高温稳定的导热材料制造技术

本文公开了高温稳定的导热材料，具体涉及一种组合物，所述组合物包含：(A)有机烷基聚硅氧烷；(B)聚有机硅氧烷；(C)硅氢加成反应催化剂；(D)导热填料；以及(E)添加剂，其中所述添加剂的量在整个组合物的0.01重量％至5.0重量％的范围内。所述新型组合物在固化后甚至在保持在高温下较长时间时，仍保持着其所需的柔韧性。

【技术实现步骤摘要】
高温稳定的导热材料本申请是国际申请号为PCT/US2012/020699，国际申请日为2012年1月10日的PCT国际申请进入中国国家阶段后的申请，申请号为201280005205.8，专利技术名称为“高温稳定的导热材料”的专利技术专利申请的分案申请。
本文公开了高温稳定的导热材料，具体涉及一种组合物，所述组合物包含：(A)有机烷基聚硅氧烷；(B)聚有机硅氧烷；(C)硅氢加成反应催化剂；(D)导热填料；以及(E)添加剂，其中所述添加剂的量在整个组合物的0.01重量％至5.0重量％的范围内。所述新型组合物在固化后甚至在保持在高温下较长时间时，仍保持着其所需的柔韧性。
技术介绍
交叉引用根据美国法典第35篇第119(e)节的规定，本申请要求提交于2011年1月26日的美国临时专利申请序列号61/436214的权益。美国临时专利申请序列号61/436214据此以引用方式并入本文。导热凝胶和密封剂是柔软且适形的高传导材料，用于将热从发热电子元件转移出去。重要的是这些材料的物理特性(例如硬度和柔韧性)在电子元件的使用寿命期间得以保留，从而保护电子装置并保持与导热基底的良好接触。然而，经常发现，在长时间暴露于90至150℃范围内温度的情况下，导热凝胶或密封剂的硬度可能显著增大，并且所述凝胶或密封剂的有效性下降(因为它们开始无法与所述电子元件保持紧密接触)。导热凝胶和密封剂在通常为有机硅氧烷弹性体的基质中具有高填量的导热填料。虽然有机硅氧烷弹性体基质在90至150℃范围内的温度下是稳定的，但是据信由于存在填料(以及来自该填料的大量表面区域)，随着时间推移，会出现可能导致硬度增大的许多副反应。因此，对于在长时间暴露于高温后仍保持柔软和适形的导热凝胶和密封剂，存在尚未满足的需求。酞菁化合物和这些化合物的金属衍生物已被用作有机硅树脂和有机硅氧烷组合物中的染料，其随后要么通过使用有机过氧化物并加热、要么通过使羟基封端的聚二有机硅氧烷与烷基硅酸盐或有机氢硅氧烷发生反应而固化形成弹性体。公开酞菁化合物的该用法的参考文献包括美国专利No.3,364,161、英国专利No.1,470,465，以及日本专利公布No.1/279,981和No.62/223,788。在存在热和电离辐射的情况下，使用士林蓝、三联苯、酞菁或金属酞菁赋予指定类型的有机硅弹性体抗降解性在英国专利No.893,399中提出。在存在作为催化剂的羧酸或胺的金属盐的情况下，使用有机过氧化物、硫或烷基硅盐酸使所述弹性体固化。美国专利No.2,723,964教导了使用多环苯型化合物(例如铜酞菁和靛蓝染料)来提高使用有机过氧化物固化的有机硅弹性体的热稳定性。如U.S.5,153,244中所教导，将酞菁添加至有机硅弹性体以提高固化的有机硅弹性体的压缩形变值是已知的。
技术实现思路
专利技术者发现，掺入基于酞菁根的染料对防止导热聚硅氧烷材料在之前记录的高温下随时间推移而出现硬度增加有巨大的有利影响。本专利技术的一个方面是包含以下组分的组合物：(A)有机烷基聚硅氧烷，其平均在一个分子中具有至少0.1个硅键合的烯基；(B)有机聚硅氧烷，其平均在一个分子中具有至少2个硅键合的氢原子；(C)硅氢加成反应催化剂，其量足以引发组合物(A)和(B)的固化；(D)导热填料；以及(E)添加剂，其选自不含金属和含金属的酞菁化合物。在一些实施例中，所述添加剂是含金属的酞菁化合物。具体地讲，所述金属是铜。更具体地讲，所述含铜的酞菁化合物是29H,31H-酞菁根(2-)-N29,N30,N31,N32铜。在一些实施例中，本专利技术的组合物的导热填料选自氮化铝、氧化铝、三水合铝、钛酸钡、氧化铍、氮化硼、碳纤维、金刚石、石墨、氢氧化镁、氧化镁、金属颗粒、缟玛瑙、碳化硅、碳化钨、氧化锌以及它们的组合。本专利技术的另一方面是通过固化之前段落中所述的组合物而制备的固化有机硅。本专利技术的又一方面是增加导热聚有机硅氧烷组合物的稳定性的方法，其包括将酞菁化合物添加至可固化聚有机硅氧烷组合物的步骤。本专利技术还提供了将热从第一组分传导至第二组分的方法，其中将包含通过固化上述含酞菁化合物的组合物而获得的有机硅材料的组合物与所述第一组分和所述第二组分接触。附图说明图1示出，导热聚有机硅氧烷组合物的硬度以温度依赖的方式随时间推移而增大。图2示出，添加酞菁化合物阻止了硬度增大。具体实施方式1.可固化聚有机硅氧烷组合物。本专利技术提供了一种可通过硅氢加成而固化的聚有机硅氧烷组合物，所述组合物包含酞菁化合物以形成导热的有机硅组合物，所述有机硅组合物甚至在长时间暴露于高温后仍保持其柔韧性。所述组合物包含：(A)有机烷基聚硅氧烷，其平均在一个分子中具有至少0.1个硅键合的烯基基团；(B)有机聚硅氧烷，其平均在一个分子中具有至少2个硅键合的氢原子；(C)硅氢加成反应催化剂，其量足以引发组合物(A)和(B)的固化；(D)导热填料；以及(E)稳定添加剂，其选自不含金属和含金属的酞菁化合物。所述组合物可任选地包含额外组分，这些组分将另外的功能赋予所述组合物和所述组合物的固化材料。固化后的导热有机聚硅氧烷材料具有在高温下随时间推移而硬化的趋势。稳定添加剂延迟或防止该硬度增大的进程。本专利技术提供了可用作稳定添加剂的酞菁化合物。组分(A)-基体聚合物构成组分(A)的有机烷基聚硅氧烷聚合物在一个分子中平均包含至少2个硅键合的烯基基团。所述有机烷基聚硅氧烷可以具有线型分子结构，或在一定程度上的分枝线型或枝状体分子结构。其可以是单一聚合物、共聚物或者两种或更多种聚合物的混合物的形式。组分(A)的硅键合的烯基基团的例子为乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、或庚烯基基团，其中优选的是乙烯基、烯丙基或己烯基基团。一个分子中可存在不止一种烯基。组分(A)中的脂肪族不饱和有机基团可位于末端位置、侧链位置或末端位置和侧链位置二者兼有。组分(A)中的剩余硅键合的有机基团可以是不含脂肪族不饱和基团的单价有机基团。这些单价有机基团可以具有至少一个和多达2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、16、18和20个碳原子，其例如但不限于烷基基团例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、辛基、癸基、十一烷基、十二烷基和十八烷基；环烷基基团例如环戊基和环己基；芳香族(芳基)基团例如苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基和2-苯乙基；以及3,3,3,-三氟丙基或类似的卤代烷基基团。在某些实施例中，所述有机基团为甲基或苯基基团。端基可以是如之前段落中所述的烷基或芳基基团，以及烷氧基基团(例子为甲氧基、乙氧基、或丙氧基基团)或羟基基团。组分(A)的某些示例性分子可以通过下式来描述：式(I)：R12R2SiO(R12SiO)d(R1R2SiO)eSiR12R2，式(II)：R13SiO(R12SiO)f(R1R2SiO)gSiR13，或者它们的组合。在式(I)和(II)中，每个R1独立地为不含脂肪族不饱和基团的单价有机基团，而每个R2独立地为脂肪族不饱和有机基团。下标d的平均值为至少0.1，通常为至少0.5，更通常为至少0.8，并最通常为至少2，或者下标d可具有在0.1至2000范围内的值。下标e可以是0或正数。或者，下标e可以具有在0至2000范围内的平均值。下标f可以是0或正数。或者，下标f可以具有在0至2000范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，所述组合物包含：(A)有机烷基聚硅氧烷，所述有机烷基聚硅氧烷平均在一个分子中具有至少0.1个硅键合的烯基；(B)聚有机硅氧烷，所述聚有机硅氧烷平均在一个分子中具有至少2个硅键合的氢原子，所述组分(B)中的SiH基团与所述组分(A)中的脂肪族不饱和有机基团的摩尔比为3:1至0.1:1；(C)硅氢加成反应催化剂，所述硅氢加成反应催化剂的量足以引发所述组分(A)和(B)的固化；(D)导热填料，其中所述导热填料选自氮化铝、氧化铝、三水合铝、钛酸钡、氧化铍、氮化硼、碳纤维、金刚石、石墨、氢氧化镁、氧化镁、金属颗粒、缟玛瑙、碳化硅、碳化钨、氧化锌，以及它们的组合，并且按组合物的体积计，所述导热填料的量在50％至97％的范围内；以及(E)添加剂，所述添加剂选自由不含金属和含金属的酞菁化合物组成的组，其中所述添加剂的量在整个组合物的0.01重量％至5.0重量％的范围内。

【技术特征摘要】
2011.01.26 US 61/436,2141.一种组合物，所述组合物包含：(A)有机烷基聚硅氧烷，所述有机烷基聚硅氧烷平均在一个分子中具有至少0.1个硅键合的烯基；(B)聚有机硅氧烷，所述聚有机硅氧烷平均在一个分子中具有至少2个硅键合的氢原子，所述组分(B)中的SiH基团与所述组分(A)中的脂肪族不饱和有机基团的摩尔比为3:1至0.1:1；(C)硅氢加成反应催化剂，所述硅氢加成反应催化剂的量足以引发所述组分(A)和(B)的固化；(D)导热填料，其中所述导热填料选自氮化铝、氧化铝、三水合铝、钛酸钡、氧化铍、氮化硼、碳纤维、金刚石、石墨、氢氧化镁、氧化镁、金属颗粒、缟玛瑙、碳化硅、碳化钨、氧化锌，以及它们的组合，并且按组合物的体积计，所述导热填料的量在50％至97％的范围内；以及(E)添加剂，所述添加剂选自由不含金属和含金属的酞菁化合物组成的组，其中所述添加剂的量在整个组合物的0.01重量％至5.0重量％的范围内。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述添加剂是含金属的酞菁化合物。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述金属是铜。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物还包括硅氢加成稳定剂，所述硅氢加成稳定剂包括炔醇。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述导热填料选自氮化铝和氮化硼。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述导热...

【专利技术属性】
技术研发人员：德瑞布·埃都·巴瓦格尔，凯利·梅辛，伊丽莎白·伍徳，
申请(专利权)人：美国陶氏有机硅公司，
类型：发明
国别省市：美国,US