一种有机硅灌封胶及其制备方法与流程

本技术涉及有机硅灌封胶领域，更具体地说，它涉及一种有机硅灌封胶及其制备方法。

背景技术：

1、灌封胶是将液态复合物用机械或手工方式装入器件内，在常温或加热条件下固化成为性能优异的高分子材料，灌封胶的类型有机硅灌封胶、环氧灌封胶、聚氨酯灌封胶等。

2、在电子工业领域，为了提高电子元器件和集成电路的稳定性和可靠性，经常需要对电子组装部件进行灌封，使其能适应潮湿、盐雾、灰尘、振动、冲击和高低温等恶劣的环境，从而保证电子元器件能够正常的工作。加成型有机硅灌封胶具有优异的电绝缘性能和良好的化学稳定性、耐高低温、耐老化、低吸湿性和加工工艺简便等特性，是极有发展前景的电子工业用材料。

3、然而，普通的加成型有机硅灌封胶在应用中存在以下不足：一是热导率低，只有0.2w·m-1·k-1左右；二是阻燃性能较差，一经点燃就可以完全燃烧；三是加成型有机硅灌封胶固化后表面绝大部分为非极性的有机基团，因而粘性很差。这些问题严重限制了加成型有机硅灌封胶的应用范围。因而，亟需一种导热性好、阻燃且粘性好的有机硅灌封胶。

技术实现思路

1、为了提供一种导热性好、阻燃且粘性好的有机硅灌封胶，本技术提供一种有机硅灌封胶及其制备方法。

2、本技术提供的一种有机硅灌封胶及其制备方法采用如下的技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种有机硅灌封胶，采用如下的技术方案：

4、一种有机硅灌封胶，按重量份数，包括有以下组分：90-120份端乙烯基硅油、8-15份含氢硅油、360-580份填料、0.1-0.6份抑制剂、0.05-0.20份卡斯特催化剂；所述填料选用改性氧化铝颗粒、二氧化铈纳米颗粒的组合，所述填料还包括以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物；所述改性氧化铝颗粒、二氧化铈纳米颗粒、以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物的比例为1:(0.2-0.9):(1-8)；所述改性氧化铝颗粒的制备方法如下：

5、s1.将68-84份氧化铝微米颗粒、42-56份沉淀剂、1100-1350份蒸馏水混合,得到待反应混合物；

6、s2.将待反应混合物在2200-3000r/min的转速下搅拌分散，边搅拌边加入明矾，搅拌7-9min后，停止搅拌，进行沉淀反应，在30-35℃下保持1-1.5h，然后过滤，收集表面沉积有氢氧化铝的氧化铝沉淀物；

7、s3.将收集的氧化铝沉淀物在100-120℃烘箱中干燥2-4h，然后在高温烧结炉中680-800℃下处理2.5-3.5h，然后再高温烧结炉中1300-1450℃下处理1-2.5h，取出，常温干燥24-48h，得到纳米氧化铝包覆的氧化铝微米颗粒；

8、s4.将纳米氧化铝包覆的氧化铝微米颗粒中加入硅烷偶联剂，在35-55℃的温度下混合均匀，得到改性氧化铝颗粒。

9、通过采用上述技术方案，制得的有机硅灌封胶导热性好、阻燃且粘性好，适用于电子工业领域。端乙烯基硅油与含氢硅油、填料、抑制剂、卡斯特催化剂共同作用下生成交联密度适中，力学性能好。填料选用改性氧化铝颗粒、二氧化铈纳米颗粒的组合，所述填料还包括以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物，改性氧化铝颗粒、二氧化铈纳米颗粒的组合，所述填料还包括以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物，改性氧化铝颗粒、二氧化铈纳米颗粒以及以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物种类各不相同，形貌各不相同，更容易在有机硅灌封胶中均匀分散，相互接触，更容易获得密度堆积，形成多条导热通路，因此，可以在较低的填充量下，获得导热性更好的有机硅灌封胶。同时，三种填料之间的作用力，减小了其中一种填料在硅橡胶基体中团聚的可能性，进一步提高了有机硅灌封胶的导热性。相关技术中的氧化铝吸潮后会与水反应会水解aln+3h20＝al(oh)3+nh3，水解产生的al(0h)3会使导热通路产生中断，进而影响声子的传递，因此做成制品后热导率偏低，仅使用普通的偶联剂进行表面处理，无法保证获得良好的包覆效果。而本技术中，上述改性氧化铝颗粒的制备方法制备得到的改性氧化铝颗粒，内核为微米级的氧化铝颗粒，内核外均匀覆盖有硅烷改性的纳米级的氧化铝外壳，提高了改性氧化铝的疏水效果，更能与二氧化铈纳米颗粒以及以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯协同增效，提高有机硅灌封胶的力学性能、导热性以及粘性。二氧化铈纳米颗粒可以防止聚硅氧烷侧链氧化交联和主链环化降解，在一定的温度范围内能够阻止硅橡胶中由于氧化产生的游离基反应，而且能在空气中的氧气的作用下再生，能够通过吸收了硅橡胶中某些能够催化降解反应的微量酸或碱性物质，从而对硅橡胶起到热稳定作用。另外，二氧化铈纳米颗粒具有特殊的电子结构(f电子层未充满)使其容易形成配合物，所形成的配合物通过阻止有机硅灌封胶中分子的链段运动，抑制了有机硅灌封胶的溶胀，从而提高了有机硅灌封胶的力学性能以及耐油性。以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物具有较好的疏水性能，且极性适中，有利于提高有机硅灌封胶的粘性。壳结构中的si壳体可与壳聚糖、聚已二酸对苯二甲酸丁二酯协同增效，提高了有机硅灌封胶的阻燃性，在有机硅灌封胶中，具有较高的阻燃效率、抑烟效果。综上，改性氧化铝颗粒、二氧化铈纳米颗粒以及以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物协同增效，在端乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂、卡斯特催化剂的共同作用下，使得制得的有机硅灌封胶导热性好、阻燃且粘性好，力学性能好，适用于电子工业领域。

10、可选的，所述沉淀剂选用硫酸铝。

11、通过采用上述技术方案，沉淀剂选用硫酸铝，与明矾的配合效果更好，使得改性氧化铝颗粒的制备方法中的s2的沉淀反应的效果更好。

12、可选的，所述改性氧化铝颗粒的内核粒径为16-20微米，所述改性氧化铝颗粒的外壳厚度为120-160nm。

13、通过采用上述技术方案，改性氧化铝颗粒的内核粒径为16-20微米，所述改性氧化铝颗粒的外壳厚度为120-160nm，可以使得s4步骤中，硅烷偶联剂对外壳的改性更均匀，还可以使得改性氧化铝颗粒与二氧化铈纳米颗粒、以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物等其他填料一起产生密集堆积效应，使得有机硅灌封胶时更密实，提高有机硅灌封胶的导热性能、力学性能。

14、可选的，所述二氧化铈纳米颗粒的粒径为50钠米。

15、通过采用上述技术方案，二氧化铈纳米颗粒的粒径为50钠米，更有利于二氧化铈纳米颗粒与改性氧化铝颗粒、以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物等其他填料一起产生密集堆积效应，使得有机硅灌封胶时更密实，提高有机硅灌封胶的导热性能、力学性能。

16、可选的，所述以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物的制备方法如下：

17、配置壳聚糖醋酸水溶液：将0.5-1.5份壳聚糖溶解在0.5-1.5wt％的醋酸溶液中；

18、第一次核壳反应：将8-12份聚已二酸对苯二甲酸丁二酯均匀分散到180-230份去离子水中，逐滴加入配制好的壳聚糖醋酸水溶液，搅拌3-5分钟之后，离心3-5分钟，离心速度为3000-4000r/min，得到沉淀，再用去离子水洗涤，得到以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖为壳体的核壳结构复合物；

19、配置si(c00h)2氨水溶液：将0.2-0.4份的si(c00h)2溶解在9.5-10.5wt％稀氨水中，将ph调至8，配制得si(c00h)2氨水溶液；

20、第二次核壳反应：将以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖为壳体的核壳结构复合物均匀分散在200-300份去离子水中，制得悬浮液，在悬浮液中加入si(c00h)2氨水溶液，搅拌3-5min，离心得到沉淀物，用去离子水洗涤两次，球磨30-60分钟，在65-85℃下真空干燥12-18小时，过筛，得到以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物。

21、通过采用上述技术方案，配置壳聚糖醋酸水溶液步骤、第一次核壳反应步骤，通过聚已二酸对苯二甲酸丁二酯和壳聚糖之间的作用力，先得到以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖为壳体的核壳结构复合物。配置si(c00h)2氨水溶液步骤、第二次核壳反应步骤，通过si与壳聚糖之间的作用力，得到以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物，并且该结构设计还有助于填料在有机硅灌封胶中获得良好的分散，赋予有机硅灌封胶优异的阻燃性能的同时，有机硅灌封胶的导热性能、力学性能、粘性均有不同程度的提升。

22、可选的，所述以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物为10-15微米。

23、通过采用上述技术方案，以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物为10-15微米，更有利于以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物与改性氧化铝颗粒、二氧化铈纳米颗粒等其他填料一起产生密集堆积效应，使得有机硅灌封胶时更密实，提高有机硅灌封胶的导热性能、力学性能。

24、可选的，所述端乙烯基硅油选用粘度为400mpa·s的端乙烯基硅油、粘度为800mpa·s的端乙烯基硅油的组合，粘度为400mpa·s的端乙烯基硅油、粘度为800mpa·s的端乙烯基硅油的比例为1:(2-3)。

25、通过采用上述技术方案，粘度为400mpa·s的端乙烯基硅油、粘度为800mpa·s的端乙烯基硅油组合有利于制备性能优异的有机硅灌封胶，当粘度为400mpa·s的端乙烯基硅油、粘度为800mpa·s的端乙烯基硅油的比例为1:(2-3)时，使有机硅灌封胶的交联密度提高，有利于提高有机硅灌封胶的导热性、粘性以及力学性能。

26、可选的，所述抑制剂选用炔基环己醇。

27、通过采用上述技术方案，端乙烯基硅油、含氢硅油、填料和催化剂混合之后在室温下很快就会交联，而加成型有机硅灌封胶在配制和使用时要有一定的操作时间，储存时要有一定的保质期，因此需要在配方中加入一定量的抑制剂。抑制剂选用炔基环己醇，在室温时炔基环己醇可以和卡斯特催化剂形成相对稳定的配位键，抑制了卡斯特催化剂的活性。当加热到固化温度时则会释放活性卡斯特催化剂，使硅氢加成反应顺利进行。炔基环己醇作为抑制剂还具有高效性、反应条件温和以及非破坏性等优点。

28、可选的，所述卡斯特催化剂选用氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。

29、通过采用上述技术方案，卡斯特催化剂选用氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物，氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物与有机硅灌封胶的相容性好，具有良好的储存稳定性。

30、第二方面，本技术提供一种有机硅灌封胶的制备方法，采用如下的技术方案：

31、一种上述的一种有机硅灌封胶的制备方法，包括有以下步骤：

32、在真空条件下，将端乙烯基硅油和填料在80-110℃的温度下搅拌均匀制得基料，静置冷却，基料温度降至40-50℃，加入适量的含氢硅油、抑制剂、卡斯特催化剂，混合均匀，最后将混合物真空脱泡15-25min，倒入模具在强度为9-10kv·mm-1的50hz交流电场以及130-170℃的温度下固化1.5-2.5h，制得有机硅灌封胶。

33、通过采用上述技术方案，在交流电场作用下，填料中粒子的取向度更高，在有机硅灌封胶内部形成了更多的导热链，即导热通路。制得的有机硅灌封胶导热性好、阻燃且粘性好，适用于电子工业领域。端乙烯基硅油与含氢硅油、填料、抑制剂、卡斯特催化剂共同作用下生成交联密度适中，力学性能好。再者，制备方法简单、高效，节约了成本。

34、综上所述，本技术具有以下有益效果：

35、1、由于本技术采用端乙烯基硅油、含氢硅油、份填料、抑制剂、卡斯特催化剂，填料选用改性氧化铝颗粒、二氧化铈纳米颗粒、聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物的组合，三种填料协同增效，在端乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂、卡斯特催化剂的共同作用下，使得制得的有机硅灌封胶导热性好、阻燃且粘性好，力学性能好，适用于电子工业领域。

36、2、本技术中改性氧化铝颗粒的内核粒径为16-20微米，二氧化铈纳米颗粒的粒径为50钠米、以聚已二酸对苯二甲酸丁二酯为核心，壳聚糖、si为壳体的核壳结构复合物为10-15微米，三种填料大小不一，可以使得填料产生密集堆积效应，使得有机硅灌封胶时更密实，提高有机硅灌封胶的导热性能、力学性能。

37、3、本技术的制备方法，在交流电场作用下，填料中粒子的取向度更高，在有机硅灌封胶内部形成了更多的导热链，即导热通路。制得的有机硅灌封胶导热性好、阻燃且粘性好，适用于电子工业领域。端乙烯基硅油与含氢硅油、填料、抑制剂、卡斯特催化剂共同作用下生成交联密度适中，力学性能好。