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CN111500253A - 一种手机充电器用有机硅相变灌封胶及其制备方法 - Google Patents

一种手机充电器用有机硅相变灌封胶及其制备方法 Download PDF

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CN111500253A
CN111500253A CN202010236070.2A CN202010236070A CN111500253A CN 111500253 A CN111500253 A CN 111500253A CN 202010236070 A CN202010236070 A CN 202010236070A CN 111500253 A CN111500253 A CN 111500253A
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stirring
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张银华
赵勇刚
孔丽芬
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Guangzhou Huitian New Material Co ltd
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Abstract

本发明提供了一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，属于有机硅灌封胶技术领域，包括A组份和B组份；其中A组份包括：乙烯基硅油10‑40份、稀释剂1‑10份、导热补强填料10‑30份、相变材料20‑60份、催化剂0.1‑2.0份；B组份包括：乙烯基硅油10‑40份、交联剂5‑20份、导热补强填料10‑30份、相变材料20‑60份、抑制剂0.1‑1.0份；并通过偶联剂进行改进，反应釜中反应，搅拌，降温，再搅拌，再降温，再按比例配制得到成品。该相变灌封胶能够起到良好的传热效果，又能快速吸收充电器电子器件产生的大部分的热量，从而有效的降低充电器充电时的温度，提升充电效率、节约能源，并具有粘度适中，储存稳定的特点。

Description

一种手机充电器用有机硅相变灌封胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及灌封胶技术领域，具体属于一种手机充电器用相变灌封胶及其制备方法。
背景技术
近几年以来，智能手机充电的速度越来越快，同时充电器的尺寸也越来越小，充电器里的电子元器件密集度逐渐增大，在手机快速充电的情况下，充电器内部的一些电子器件发热速率增大，由于充电器外壳的作用，热量不容易及时散出。快速充电过程中充电器内部电子器件的温度峰值可高达80-100℃，充电器外壳的温度峰值可达到70℃以上，这些来不及散出去的热量导致电子器件温度升高，降低了充电器的使用寿命，降低了充电的效率。因此，如果可以降低充电器的充电温度，将有助于延长充电器的使用寿命，又能够提升充电效率，节约能源。
目前常用的散热方法是在手机充电器的壳体内注入有机硅的导热灌封胶，使得热量能够较快的传递到充电器壳体的表面，从而加速散热。但是，常见的导热灌封胶只能起到热量传递的功能，热量的传递的过程中会有热阻，在灌封胶水与电子器件接触的地方，温度依然难以降低或者降低缓慢。
因此有人提出，开发出相变的材料来解决这个问题。虽然相变材料有比较多用途，但是在有机硅灌封胶领域很少应用。因为现有的相变材料与有机硅体系相容性差，做成产品以后稳定性很差，相变材料容易析出，添加相变材料的胶水触变性大，极大的限制了应用场景。如申请号为CN201711443193.8的专利，虽然制备出了相变灌封胶，但在该专利中，特别是实施例，并未提及所制备出成品的粘度问题，也未对降低成品的粘度作出相应的技术方案，而且手机充电器的内部空间狭小，如果该专利所制备出的灌封胶的粘度较高，这将难以达到对充电器电子器件的灌封保护作用，制约推广和应用。
作为一种优质的灌封胶，其重要的特性之一就是需要有良好的流动性，流动性好才能更好的起到对电子器件的灌封保护作用，再加上手机充电器中的空间狭小，对灌封胶的粘度要求就更高了，需要灌封胶的粘度≤3500mPa·s才能够很好的流动，靠自身重力将缝隙填满，真正起到导热灌封的作用。
发明内容
针对背景技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，该相变灌封胶能够起到良好的传热效果，又能暂时快速吸收充电器充电过程中电子器件产生的大部分的热量，待充电完成后再缓慢的释放热量，从而能够有效的降低充电器充电过程中的温度，提升充电效率、节约能源。
本发明的目的之二是提供一种手机充电器用有机硅相变灌封胶的制备方法，通过该制备方法能够有效提升制得的灌封胶的性能，在充电器充电过程中，能够迅速降低充电器充电时的温度，提升充电效率，并具有粘度适中，储存稳定的特点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，包括A组份和B组份；
其中A组份包括以下重量份数的物质：乙烯基硅油10-40份、稀释剂1-10份、导热补强填料10-30份、相变材料20-60份、催化剂0.1-2.0份；
B组份包括以下重量份数的物质：乙烯基硅油10-40份、交联剂5-20份、导热补强填料10-30份、相变材料20-60份、抑制剂0.1-1.0份；
所述乙烯基硅油为双端乙烯基硅油、单端乙烯基硅油、侧链乙烯基硅油中的一种或者几种混合物，粘度为50-200mPa·s；
所述稀释剂为二甲基硅油，粘度为20-100mPa·s；
所述导热补强填料为氢氧化铝、硅微粉、氧化铝、氧化锌、白炭黑中的一种或几种混合物；
所述交联剂为端含氢硅油、侧含氢硅油或端侧含氢硅油中的一种或几种物质组成的混合物，粘度为50-150mPa·s；
所述相变材料为聚乙二醇、相变微胶囊中的其中一种或者二者的混合物，并经过表面化学改性；
所述催化剂为铂金催化剂；
所述抑制剂为甲基丁炔醇、乙炔环己醇、多乙烯基化合物中的一种或者几种的混合物。
进一步所采取的措施是：所述乙烯基硅油为双端乙烯基硅油，粘度为150mPa·s的。
进一步所采取的措施是：所述二甲基硅油的粘度为50mPa·s。
进一步所采取的措施是：所述氢氧化铝和硅微粉粒径为10-20μm，所述氧化铝为球形氧化铝，所述白炭黑为表面疏水白炭黑。
进一步所采取的措施是：所述相变微胶囊的壳体材质为无机材料，芯材材质为石蜡，相变温度为40-60℃。
一种手机充电器用有机硅相变灌封胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将全部份数的相变材料均放入同一改性机中，并采用偶联剂对其表面进行有机化处理，然后进行保温10min后出料收集，并分成A和B组份中相应份数的相变材料备用；
2)将A组份中相应份数的乙烯基硅油、稀释剂、导热补强填料加入到第一个反应釜中，搅拌60min后暂停，等到温度降至40℃以下时，加入步骤1)处理好的A组份相应份数的相变材料，接着搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
3)等到经步骤2)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入A组份相应份数的催化剂，再搅拌10min，停止搅拌，得到制备完成的成品A；
4)将B组份中相应份数的双端乙烯基硅油、交联剂、导热填料加入到第二个反应釜中，搅拌60min后暂停，等到温度降至40℃以下时，加入步骤1)处理好的B组份相应份数的相变材料，继续搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
5)等到经步骤4)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入B组份相应份数的抑制剂，进行搅拌10min后停止搅拌，得到制备完成的成品B；
6)使用时，按照制备完成的成品A与成品B的质量比1：1进行混合均匀，即可进行使用。
进一步所采取的措施是：所述步骤1)中，相变材料的改性剂为硅烷偶联剂，包括KH-550、KH-560、KH-570、A-151、A-171和A-172中的一种或几种物质组成的混合物。
进一步所采取的措施是：所述步骤1)的改性过程中，改性机的转速为500-2000r/min，改性温度为40-70℃，所述改性剂通过雾化喷头2min内喷入到改性机中。
进一步所采取的措施是：所述步骤2)和步骤4)中，各物质加入到对应的反应釜后，进行搅拌60min的搅拌转速为400-1000r/min；并把反应釜中的物料温度控制在80℃以下。
通过上述技术方案，本发明与现有技术相比，所具有的有益效果如下：
1、本发明通过对相变材料进行表面化学处理，提高了相变材料与有机硅体系的相容性，使得胶水稳定性大大提升，从而提升灌封胶的储存稳定性，足以满足手机充电器对所用灌封胶的要求。
2、本发明的灌封胶黏度低，粘度≤3200mPa·s，在灌胶量相同的情况下，对同一个型号的手机充电器中对比测试，使用本发明灌封胶的充电器电子器件的最高工作温度低于普通导热灌封胶水10-15℃，降温效果明显，达到节约能源，延长电子器件使用寿命的效果，适合推广应用。
3、本发明的灌封胶具有良好的流动性，能够靠自身重力将缝隙填满，导热灌封，从而更好的起到对电子器件的灌封保护作用。
具体实施方式
为了更清楚的了解本发明所采用的技术方案，下面对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，包括A组份和B组份；
其中A组份包括以下重量份数的物质：双端乙烯基硅油39.4份；二甲基硅油10份；氢氧化铝30份；聚乙二醇20份；铂金催化剂0.6份。
B组份包括以下重量份数的物质：双端乙烯基硅油35份；侧含氢硅油14.8份；氢氧化铝30份；聚乙二醇20份；甲基丁炔醇0.2份。
并通过以下步骤进行制备：
1)将全部份数的聚乙二醇均放入同一改性机中，改性机的转速为800r/min、改性物料温度为45℃时，通过雾化喷头2min内喷入0.25份KH-560与A-171的混合改性剂，KH-560与A-171的混合比例为2:8，然后在50℃条件下进行保温10min后出料收集，并分成两组20份的聚乙二醇备用；
2)将39.4份粘度200mPa·s的双端乙烯基硅油、10.0份二甲基硅油、30份氢氧化铝加入到第一个反应釜中，转速为500r/min进行搅拌60min后暂停，等到温度降至40℃以下时，加入步骤1)处理好的20份相变微胶囊，接着搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
3)等到经步骤2)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入0.6份铂金催化剂，再搅拌10min，停止搅拌，得到制备完成的成品A1；
4)将35份粘度150mPa·s双端乙烯基硅油、14.8份100mPa·s侧含氢硅油、30份氢氧化铝加入到第二个反应釜中，转速500r/min进行搅拌60min后暂停，等到温度降至40℃以下时，加入步骤1)处理好的20份相变微胶囊，继续搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
5)等到经步骤4)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入0.2份的抑制剂甲基丁炔醇，进行搅拌10min后停止搅拌，得到制备完成的成品B1；
使用时，按照制备完成的成品A1与成品B1的质量比1：1进行混合均匀，即可进行使用。
实施例2：一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，包括A组份和B组份；
其中A组份包括以下重量份数的物质：侧链乙烯基硅油32份；二甲基硅油6.7份；氧化铝20份；相变微胶囊40份；铂金催化剂1.3份。
B组份包括以下重量份数的物质：侧链乙烯基硅油20份；侧含氢硅油19.6份；氧化铝20份；相变微胶囊40份；乙炔环己醇0.4份。
并通过以下步骤进行制备：
1)将全部份数的相变微胶囊均放入同一改性机中，改性机的转速为1200r/min、改性物料温度为50℃时，通过雾化喷头2min内喷入0.48份KH-560与A-171的混合改性剂，KH-560与A-171的混合比例为3:7，然后55℃条件下进行保温10min后出料收集，并分成两组40份的相变微胶囊备用；
2)将32份粘度150mPa·s的双端乙烯基硅油、6.7份二甲基硅油、20份氢氧化铝加入到第一个反应釜中，转速为800r/min进行搅拌60min后暂停，等到温度降至40℃以下时，加入步骤1)处理好的40份相变微胶囊，接着搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
3)等到经步骤2)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入1.3份铂金催化剂，再搅拌10min，停止搅拌，得到制备完成的成品A2；
4)将25份粘度150mPa·s双端乙烯基硅油、14.8份，70mPa·s侧含氢硅油、20份氢氧化铝加入到第二个反应釜中，转速800r/min进行搅拌60min后暂停，然后加入步骤1)处理好的40份相变微胶囊，继续搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
5)等到经步骤4)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入0.4份的抑制剂乙炔环己醇，进行搅拌10min后停止搅拌，得到制备完成的成品B2；
使用时，按照制备完成的成品A2与成品B2的质量比1：1进行混合均匀，即可进行使用。
实施例3：一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，包括A组份和B组份；
其中A组份包括以下重量份数的物质：双端乙烯基硅油20份；单端乙烯基硅油5份；二甲基硅油3.2份；二氧化硅10份；相变微胶囊55份；聚乙二醇5份；铂金催化剂1.8份。
B组份包括以下重量份数的物质：双端乙烯基硅油18份；单端乙烯基硅油3份；端侧含氢硅油8.2份；二氧化硅10份；相变微胶囊55份；聚乙二醇5份；甲基丁炔醇0.8份。
并通过以下步骤进行制备：
1)将全部份数的相变微胶囊和聚乙二醇均放入同一改性机中，改性机的转速为1500r/min、改性物料温度为50℃时，通过雾化喷头2min内喷入0.72份KH-560与A-171的混合改性剂，KH-560与A-171的混合比例为1:1，然后60℃条件下进行保温10min后出料收集，并分成两组60份的相变微胶囊和聚乙二醇的混合物；
2)将20份粘度为100mPa·s的双端乙烯基硅油、5份单端乙烯基硅油、3.2份二甲基硅油、10份二氧化硅加入到第一个反应釜中，转速为1200r/min进行搅拌60min后暂停，等到温度降至40℃以下时，加入步骤1)处理好的60份相变微胶囊和5份分子量10000的聚乙二醇，接着搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
3)等到经步骤2)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入1.8份铂金催化剂，再搅拌10min，停止搅拌，得到制备完成的成品A3；
4)将18份粘度100mPa·s双端乙烯基硅油、3份单端乙烯基硅油、8.2份50mPa·s含氢硅油、10份二氧化硅加入到第二个反应釜中，转速1200r/min进行搅拌60min后暂停，然后加入步骤1)处理好的55份相变微胶囊，5份分子量10000的聚乙二醇，继续搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
5)等到经步骤4)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入0.8份的抑制剂甲基丁炔醇，进行搅拌10min后停止搅拌，得到制备完成的成品B3；
使用时，按照制备完成的成品A3与成品B3的质量比1：1进行混合均匀，即可进行使用。
分别对实施1、实施2、实施3制备获得的样品进行性能参数测量，测量结果如下表1所示：
表1：实施例样品性能参数测量结果表
基本性能 实施例1样品 实施例2样品 实施例3样品
导热(W/(m·K)) 0.52 0.50 0.51
粘度(mPa·s) 2100 2600 3200
焓值(J/g) 30 60 93
选取市场上普通的手机充电器用有机硅变相灌封胶为对比样，与本发明中的3个实施例制备得到的样品进行满载充电的对比测试。
分别对使用了对比样、实施例1样品、实施例2样品、实施例3样品的国内某款24W手机快速充电器，在环境温度为25℃，输入电压220V、频率50HZ，满载时长30min的情况下，对该充电器内部主要电子器件及充电器外壳表面的温度进行测量，并记录数据和汇总，结果如下表2所示：
表2：满载充电测试的测试数据结果对比表：
Figure BDA0002431016540000111
通过上表1和表2的数据结果可以明显看出，3个实施例样品均比对比样品所对应的充电器内各个电子器件的温度测量值明显降低，其中实施例3样品对应的充电器内各个电子器件的测量温度结果均比对比样品低10℃以上，温差效果更显著。
快速充电器在满载的情况下，短时间内发热量大，在热量向外扩散的过程中一部分被胶体吸收，胶体与电子器件接触的地方温度降低，这样整体电子器件的温度就会下降，降低功率损耗，延长充电器使用寿命。对比样品为导热相同的普通的灌封胶，虽然能够起到传热的作用，但是传热的过程中，灌封胶只有传递热量的作用，不能吸收热量，因此与电子器件接触的温度随着电子器件温度的升高而升高。
由此可见，本发明具有良好的传热和吸热效果，粘度适中，能够有效的降低充电时充电器内元器件的温度，提升充电效率、节约能源，适合推广应用。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，其特征在于，包括A组份和B组份；
其中A组份包括以下重量份数的物质：乙烯基硅油10-40份、稀释剂1-10份、导热补强填料10-30份、相变材料20-60份、催化剂0.1-2.0份；
B组份包括以下重量份数的物质：乙烯基硅油10-40份、交联剂5-20份、导热补强填料10-30份、相变材料20-60份、抑制剂0.1-1.0份；
所述乙烯基硅油为双端乙烯基硅油、单端乙烯基硅油、侧链乙烯基硅油的一种或者几种混合物，粘度为50-200mPa·s；
所述稀释剂为二甲基硅油，粘度为20-100mPa·s；
所述导热补强填料为氢氧化铝、硅微粉、氧化铝、氧化锌、白炭黑中的一种或几种混合物；所述氢氧化铝和硅微粉粒径为10-20μm，所述氧化铝为球形氧化铝，所述白炭黑为表面疏水白炭黑；
所述交联剂为端含氢硅油、侧含氢硅油或端侧含氢硅油中的一种或几种物质组成的混合物，粘度为50-150mPa·s；
所述相变材料为聚乙二醇、相变微胶囊中的其中一种或者二者的混合物，并经过表面化学改性；
所述催化剂为铂金催化剂；
所述抑制剂为甲基丁炔醇、乙炔环己醇、多乙烯基化合物中的一种或者几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，其特征在于：所述乙烯基硅油为双端乙烯基硅油，粘度为150mPa·s的。
3.根据权利要求1所述的一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，其特征在于：所述二甲基硅油粘度为50mPa·s的。
4.根据权利要求1所述的一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，其特征在于：所述氢氧化铝和硅微粉粒径为10-20μm，所述氧化铝为球形氧化铝，所述白炭黑为表面疏水白炭黑。
5.根据权利要求1所述的一种手机充电器用有机硅相变灌封胶，其特征在于：所述相变微胶囊的壳体材质为无机材料，芯材材质为石蜡，相变温度为40-60℃。
6.权利要求1至5任一项所述的一种手机充电器用有机硅相变灌封胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将全部份数的相变材料均放入同一改性机中，并采用偶联剂对其表面进行有机化处理，然后进行保温10min后出料收集，并分成A和B组份中相应份数的相变材料备用；
2)将A组份中相应份数的乙烯基硅油、稀释剂、导热补强填料加入到第一个反应釜中，搅拌60min后暂停，等到温度降至40℃以下时，加入步骤1)处理好的A组份相应份数的相变材料，接着搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
3)等到经步骤2)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入A组份相应份数的催化剂，再搅拌10min，停止搅拌，得到制备完成的成品A；
4)将B组份中相应份数的双端乙烯基硅油、交联剂、导热填料加入到第二个反应釜中，搅拌60min后暂停，等到温度降至40℃以下时，加入步骤1)处理好的B组份相应份数的相变材料，继续搅拌30min后停止搅拌，进行降温；
5)等到经步骤4)处理后的混合物的温度降至40℃以下时，加入B组份相应份数的抑制剂，进行搅拌10min后停止搅拌，得到制备完成的成品B；
6)使用时，按照制备完成的成品A与成品B的质量比1：1进行混合均匀，即可进行使用。
7.根据权利要求6所述的一种手机充电器用有机硅相变灌封胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，相变材料的改性剂为硅烷偶联剂，包括KH-550、KH-560、KH-570、A-151、A-171和A-172中的一种或几种物质组成的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种手机充电器用有机硅相变灌封胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1)的改性过程中，改性机的转速为500-2000r/min，改性温度40-70℃，所述改性剂通过雾化喷头2min内喷入到改性机中。
9.根据权利要求6所述的一种手机充电器用有机硅相变灌封胶的制备方法，其特征在于：所述步骤2)和步骤4)中，各物质加入到对应的反应釜后，进行搅拌60min的搅拌转速为400-1000r/min；并把反应釜中的物料温度控制在80℃以下。
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