可印刷或点胶式导热垫片及其制备方法

摘要

本发明公开了一种可印刷或点胶式导热垫片及其制备方法，其由重量比为1：1的A组分和B组分制备而得，所述A组分由基料、含氢硅油交联剂、固化抑制剂制备，所述B组分由基料、铂络合物催化剂制备，所述基料由具有式Vi-[(R1)(R2)SiO]n-[Via(R1)2-aSiO]m-Si(OR3)2-Vi的乙烯基聚硅氧烷和导热填料制备，本发明的导热垫片既可以使用丝网印刷工艺又能使用点胶设备进行涂布，不但能通过施胶量控制固化后的材料厚度，还能在复杂形状的基材上现场固化，大大提高了生产效率，减少了不必要的浪费，同时具有良好的可压缩性和粘附性，它能有效地降低界面的接触热阻。

说明书

技术领域

本发明属于导热材料技术领域，特别是涉及一种可印刷或点胶式导热垫片及其制 备方法。

背景技术

随着电子行业设备小型化和超薄化的不断推进，架构紧缩和设计空间限制了大型 散热部件的应用，故其对热传导材料的要求也日益提高。导热垫片主要用于填充发热元件 与散热部件之间的缝隙，降低界面处的接触热阻，同时还兼具绝缘、减震、保护等作用。

相关的导热垫片及其制备方法已有较多披露，这些导热垫片或类似的组合物使用 时已固化为系列规格厚度的片状材料，若器件间距不符合这些既定的规格厚度，则需要进 行定制，这限制了应用上的灵活性。

此外，这些材料使用时需要进行裁剪，以使其形状大小符合相应基材的表面，这不 但降低了生产效率，裁剪剩余的边角料也难以回收，导致了不必要的浪费。

在一些导热垫片或组合物中，为了增强垫片的物理性能，需要使用涂覆有导热涂 层的玻璃纤维布或聚合物薄膜进行补强；在另一些导热垫片或组合物中，还需要使用背胶 来增强垫片对基材的粘附性；这些技术方案使得导热垫片或组合物的传热性能受到很大限 制。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种可印刷或点胶式 的导热垫片及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：

一种可印刷或点胶式的导热垫片，其由重量比为1：1的A组分和B组分制备而得，

所述A组分由以下重量份的原料制备：

基料100份

含氢硅油交联剂15-50份

固化抑制剂0.002-0.05份；

所述B组分由以下重量份的原料制备：

基料100份

铂络合物催化剂0.5-2份；

上述A组分和B组分中的基料均由以下重量份的原料制备：

乙烯基聚硅氧烷100份

导热填料500-1500份；

所述乙烯基聚硅氧烷，具有如式(1)的结构式

Vi-[(R¹)(R²)SiO]_n-[Vi_a(R¹)_2-aSiO]_m-Si(OR³)₂-Vi(1)

其中，Vi为乙烯基，R¹、R²、R³为未被取代或取代的一价烃基团，R¹、R²、R³相同或不 同；n和m为5到100的整数；a为0-2的整数。

在其中一些实施例中，R¹和R³分别为甲基、乙基、丙基、己基、辛基或十二烷基等直 链烷基；异丙基、异丁基、叔丁基或2-乙基己基等支链烷基；甲氧基乙基或甲氧基丙基等烷 氧基烷基；R²为直链烷基、支链烷基、环烷基、烯基、芳基、芳烷基、环氧基，如甲基、乙基、丙 基、己基、辛基或十二烷基等直链烷基；异丙基、异丁基、叔丁基或2-乙基己基等支链烷基； 环戊基或环己基等环烷基；乙烯基或烯丙基等烯基；苯基或甲苯基等芳基；2-苯基乙基或2- 甲基-2-苯基乙基等芳烷基；2,3-环氧丙氧丙基等环氧基。

在其中一些实施例中，R¹和R³分别为甲基或乙基，R²为甲基、辛基或十二烷基。

在其中一些实施例中，所述导热填料为平均粒径0.1-25μm的经过偶联剂表面处理 的氧化锌、氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅和铝粉中的一种或几种；本发明对偶联 剂的种类和表面处理方法没有限制，常用的偶联剂和表面处理方法均可适用。

在其中一些实施例中，所述含氢硅油交联剂为端含氢硅油和下垂链型含氢硅油中 的一种或两种，所述含氢硅油交联剂的含氢量为0.1-1mmol/g。

在其中一些实施例中，所述固化抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔基- 2-醇、2-甲基-1-己炔基-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇、3,7,11-三甲基-1-十二炔基- 3-醇、马来酸二乙烯丙酯、烯丙基缩水甘油醚和二乙二醇二乙烯基醚中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述铂络合物催化剂为氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物，所 述铂络合物催化剂的铂含量为3000-5000ppm。

本发明还提供了上述可印刷或点胶式的导热垫片的制备方法，采取了以下技术方 案：

一种可印刷或点胶式的导热垫片的制备方法，包括以下步骤：

(1)、将乙烯基聚硅氧烷和导热填料加入搅拌机内，在120-180℃下真空混合2-4h， 制作成基料；

(2)、在常温下，在步骤(1)制得的基料中，加入含氢硅油交联剂和固化抑制剂，在 搅拌机内混合均匀制得A组分；

(3)、在常温下，在步骤(1)制得的基料中，加入铂络合物催化剂，在搅拌机内混合 均匀制得B组分；

(4)、在常温下，取等重量的A组分和B组分混合均匀，在真空中脱除气泡，在室温或 加热条件下，通过丝网印刷或点胶设备在基材表面固化，即得。

与现有技术相比，本发明所述的一种可印刷或点胶式导热垫片及其制备方法具有 以下优点和有益效果：

1、本发明的导热垫片，其固化前的A组分和B组分在25℃下黏度为100-350P；A组分 与B组分混合后在25℃下黏度为150-400P，这使得该导热垫片固化前可以通过丝网印刷或 点胶设备进行涂布，不但能通过施胶量控制固化后的材料厚度，还能在复杂形状的基材上 现场固化，大大提高了生产效率，减少了不必要的浪费；

2、本发明的导热垫片由于具有特殊结构的乙烯基聚硅氧烷，这种结构的乙烯基聚 硅氧烷具有一定的烷氧基基团，对各种基材有较好的粘附性，因此不需要使用背胶，该特殊 结构的乙烯基聚硅氧烷在固化后不需要使用涂覆有导热涂层的玻璃纤维布或聚合物薄膜 进行补强即可得到较好的物理性能；还具有良好的导热性能和可压缩性能，能有效地降低 接触界面的接触热阻，可应用于对散热要求较高的电子/通信产品；

3、本发明的导热垫片的制备方法简单易操作，适合大规模生产。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理 解为对本发明的界定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所做的一些非本质的改进 与调整，也应视为落在本发明的保护范围内。

除特殊说明外，以下实施例中所使用的原料均来源于市售。

实施例1

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片，其由重量比为1：1的A组分和B组分 制备而得，

所述A组分由以下重量份的原料制备：

基料100份

含氢量为1mmol/g的下垂链型含氢硅油交联剂15份

1-乙炔基-1-环己醇(固化抑制剂)0.002份；

所述B组分由以下重量份的原料制备：

基料100份

氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物催化剂(铂含量为3000ppm)0.5份；

上述A组分和B组分中的基料均由以下重量份的原料制备：

乙烯基聚硅氧烷100份

经过偶联剂表面处理的氧化铝(导热填料)500份；

其中，所述乙烯基聚硅氧烷，具有通式(2)的结构式

Vi-[(CH₃)₂SiO]₄₀-[(CH₃)₂SiO]₆₀-Si(OCH₃)₂-Vi(2)

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片的制备方法，包括以下步骤：

(1)、将100重量份结构如式(2)的乙烯基聚硅氧烷和500重量份经过偶联剂表面处 理的氧化铝(平均粒径5μm，导热填料)加入搅拌机内，在150℃下真空混合3h，制作成基料；

(2)、在常温下，将15重量份含氢量为1mmol/g的下垂链型含氢硅油交联剂、0.002 重量份固化抑制剂1-乙炔基-1-环己醇和100重量份基料，在搅拌机内混合均匀制得A组分；

(3)、在常温下，将铂含量为3000ppm的氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物催化剂0.5重 量份和100重量份基料，在搅拌机内混合均匀制得B组分；

(4)、在常温下，取等重量的A组分和B组分在室温下通过静态混合注射器混合均 匀，在真空中脱除气泡，固化后得到可印刷或点胶式导热垫片，性能测试结果如表1所示。

实施例2

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片，其由重量比为1：1的A组分和B组分 制备而得，所述A组分和B组分组成同实施例1，其中基料由以下重量份的原料制备：

乙烯基聚硅氧烷100份

经过偶联剂表面处理的氧化锌(导热填料，平均粒径0.6μm)330份

经过偶联剂表面处理的氧化锌(导热填料，平均粒径7.2μm)670份；

其中，所述乙烯基聚硅氧烷，具有通式(3)的结构式

Vi-[(CH₃)₂SiO]₅₀-[Vi(CH₃)SiO]₂₀-Si(OCH₃)₂-Vi(3)

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片的制备方法同实施例1，性能测试结 果如表1所示。

实施例3

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片，其由重量比为1：1的A组分和B组分 制备而得，所述B组分组成同实施例1，

所述A组分由以下重量份的原料制备：

其中基料由以下重量份的原料制备：

其中，所述乙烯基聚硅氧烷，具有通式(4)的结构式

Vi-[(CH₃)(C₈H₁₇)SiO]₅-[(CH₃)₂SiO]₃₅-Si(OCH₃)₂-Vi(4)

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片的制备方法同实施例1，性能测试结 果如表1所示。

实施例4

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片，其由重量比为1：1的A组分和B组分 制备而得，

所述A组分由以下重量份的原料制备：

基料100份

含氢量为1mmol/g的下垂链型含氢硅油交联剂15份

3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇(固化抑制剂)0.005份；

所述B组分由以下重量份的原料制备：

基料100份，

氯铂酸的乙烯基硅氧烷络合物催化剂(铂含量5000ppm)1.5份；

其中基料由以下重量份的原料制备：

其中，所述乙烯基聚硅氧烷，具有通式(4)的结构式

Vi-[(CH₃)(C₈H₁₇)SiO]₅-[(CH₃)₂SiO]₃₅-Si(OCH₃)₂-Vi(4)

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片的制备方法同实施例1，性能测试结 果如表1所示。

实施例5

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片，其由重量比为1：1的A组分和B组分 制备而得，所述B组分组成同实施例1，

其中A组分由以下重量份的原料制备：

基料100份

含氢量为0.35mmol/g的端含氢硅油50份

马来酸二乙烯丙酯(固化抑制剂)0.002份；

上述基料由以下重量份的原料制备：

乙烯基聚硅氧烷100份

经过偶联剂表面处理的氧化铝(导热填料，平均粒径2.5μm)200份

经过偶联剂表面处理的氮化硼(导热填料，平均粒径12μm)600份；

其中，所述乙烯基聚硅氧烷，具有通式(3)的结构式

Vi-[(CH₃)₂SiO]₅₀-[Vi(CH₃)SiO]₂₀-Si(OCH₃)₂-Vi(3)

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片的制备方法同实施例1，性能测试结 果如表1所示。

实施例6

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片，其由重量比为1：1的A组分和B组分 制备而得，

所述A组分由以下重量份的原料制备：

所述B组分和基料的组成同实施例4；

不同的是，所述基料中的乙烯基聚硅氧烷，具有通式(5)的结构式

Vi-[(CH₃)(C₁₂H₂₅)SiO]₁₀-[(CH₃)₂SiO]₉₀-Si(OCH₃)₂-Vi(5)

本实施例的一种可印刷或点胶式的导热垫片的制备方法同实施例1，性能测试结 果如表1所示。

对实施例1～6制得的可印刷或点胶式导热垫片和两个现有的典型常规已固化的 导热垫片(对比例1为深圳傲川科技公司生产的TP080导热垫片，对比例2为美国贝格斯公司 生产的GapPadA3000导热垫片)进行了性能测试，测试方法如下：

1、A组分和B组分混合前后的黏度测定

将经上述实施例1～6的步骤制得的A组分和B组分在25℃时分别使用旋转粘度计 测定其黏度。取等重量的A组分和B组分，在室温下混合后，再次使用旋转粘度计测定其在25 ℃时的黏度。

2、导热垫片的性能测试

将所制得的A组分和B组分在室温下混合均匀，置于真空中脱除气泡，然后通过丝 网印刷或点胶设备涂布在平整模具中加热固化，制作成试样。试样按照ASTMD5470测试其导 热系数、按照ASTMD2240测试其硬度、按照GB/T528-1998测试其拉伸强度及断裂伸长率、按 照GB/T528-1998测试其拉伸强度及断裂伸长率。将所得试样垂直紧贴在基材上，测试其粘 附性，若试样在固化24h后无滑落，则说明试样粘附性能符合使用要求。

表1实施例1～6的导热垫片的性能指标

从表1结果可知，对比例1的常规导热垫片虽然具有比较好的物理性能，但导热性 能较低；对比例2的常规导热垫片导热系数较高，但物理性能较差，必须使用玻璃纤维布或 聚合物薄膜进行补强。这两个对比例的导热垫片都几乎没有任何粘附性。实施例1-6使用了 特殊结构的乙烯基聚硅氧烷，通过调整导热填料粒子的种类和配比，可以制得一系列导热 系数的导热垫片；通过调整乙烯基聚硅氧烷的结构以及含氢硅油交联剂的种类和配比，可 以使固化后的导热垫片具有较好的物理性能，同时保持A、B组分具有较适宜的黏度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。