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CN112480863B - 一种有机硅灌封胶的制备方法 - Google Patents

一种有机硅灌封胶的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种有机硅灌封胶的制备方法，包括：将100份的乙烯基硅油、20至50份的聚多巴胺改性MQ硅树脂、20至40份的三氧化二铝、10至30份的白炭黑，80至120℃下于捏合机中捏合2至5h；取100份的灌封胶基料，1×10‑6至8×10‑6份的铂金催化剂，在高速分散机中分散均匀备用；取100份的灌封胶基料，5至15的份含氢硅油，0.01至0.1份的抑制剂在高速分散机中分散均匀备用；将所述灌封胶A、B组分按质量比1：1至1：2混合均匀后，灌封电子元器件，于50至100℃下硫化20至30h。采用多巴胺改性有机硅树脂，进而引入到灌封胶配方中，可以有效解决聚多巴胺和有机硅之间的相容性问题；只需在有机硅灌封胶中引入少量多巴胺，即可以显著提高有机硅灌封胶与电子元器件的粘结力。

Description

一种有机硅灌封胶的制备方法
技术领域
本发明涉及电子灌封胶的技术领域，特别涉及一种有机硅灌封胶的制备方法。
背景技术
电子灌封胶主要包括环氧树脂类、聚氨酯类、有机硅类等。环氧树脂类灌封胶具有良好的粘结性能和绝缘性能，价格便宜，但其固化后较脆、耐老化性能差、防潮性能差等缺点。聚氨酯类灌封胶具有优良的冲击性能、粘结性能、韧性好，合成工艺较复杂，耐高温性能较差。有机硅类灌封胶具备优异的抗老化性能、耐候性、耐高低温(-60℃～260℃)、介电性能和绝缘性能，防潮阻燃，但其粘附力较弱。
有机硅类灌封胶主要分为加成型和缩合型两种，加成型灌封胶硫化后性能稳定、无副产物产生，但是粘接性较差；而缩合型灌封胶硫化后虽然粘接性有所提高，但其反应过程会释放小分子化合物。
发明内容
本发明的目的在于提出一种有机硅灌封胶的制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
一方面，本发明提供一种有机硅灌封胶的制备方法，包括以下步骤：
灌封胶基料的制备：按重量份数计，将100份的乙烯基硅油、20至50份的聚多巴胺改性MQ硅树脂、20至40份的三氧化二铝、10至30份的白炭黑，80至120℃下于捏合机中捏合2至5h；
灌封胶A组分的制备：取100份的灌封胶基料，1×10-6至8×10-6份的铂金催化剂，在高速分散机中分散均匀备用；
灌封胶B组分的制备：取100份的灌封胶基料，5至15的份含氢硅油，0.01至0.1份的抑制剂在高速分散机中分散均匀备用；
灌封胶的制备：将所述灌封胶A、B组分按质量比1：1至1：2混合均匀后，灌封电子元器件，于50至100℃下硫化20至30h。
在一些实施方式中，聚多巴胺改性MQ硅树脂通过以下步骤制得：
将液态MQ硅树脂溶于乙醇和甲苯的混合溶液，其中，乙醇和甲苯的质量比为2：1，所述混合溶浓度为10至30g/mL；
将上述溶液和硅烷偶联剂一起加入到聚多巴胺水溶液中，其中，液态MQ硅树脂、聚多巴胺以及硅烷偶联剂的质量比为30：(1～5)：(1～3)，加入盐酸调整pH为3至5之间，在氮气保护下，升温至40至70℃反应2至5h；
反应结束后，减压蒸除溶剂，得到聚多巴胺改性MQ硅树脂。
在一些实施方式中，聚多巴胺水溶液通过以下步骤制得：
配置0.1至30mg/mL多巴胺的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液，在空气静置10至60min，得到表面富含羟基和氨基的聚多巴胺水溶液。
在一些实施方式中，MQ硅树脂通过以下步骤制得：
按重量份数计，将100份的正硅酸乙酯、70至100份的二甲基六硅氧烷、盐酸1至3份的加入到容器中，缓慢滴加10至15份的去离子水，控制反应温度在15至25℃反应20至40min后，继续升温至78℃回流反应1至3h，反应结束后减压蒸除溶剂，得到液态MQ硅树脂。
在一些实施方式中，硅烷偶联剂为Si69、KH550、KH560、KH570、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
在一些实施方式中，硅烷偶联剂为2-甲基-3-丁炔基-2醇、3-甲基-1-己炔基-3-醇、1-乙炔基环己醇、甲基三(甲基丁炔氧基)硅烷、苯基三(甲基丁炔氧基)硅烷、乙烯基三(甲基丁炔氧基)硅烷、多乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种。
在一些实施方式中，三氧化二铝的粒径为1至5μm。
在一些实施方式中，白炭黑的粒径为500至800nm。
在一些实施方式中，乙烯基硅油的粘度为1000至6000mPa·s，其中，乙烯基含量为2％至6％。
在一些实施方式中，含氢硅油的粘度为800至2500mPa·s。
另一方面，本发明提供上述的制备方法得到水溶性玻璃纤维表面处理剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、采用多巴胺改性有机硅树脂，进而引入到灌封胶配方中，可以有效解决聚多巴胺和有机硅之间的相容性问题；
2、不需要对电子元器件进行表面处理，工艺上更简单；
3、只需在有机硅灌封胶中引入少量多巴胺，即可以显著提高有机硅灌封胶与电子元器件的粘结力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本发明的性能，而不能仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种有机硅灌封胶的制备方法，包括以下步骤：
1、聚多巴胺的制备：配置0.1mg/mL多巴胺的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液，在空气静置10min，得到表面富含羟基和氨基的聚多巴胺水溶液；
2、MQ硅树脂的制备：100g将正硅酸乙酯、70g二甲基六硅氧烷、盐酸1g加入到500mL三口瓶中，缓慢滴加10g去离子水，控制反应温度在15℃反应40min后，继续升温至78℃回流反应1h，反应结束后减压蒸除溶剂，得到液态MQ硅树脂；
3、聚多巴胺改性MQ硅树脂：将液态MQ硅树脂溶于乙醇/甲苯＝2/1的混合溶液中，浓度为10g/mL，和硅烷偶联剂一起加入到聚多巴胺水溶液中，加入盐酸调整pH为3之间，在氮气保护下，升温至40℃反应5小时，使MQ硅树脂上的羟基与聚多巴胺上的羟基和氨基充分反应。反应结束后，减压蒸除溶剂，得到聚多巴胺改性MQ硅树脂，其中，液态MQ硅树脂/聚多巴胺/硅烷偶联剂的质量分别为30g、1g、1g；
4、灌封胶基料的制备：将100g的乙烯基硅油、20g的聚多巴胺改性MQ硅树脂、20g的三氧化二铝、10g的白炭黑，80℃下于捏合机中捏合5h；
5、灌封胶A组分：取100g的灌封胶基料，1×10-6g的铂金催化剂，在高速分散机中分散均匀备用；
6、灌封胶B组分：取100g的灌封胶基料，5g的含氢硅油，0.01g的乙炔基环己醇在高速分散机中分散均匀备用；
7、灌封胶的制备：将A、B组分按质量比1：1混合均匀后，灌封电子元器件，于50℃下硫化30h。
实施例2：
一种有机硅灌封胶的制备方法，包括以下步骤：
1、聚多巴胺的制备：配置30mg/mL多巴胺的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液，在空气静置60min，得到表面富含羟基和氨基的聚多巴胺水溶液；
2、MQ硅树脂的制备：100g将正硅酸乙酯、100g二甲基六硅氧烷、盐酸3g加入到500mL三口瓶中，缓慢滴加15g去离子水，控制反应温度在25℃反应20min后，继续升温至78℃回流反应3h，反应结束后减压蒸除溶剂，得到液态MQ硅树脂；
3、聚多巴胺改性MQ硅树脂：将液态MQ硅树脂溶于乙醇/甲苯＝2/1的混合溶液中，浓度为30g/mL，和硅烷偶联剂一起加入到聚多巴胺水溶液中，加入盐酸调整pH为5之间，在氮气保护下，升温至70℃反应2小时，使MQ硅树脂上的羟基与聚多巴胺上的羟基和氨基充分反应。反应结束后，减压蒸除溶剂，得到聚多巴胺改性MQ硅树脂，其中，液态MQ硅树脂/聚多巴胺/硅烷偶联剂的质量分别为30g、5g、3g；
4、灌封胶基料的制备：将100g的乙烯基硅油、50g的聚多巴胺改性MQ硅树脂、40g的三氧化二铝、30g的白炭黑，120℃下于捏合机中捏合2h；
5、灌封胶A组分：取100g的灌封胶基料，8×10-6g的铂金催化剂，在高速分散机中分散均匀备用；
6、灌封胶B组分：取100g的灌封胶基料，15g的含氢硅油，0.1g的乙炔基环己醇在高速分散机中分散均匀备用；
7、灌封胶的制备：将A、B组分按质量比1：2混合均匀后，灌封电子元器件，于100℃下硫化20h。
实施例3：
一种有机硅灌封胶的制备方法，包括以下步骤：
1、聚多巴胺的制备：配置10mg/mL多巴胺的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液，在空气静置30min，得到表面富含羟基和氨基的聚多巴胺水溶液；
2、MQ硅树脂的制备：100g将正硅酸乙酯、80g二甲基六硅氧烷、盐酸2g加入到500mL三口瓶中，缓慢滴加12g去离子水，控制反应温度在20℃反应30min后，继续升温至78℃回流反应2h，反应结束后减压蒸除溶剂，得到液态MQ硅树脂；
3、聚多巴胺改性MQ硅树脂：将液态MQ硅树脂溶于乙醇/甲苯＝2/1的混合溶液中，浓度为20g/mL，和硅烷偶联剂一起加入到聚多巴胺水溶液中，加入盐酸调整pH为4之间，在氮气保护下，升温至50℃反应3小时，使MQ硅树脂上的羟基与聚多巴胺上的羟基和氨基充分反应。反应结束后，减压蒸除溶剂，得到聚多巴胺改性MQ硅树脂，其中，液态MQ硅树脂/聚多巴胺/硅烷偶联剂的质量分别为30g、2g、2g；
4、灌封胶基料的制备：将100g的乙烯基硅油、30g的聚多巴胺改性MQ硅树脂、30g的三氧化二铝、20g的白炭黑，100℃下于捏合机中捏合3h；
5、灌封胶A组分：取100g的灌封胶基料，6×10-6g的铂金催化剂，在高速分散机中分散均匀备用；
6、灌封胶B组分：取100g的灌封胶基料，10g的含氢硅油，0.05g的乙炔基环己醇在高速分散机中分散均匀备用；
7、灌封胶的制备：将A、B组分按质量比1：1.5混合均匀后，灌封电子元器件，于80℃下硫化25h。
对比例1
本对比例与实施例1不同之处仅在于，MQ树脂未经聚多巴胺改性。
对比例2
本对比例与实施例1不同之处仅在于，灌封胶中不含多巴胺。
性能测试结果如表1所示：
测试方法如下：采用ASTMD5470《中文版导热电绝缘材料热传输性能的标准测试方法》，检测灌封胶的导热系数[W/(m·K)]；采用GB/T 2792-2014胶粘带剥离强度的试验方法检测灌封胶的剥离强度；采用介电性能测试仪进行介电常数检测。
Figure BDA0002816425800000051
从表1可以看出，相比于对比例1-2，实施例1-3的导热系数和介电常数有少许的提升，剥离强度有显著的提升。
因此，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、采用多巴胺改性有机硅树脂，进而引入到灌封胶配方中，可以有效解决聚多巴胺和有机硅之间的相容性问题；
2、不需要对电子元器件进行表面处理，工艺上更简单；
3、只需在有机硅灌封胶中引入少量多巴胺，即可以显著提高有机硅灌封胶与电子元器件的粘结力。
以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
灌封胶基料的制备：按重量份数计，将100份的乙烯基硅油、20至50份的聚多巴胺改性MQ硅树脂、20至40份的三氧化二铝、10至30份的白炭黑，80至120℃下于捏合机中捏合2至5h；
灌封胶A组分的制备：取100份的灌封胶基料，1×10-6至8×10-6份的铂金催化剂，在高速分散机中分散均匀备用；
灌封胶B组分的制备：取100份的灌封胶基料，5至15份的含氢硅油，0.01至0.1份的抑制剂在高速分散机中分散均匀备用；
灌封胶的制备：将所述灌封胶A、B组分按质量比1：1至1：2混合均匀后，灌封电子元器件，于50至100℃下硫化20至30h；
其中，所述聚多巴胺改性MQ硅树脂通过以下步骤制得：
将液态MQ硅树脂溶于乙醇和甲苯的混合溶液，其中，乙醇和甲苯的质量比为2：1，混合溶液的浓度为10至30g/mL；
将上述溶液和硅烷偶联剂一起加入到聚多巴胺水溶液中，其中，液态MQ硅树脂、聚多巴胺以及硅烷偶联剂的质量比为30：（1~5）：（1~3），加入盐酸调整pH为3至5之间，在氮气保护下，升温至40至70℃反应2至5h；
反应结束后，减压蒸除溶剂，得到聚多巴胺改性MQ硅树脂。
2.根据权利要求1所述的一种有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺水溶液通过以下步骤制得：
配置0.1至30 mg/mL多巴胺的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液，在空气中静置10至60min，得到表面富含羟基和氨基的聚多巴胺水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，所述液态MQ硅树脂通过以下步骤制得：
按重量份数计，将100份的正硅酸乙酯、70至100份的六甲基二硅氧烷、1至3份的盐酸加入到容器中，缓慢滴加10至15份的去离子水，控制反应温度在15至25℃反应20至40 min后，继续升温至78℃回流反应1至3h，反应结束后减压蒸除溶剂，得到液态MQ硅树脂。
4.根据权利要求1所述的一种有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为Si69、KH550、KH560、KH570、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，所述抑制剂为2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3-甲基-1-己炔基-3-醇、1-乙炔基环己醇、甲基三(甲基丁炔氧基)硅烷、苯基三(甲基丁炔氧基)硅烷、乙烯基三(甲基丁炔氧基)硅烷、多乙烯基聚硅氧烷中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，所述三氧化二铝的粒径为1至5μm。
7.根据权利要求1所述的一种有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，所述白炭黑的粒径为500至800nm。
8. 根据权利要求1所述的一种有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，所述乙烯基硅油的粘度为1000至6000 mPa•s，其中，乙烯基含量为2%至6%。
9. 根据权利要求1所述的一种有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，所述含氢硅油的粘度为800至2500 mPa•s。
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