用于形成导热热自由基固化有机硅组合物的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于形成导热热自由基固化有机硅组合物的方法，所述组合物包含(I)簇合官能化聚有机聚硅氧烷；任选的(II)有机硅反应性稀释剂；(III)包括导热填料的填料；(III’)填料处理剂和(IV)自由基引发剂。在该方法中，所述簇合官能化聚有机硅氧烷(I)和所述任选的有机硅反应性稀释剂(II)在它们添加至各组分(III)、(III’)和(IV)之前预先制备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成导热热自由基固化有机硅组合物的方法
本专利技术总体涉及用于形成有机硅组合物的方法，并且更具体而言涉及用于形成导热热自由基固化有机硅组合物的方法。
技术介绍
固化成弹性材料的聚有机硅氧烷组合物是众所周知的。这类组合物可通过如下制备：将具有可固化的(例如可水解的、可辐射固化的或可热固化的)基团的聚二有机硅氧烷与交联剂和/或催化剂(根据需要)混合。一般而言，该聚二有机硅氧烷每个链末端可具有1至3个反应性基团。然后可使包括这些组分的组合物固化，例如通过暴露于大气水分、暴露于辐射或暴露于热来固化，这取决于所存在的可固化基团。具体组合物的固化速率取决于包括所存在的反应性基团的类型和数目在内的多种因素。众所周知的是不同的基团具有不同的反应性。例如，在存在水分的情况下，当所有其他条件相同时硅键合的乙酰氧基将通常比硅键合的烷氧基更快地水解。另外，即使相同类型的可固化基团可具有不同的反应性，这取决于键合至特定硅原子的那些可固化基团的数目。例如，如果聚二有机硅氧烷在链末端具有与一个硅原子键合的三个硅键合烷氧基，则第一个烷氧基通常是最具反应性的(最快速反应)，而在第一个烷氧基反应后，与同一硅原子键合的第二个烷氧基要耗费更长时间来反应，对于第三个则甚至更长。因此，仍不断需要制备每个分子端具有更多“最”具反应性的基团的簇合官能化聚有机硅氧烷。此外，为了显示用于某些应用(如有机硅粘合剂应用)的实用性，可将填料添加至组合物以改善所得的该组合物的固化产物的物理特性谱(profile)(例如，增加抗拉强度和增加断裂伸长率百分数)。已显示填料的本质、其化学性、粒度和表面化学全都会影响聚有机硅氧烷与填料之间的相互作用大小，并因此影响最终的物理特性。其他特性(如粘附性和分配性)也在组合物用于粘合剂应用的性能和商业可接受性方面起作用。有机硅粘合剂通常具有超过200磅/平方英寸(psi)的抗拉特性和100％的伸长率，粘附至多种多样的金属表面、矿物表面和塑料表面。已经公开了“哑铃型(dumb-bell)”有机硅聚合物的合成，在该聚合物中长的聚合物链被具有一个或多个有机官能团的环状、直链和星型物质封端。已经描述了这类聚合物，其可经历多种固化化学，例环氧基(缩水甘油基、烷基环氧基和环脂族环氧基)、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、聚氨酯、烷氧基或加成。希望制备多官能末端封端的聚合物(簇合官能化聚有机硅氧烷)，其中可固化基团簇集在聚合物的末端/端部。该“哑铃型”有机硅聚合物中簇合官能团与分隔它们的非官能化聚合物链的组合可在固化速率下降最少的情况下提供更高的物理特性。已对其中可固化基团相同(例如，聚合物链末端处簇集的所有可固化基团可以是环氧基或烷氧基)的“哑铃型”有机硅聚合物演示了该方法。还对所谓的“多固化(multiplecure)”体系演示了该方法，在该体系中可固化基团不同，例如，在聚合物末端簇集的所有可固化基团可以是环氧基和烷氧基的组合。包括这些簇合官能化聚有机硅氧烷的导热有机硅组合物用于将混合电路基板、功率半导体元件和器件粘结至散热器以及用于其中主要关注柔顺性和导热性的其他粘结应用中。这些导热有机硅组合物的低粘度形式可理想地用作用于变压器、电源、线圈和需要改善的热耗散的其他电子器件的导热灌封材料。
技术实现思路
为了使这些可固化聚有机硅氧烷组合物分配性更好以用于涂敷目的，通常有必要或者期望通过使用降低粘度的聚合物(有时候称为反应性稀释剂)来降低其粘度。这类反应性稀释剂应该与可固化聚有机硅氧烷组合物相容并且用于降低粘度而不会在涂敷之前不利地影响该组合物的特性(如贮存稳定性)也不会在涂敷之后不利地影响该组合物的特性(包括该组合物的固化速率和固化后物理特性)。本专利技术公开了用于形成导热热自由基固化有机硅组合物的方法(下文称为预制聚合物方法)，该组合物包含(I)簇合官能化聚有机硅氧烷、(II)有机硅反应性稀释剂、(III)包括导热填料的填料、(III’)填料处理剂和(IV)自由基引发剂，该方法包括：(A)提供簇合官能化聚有机硅氧烷(I)，其包含如下组分反应的反应产物：a)平均每分子具有至少2个脂族不饱和有机基团的聚有机硅氧烷，b)平均每分子具有4至15个硅原子以及每组分a)中的脂族不饱和有机基团至少4个硅键合氢原子的聚有机氢硅氧烷，c)每分子具有至少一个脂族不饱和有机基团以及选自丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团的一个或多个可固化基团的反应性物质；以及该反应在d)硅氢加成催化剂和e)异构体还原剂的存在下进行，(B)通过将包含所述导热填料的填料(III)；填料处理剂(III’)；和有机硅反应性稀释剂(II)与簇合官能化聚有机硅氧烷(I)中的至少一者混合而形成混合物；(C)将该混合物加热至50℃至110℃的温度以用填料处理剂(III’)在有机硅反应性稀释剂(II)与簇合官能化聚有机硅氧烷(I)中的至少一者的存在下就地处理导热填料；(D)当步骤(B)的混合物不包含有机硅反应性稀释剂(II)和簇合官能化聚有机硅氧烷(I)二者时将有机硅反应性稀释剂(II)或簇合官能化聚有机硅氧烷(I)引入至该混合物而使得该混合物包含有机硅反应性稀释剂(II)和簇合官能化聚有机硅氧烷(I)二者；以及然后(E)将该混合物冷却至30℃或更低温度并将自由基引发剂(IV)与该混合物共混。所述方法还包括：(F)在步骤(E)之前将至少一种额外组分与所述混合物共混，所述至少一种额外组分选自由以下组成的组：(III)额外量的包括所述导热填料的填料、(III’)额外量的填料处理剂、(V)水分固化引发剂、(VI)交联剂、(VII)水分固化聚合物、(VIII)溶剂、(IX)增粘剂、(X)着色剂、(XI)反应性稀释剂、(XII)腐蚀抑制剂、(XIII)聚合抑制剂、(XIV)酸受体以及它们的组合。在所述方法中，所述有机硅反应性稀释剂(II)包含如下组分反应的反应产物：a)平均每分子具有10至200个硅原子的聚有机氢硅氧烷，和b)每分子具有至少1个脂族不饱和有机基团和1个或更多个可固化基团的第二反应性物质，所述反应在c)第二异构体还原剂和d)第二硅氢加成催化剂和e)所述第二硅氢加成催化剂的抑制剂的存在下进行。在所述方法中，所述有机硅反应性稀释剂(II)包含如下组分反应的反应产物：a)根据下式的硅氧烷化合物：其中：R为具有1至6个碳原子的单价烃，R’为具有3至12个碳原子的二价烃，R”为H或CH3，并且下标m和n独立地具有1至10的值，并且b)平均每分子具有至少2个脂族不饱和有机基团的第二聚有机硅氧烷，所述反应在c)第二硅氢加成催化剂和d)所述第二硅氢加成催化剂的抑制剂的存在下进行。在所述方法中，所述有机硅反应性稀释剂(II)占所述簇合官能化聚有机硅氧烷(I)和所述有机硅反应性稀释剂(II)的总合并重量的20至90重量％。在备选的方法中，该导热热自由基固化有机硅组合物可在不包括有机硅反应性稀释剂的改良预制聚合物工艺中制备。在该备选的方法中，导热热自由基固化有机硅组合物包含(I)簇合官能化聚有机硅氧烷、(III)包括导热填料的填料、(III’)填料处理剂和(IV)自由基引发剂，并且通过包括如下步骤的方法形成：(A)提供簇合官能化聚有机硅氧烷(I)，其包含如下组分反应的反应产物：a)平均每分子具有至少2个脂族不饱和有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成导热热自由基固化有机硅组合物的方法，所述组合物包含(I)簇合官能化聚有机聚硅氧烷；(II)有机硅反应性稀释剂；(III)包括导热填料的填料；(III’)填料处理剂和(IV)自由基引发剂，所述方法包括：(A)提供簇合官能化聚有机硅氧烷(I)，其包含如下组分反应的反应产物：a)平均每分子具有至少2个脂族不饱和有机基团的聚有机硅氧烷，b)平均每分子具有4至15个硅原子以及每组分a)中的脂族不饱和有机基团至少4个硅键合氢原子的聚有机氢硅氧烷，c)每分子具有至少一个脂族不饱和有机基团以及选自丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团的一个或多个可固化基团的反应性物质，以及所述反应在d)硅氢加成催化剂和e)异构体还原剂的存在下进行，(B)通过将所述包括所述导热填料的填料(III)；所述填料处理剂(III’)；和所述有机硅反应性稀释剂(II)与所述簇合官能化聚有机硅氧烷(I)中的至少一者混合而形成混合物；(C)将所述混合物加热至50℃至110℃的温度以用所述填料处理剂(III’)在所述有机硅反应性稀释剂(II)与所述簇合官能化聚有机硅氧烷(I)中的至少一者的存在下处理所述导热填料；(D)当步骤(B)的所述混合物不包含所述有机硅反应性稀释剂(II)和所述簇合官能化聚有机硅氧烷(I)二者时将所述有机硅反应性稀释剂(II)或所述簇合官能化聚有机硅氧烷(I)引入至所述混合物而使得所述混合物包含所述有机硅反应性稀释剂(II)和所述簇合官能化聚有机硅氧烷(I)二者；以及然后(E)将所述混合物冷却至30℃或更低温度并然后将自由基引发剂(IV)与所述混合物共混以形成导热热自由基固化有机硅组合物。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.11 US 61/763,1411.一种用于形成导热热自由基固化有机硅组合物的方法，所述导热热自由基固化有机硅组合物包含(I)簇合官能化聚有机硅氧烷；(II)有机硅反应性稀释剂；(III)包括导热填料的填料；(III’)填料处理剂和(IV)自由基引发剂，所述方法包括：(A)提供(I)簇合官能化聚有机硅氧烷，其包含如下组分反应的反应产物：a)平均每分子具有至少2个脂族不饱和有机基团的聚有机硅氧烷，b)平均每分子具有4至15个硅原子以及每组分a)中的脂族不饱和有机基团至少4个硅键合氢原子的聚有机氢硅氧烷，c)每分子具有至少一个脂族不饱和有机基团以及选自丙烯酸酯基团和甲基丙烯酸酯基团的一个或多个可固化基团的反应性物质，以及所述反应在d)硅氢加成催化剂和e)异构体还原剂的存在下进行，(B)通过将所述包括所述导热填料的(III)填料；所述(III’)填料处理剂；和所述(II)有机硅反应性稀释剂与所述(I)簇合官能化聚有机硅氧烷中的至少一者混合而形成混合物；(C)将所述混合物加热至50℃至110℃的温度以用所述(III’)填料处理剂在所述(II)有机硅反应性稀释剂与所述(I)簇合官能化聚有机硅氧烷中的至少一者的存在下处理所述导热填料；(D)当步骤(B)的所述混合物不包含所述(II)有机硅反应性稀释剂和所述(I)簇合官能化聚有机硅氧烷二者时将所述(II)有机硅反应性稀释剂或所述(I)簇合官能化聚有机硅氧烷引入至所述混合物而使得所述混合物包含所述(II)有机硅反应性稀释剂和所述(I)簇合官能化聚有机硅氧烷二者；以及然后(E)将所述混合物冷却至30℃或更低温度并然后将(IV)自由基引发剂与所述混合物共混以形成导热热自由基固化有机硅组合物。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：(F)在步骤(E)之前将至少一种额外组分与所述混合物共混，所述至少一种额外组分选自由以下组成的组：(III)额外量的包括所述导热填料的填料、(III’)额外量的填料处理剂、(V)水分固化引发剂、(VI)交联剂、(VII)水分固化聚合物、(VIII)溶剂、(IX)增粘剂、(X)着色剂、(XI)反应性稀释剂、(XII)腐蚀抑制剂、(XIII)聚合抑制剂、(XIV)酸受体以及它们的组合。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述(II)有机硅反应性稀释剂包含如下组分反应的反应产物：a)平均每分子具有10至200个硅原子的聚有机氢硅氧烷，和b)每分子具有至少1个脂族不饱和有机基团和1个或更多个可固化基团的第二反应性物质，所述反应在c)第二异构体还原剂和d)第二硅氢加成催化剂和e)所述第二硅氢加成催化剂的抑制剂的存在下进行。4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述(II)有机硅反应性稀释剂包含如下组分反应的反应产物：a)根据下式的硅氧烷化合物：其中：R为具有1至6个碳原子的单价烃，R’为具有3至12个碳原子的二价烃，R”为H或CH3，并且下标m和n独立地具有1至10的值，并且b)平均每分子具有至少2个脂族不饱和有机基团的第二聚有机硅氧烷，所述反应在c)第二硅氢加成催化剂和d)所述第二硅氢加成催化剂的抑制剂的存在下进行。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述(II)有机硅反应性稀释剂占所述(I)簇合官能化聚有机硅氧烷和所述(II)有机硅反应性稀释剂的总合并重量的20至90重量％。6.一种用于形成导热热自由基固化有机硅组合物的方法，所述导热热自由基固化有机硅组合物包含(I)簇合官能化聚有机硅氧烷、包括导热填料的填料、(III’)填料处理剂和(IV)自由基引发剂，所述方法包括：(A)提供(I)簇合官能化聚有机硅氧烷，其包含如下组分反应的反应产物：a)平均每分子具有至少2个脂族不饱和...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾丽安·塔恩，寅·唐，J·唐戈，
申请(专利权)人：道康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US