一种乙烯基含氟硅氧烷、改性导热填料及制备方法和应用与流程

本发明属于有机硅，具体涉及一种乙烯基含氟硅氧烷、改性导热填料及制备方法和应用。

背景技术：

1、随着微电子行业的快速发展，越来越多的3c产品向着小型化、集成化和功能化发展，其中电路的集成度不断提高，从而引起信号传送延时、噪声干扰和功率耗散增大等一系列问题，这一现象称为rc延迟(指集成电路中由电阻(r)控制电容(c)充放电过程引起的信号延迟)。rc延迟成为集成电路进一步发展的瓶颈。目前降低rc延迟现象的主要方法为用低介电常数的材料代替传统的二氧化硅层间材料。对于用作介电材料的聚合物而言，除了要求其具有低的介电常数以外，还要求其它性能也能满足集成电路对材料的要求，比如导热性能、绝缘性能等。

2、有机硅导热灌封胶具有弹性好、绝缘性优异等优点，被广泛应用于电气、电子集成电路和电器封装等领域，有助于提高电子设备的安全性和使用寿命。但是，有机硅材料本身导热性能不佳，为达到较高的导热系数，通常需要添加大量的高介电常数的无机导热填料，导致产品的介电常数高达4.0-7.0(1000hz)，无法满足集成电路和电子设备对低介电常数的要求。此外，导热填料还容易出现沉降、板结等问题，导致有机硅导热灌封胶的存储稳定性下降。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种乙烯基含氟硅氧烷、改性导热填料及制备方法和应用。

2、为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

3、一种乙烯基含氟硅氧烷，具有式(ⅰ)所示分子结构：

4、

5、其中，r1和r3分别独立地选自c1-c4烷基，r2选自c1-c15含氟烷基。

6、进一步的，所述乙烯基含氟硅氧烷为短链结构，其重均分子量为230-1000g/mol，含氟量0.1-2％，粘度为100-1000cps。

7、更进一步的，所述乙烯基含氟硅氧烷的重均分子量为230-930g/mol。

8、更进一步的，所述乙烯基含氟硅氧烷的重均分子量为729-930g/mol。

9、更进一步的，所述乙烯基含氟硅氧烷的含氟量0.5-1.5％。

10、更进一步的，所述乙烯基含氟硅氧烷的粘度为120-600cps。

11、更进一步的，所述乙烯基含氟硅氧烷的粘度为120-400cps。

12、进一步的，所述r1和r3分别独立地选自甲基或乙基，所述r2选自全氟癸基、十二氟庚基丙基、三氟丙基、全氟辛基中的一种。

13、本发明还公开了一种乙烯基含氟硅氧烷的制备方法，包括以下步骤：

14、先将乙烯基烷氧基硅烷、第一催化剂和去离子水进行混合均匀，再加入含氟烷氧基硅烷，通过缩合反应制得所需乙烯基含氟硅氧烷。

15、进一步的，所述乙烯基含氟硅氧烷的制备方法包括以下步骤：

16、在保护气氛中，先将乙烯基烷氧基硅烷溶于溶剂中，在50-80℃条件下加入第一催化剂和水混合0.5-1h，再升温到120-140℃，保温0.5-2h后，加入用溶剂稀释后的含氟烷氧基硅烷，进行缩合反应，降至室温，制得所述乙烯基含氟硅氧烷。

17、进一步的，所述乙烯基烷氧基硅烷、含氟烷氧基硅烷和去离子水的摩尔比为(0.5-2)：(0.5-2)：(1.5-6)；采用滴加的方式加入含氟烷氧基硅烷，滴加时间为1-3h；所述第一催化剂为有机锡催化剂、钛酸酯催化剂、酸类催化剂中的至少一种；缩合反应的温度为120-140℃，时间为1-5h。

18、更进一步的，所述乙烯基烷氧基硅烷、含氟烷氧基硅烷、去离子水的摩尔比为(1-1.5)：(1-1.5)：(3～4.5)。

19、更进一步的，所述酸类催化剂为稀盐酸和/或稀硫酸。

20、进一步的，所述溶剂为甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯中的至少一种。

21、进一步的，所述保护气氛为氮气。

22、本发明还公开了一种低介电常数的改性导热填料，通过如上所述的一种乙烯基含氟硅氧烷对导热填料进行改性得到，所述低介电常数的改性导热填料的导热系数高、介电常数低。

23、本发明还公开了一种低介电常数的改性导热填料的制备方法，包括以下步骤：

24、将乙烯基含氟硅氧烷溶于溶剂中，升温至50-70℃，预热20-40min，然后加入导热填料，升温至70-90℃，反应100-150min，冷却，干燥，制得所需低介电常数的改性导热填料。

25、进一步的，所述导热填料的粒径为d50＝10-50μm，所述导热填料包括氧化铝、氢氧化铝、中空玻璃微球、多微孔氧化镁、多微孔硅微粉中的至少一种；加入导热填料后进行搅拌，搅拌速率为50-100r/min；干燥温度为110-130℃，干燥时间为50-70min。

26、进一步的，所述导热填料包括重量比为(10-30)：(10-30)：(10-30)：(10-30)：(10-30)的氧化铝、氢氧化铝、中空玻璃微球、多微孔氧化镁和多微孔硅微粉。

27、本发明以特定配比的氧化铝、氢氧化铝、中空玻璃微球、多微孔氧化镁和多微孔硅微粉作为导热填料，利用乙烯基含氟硅氧烷对上述导热填料进行改性，通过表面改性可以去导热填料表面的极性基团，降低单位体积内极性分子的数量和极化程度，将改性后的导热填料进一步应用于有机硅导热灌封胶中，可明显降低有机硅导热灌封胶的介电常数并提高导热系数。

28、本发明还公开了一种低介电常数的改性导热填料在制备有机硅导热灌封胶中的应用。

29、进一步的，所述有机硅导热灌封胶的制备原料包括a组分和b组分；

30、按重量份数计，a组分包括：乙烯基硅油40-60份、低介电常数的改性导热填料90-110份、第二催化剂1-5份；

31、b组分包括：乙烯基硅油40-60份、低介电常数的改性导热填料90-110份、含氢硅油1-10份、抑制剂0.5-3份。

32、更进一步的，所述有机硅导热灌封胶的制备原料包括a组分和b组分；

33、按重量份数计，a组分包括：乙烯基硅油50-55份、低介电常数的改性导热填料100-105份、第二催化剂2-3份；

34、b组分包括：乙烯基硅油50-55份、低介电常数的改性导热填料100-105份、含氢硅油6-8份、抑制剂1-2份。

35、进一步的，所述第二催化剂为铂金催化剂。

36、进一步的，所述抑制剂为炔醇和/或马来酸酐二烯丙酯。

37、本发明还公开了如上所述的有机硅导热灌封胶在集成电路或电器封装领域中的应用。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

39、本发明公开了一种乙烯基含氟硅氧烷、改性导热填料及制备方法和应用，该乙烯基含氟硅氧烷为短链结构，重均分子量小，为230-1000g/mol，粘度低，为100-1000cps，含氟量高，为0.1-2％，支链上连接烷氧基，乙烯基反应活性高，利用乙烯基含氟硅氧烷对导热填料进行表面改性后可以去除导热填料表面的极性基团，降低单位体积内极性分子的数量和极化程度，改性导热填料易分散均匀，将改性后的导热填料进一步应用于制备有机硅导热灌封胶，可明显降低有机硅导热灌封胶的介电常数(介电常数＜3.0)、提高有机硅导热灌封胶的导热系数(在0.5w/mk以上)，有机硅导热灌封胶的老化稳定性和存储稳定性优异，在存储期内无导热填料沉降、板结等现象出现，同时反应原料易得，制备简单且反应过程稳定，容易实现工业化生产。