係顯示25℃時之值,該測定係使用馬康黏度計(型號PC-10AA,旋轉數10rpm)。
將加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物流入會使其硬化厚度成為6mm般的成型模,以150℃進行1小時硬化。接著,將6mm厚度之硬化物2片重疊,以阿斯卡C硬度計進行測定。
使用京都電子工業(股)製之Hot Disk法熱物性測定裝置TPA-501,測定25℃時之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物之硬化前的導熱率。
在25℃環境下,將0.5ml之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物以圓板狀(直徑約1cm)塗佈於鋁板。於剛塗佈完之後立即以25℃經1日(24小時)後,
測定加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物之直徑,測定其變化(mm),作為形狀維持性的基準。亦即,移動距離越少則形狀維持性越高。
在25℃環境下確認以指觸判斷之乾燥時間。亦即,乾燥時間越長則作為一液之保存性越良好。又,於保存日數經過後之黏度測定中,係使用前述之馬康黏度計(型號PC-10AA)。同時,40℃×90日促進後之25。℃時的黏度測定亦與保存數日經過後之黏度測定相同地進行,算出40℃×90日促進後相對於初期黏度之黏度上昇率。
Claims (10)
- 一種可常溫保管的加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其特徵為,以下列(A)~(D)作為必需成分,且25℃時之黏度於以馬康(Malcom)黏度計進行之旋轉數10rpm測定時為30~800Pa.s,(A)25℃時之黏度為50~100,000mPa.s,且於1分子中含有至少1個烯基之有機聚矽氧烷:100質量份、(B)25℃時之黏度為100mPa.s以下,於1分子中含有2~10個與矽原子鍵結的氫原子(Si-H基),含有至少1個經由伸烷基與矽原子鍵結的烷氧基及/或環氧基,聚矽氧烷之聚合度為15以下,且聚矽氧烷之骨架包含環狀構造之液狀有機氫聚矽氧烷:{Si-H基的個數}/{組成物中之烯基的個數}成為0.1~5之量、(C)由三甲基(乙醯丙酮)鉑錯合物、三甲基(2,4-戊二酮酸)鉑錯合物、三甲基(3,5-庚二酮酸)鉑錯合物、三甲基(乙醯乙酸甲酯)鉑錯合物、雙(2,4-戊二酮)鉑錯合物、雙(2,4-己二酮)鉑錯合物、雙(2,4-庚二酮)鉑錯合物、雙(3,5-庚二酮)鉑錯合物、雙(1-苯基-1,3-丁二酮)鉑錯合物、雙(1,3-二苯基-1,3-丙二酮)鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二甲基鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二苯基鉑錯合物、(1,5-環辛二烯基)二丙基鉑錯合物、(2,5-降冰片二烯)二甲基鉑錯合物、(2,5-降冰片二烯)二苯基鉑錯合物、(環戊二烯 基)二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)二乙基鉑錯合物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)二苯基鉑錯合物、(甲基環辛-1,5-二烯基)二乙基鉑錯合物、(環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙基二甲基鉑錯合物、(環戊二烯基)乙醯二甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(甲基環戊二烯基)三己基鉑錯合物、(三甲基矽烷基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物、(二甲基苯基矽烷基環戊二烯基)三苯基鉑錯合物、及(環戊二烯基)二甲基三甲基矽烷基甲基鉑錯合物中所選出之光活性型鉑錯合物硬化觸媒:有效量、(D)具有10W/m.℃以上之導熱率之導熱性填充劑:100~20,000質量份。
- 如請求項1之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其中,(C)成分係於配位子具有環狀二烯化合物之4價錯合物。
- 如請求項2之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其中,(C)成分係(甲基環戊二烯基)三甲基鉑錯合物。
- 如請求項1~3中任一項之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其係相對於(A)成分100質量 份,進一步包含0.1~100質量份之(F)二氧化矽微粉末。
- 如請求項6之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其中,(F)成分之二氧化矽微粉末係表面處理煙霧質二氧化矽。
- 如請求項1~3中任一項之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其係具有在25℃之環境下,以成為直徑1cm之圓板狀的方式塗佈0.5ml於鋁板上,水平地在25℃下放置24小時後的直徑變化為1mm以內之形狀維持性,進而加熱增黏後的硬度以阿斯卡(ASKER)橡膠硬度計C型計成為1~90。
- 如請求項1~3中任一項之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物,其中,相對於25℃時的黏度之40℃×90日保存後的黏度上昇率,於以馬康黏度計進行之旋轉數10rpm測定時,為1.01~3倍。
- 一種加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物之硬化物之製造方法,其特徵為,將如請求項1~3中任一項之加成一液加熱硬化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物以80~200℃進行加熱,而得到硬化後之硬度以阿斯卡橡膠硬度計C型計,為1~90的硬化物。
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