單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑及其制備方法，所述單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑包括如下重量百分比含量的各組分：環(huán)氧樹(shù)脂10％～50％，導(dǎo)熱填料30％～70％，潛伏性固化劑3％～10％，稀釋劑3％～10％。制備時(shí)，稱(chēng)取環(huán)氧樹(shù)脂、稀釋劑，攪拌均勻；加入導(dǎo)熱填料，在500～2000r/min的條件下攪拌分散，攪拌分散的時(shí)間為30～60min；加入潛伏性固化劑，在200～500r/min的條件下攪拌分散，攪拌分散時(shí)間為10～30min，即可。本發(fā)明的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑能夠在中低溫下在較短的時(shí)間內(nèi)完成固化，并且比現(xiàn)有的單組分環(huán)氧膠黏劑有更長(zhǎng)的儲(chǔ)藏時(shí)間，便于儲(chǔ)藏，能廣泛適用于微電子和LED照明行業(yè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及膠黏劑領(lǐng)域，特別涉及一種能在中低溫固化的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑 及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電子技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品越來(lái)越薄、輕、小，為了使電子產(chǎn)品更薄、 輕、小，及延長(zhǎng)電子元器件的使用壽命，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品使用了膠黏劑進(jìn)行粘接、導(dǎo)熱。 其中環(huán)氧樹(shù)脂在可粘接性、耐腐蝕性、機(jī)械性能、熱性能和電性能等方面性能優(yōu)異，且適用 范圍廣。為了達(dá)到更好的粘接強(qiáng)度，更快速的固化以及更好的導(dǎo)熱效果，業(yè)內(nèi)越來(lái)越傾向使 用環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑進(jìn)行粘接和導(dǎo)熱。
[0003] 環(huán)氧樹(shù)脂是屬于熱塑性樹(shù)脂，必須與固化劑的配合才能得以作為膠黏劑使用。按 環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的配合使用的方式分，環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑分為單組分環(huán)氧膠和雙組分環(huán)氧 膠：雙組分環(huán)氧膠的環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑分開(kāi)，在使用時(shí)即時(shí)將兩者混合，優(yōu)點(diǎn)是可以在常 溫下進(jìn)行膠黏，而且成本較低，缺點(diǎn)是使用時(shí)需要精確配比，配好后使用時(shí)效短甚至幾分鐘 就會(huì)失效，導(dǎo)致使用極不方便；單組分環(huán)氧膠中環(huán)氧樹(shù)脂已經(jīng)加入了固化劑或催化劑，在 一定的條件下（如高溫、濕度、紫外輻射等）完成固化反應(yīng)，優(yōu)點(diǎn)是適用期長(zhǎng)、計(jì)量誤差小、 配膠質(zhì)量穩(wěn)定、可隨用隨取、快捷方便，缺點(diǎn)是固化條件較高，影響其適用性，并且儲(chǔ)存時(shí) 間和條件受到限制。例如市面上的加熱固化的單組分環(huán)氧膠的固化溫度較高（通常大于 120°C)，會(huì)對(duì)部分溫度敏感的電子元器件的可靠性造成影響，并且其儲(chǔ)存溫度一般為_(kāi)5°C 到_15°C，儲(chǔ)存期只有30?60天，從而限制了其適用性。因此，亟需一種能在中低溫度 (60?100°C)下使用并能更好儲(chǔ)存的單組份環(huán)氧膠黏劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏 劑及其制備方法。本發(fā)明的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑能夠在中低溫度下固化使用，避免了對(duì) 電子元器件的可靠性造成影響，有較廣的適用性。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明涉及一種單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑，所述單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑包括如下重 量百分比含量的各組分：
[0007] 環(huán)氧樹(shù)脂 10%?50%; 導(dǎo)熱填料 30%?70%; 潛伏性固化劑 3%?10%; 稀釋劑 3%?10%;
[0008] 所述導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱系數(shù)大于或等于50W/m?K。
[0009] 優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂和多功能基團(tuán)環(huán)氧 樹(shù)脂中的一種或多種。
[0010] 優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹(shù)脂的重量百分比含量為20%?50%。
[0011] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱填料為無(wú)機(jī)導(dǎo)熱填料，所述無(wú)機(jī)導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱系數(shù)大于或等 于 80W/m?K。
[0012] 優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)導(dǎo)熱填料為氧化鋁粉、二氧化硅、碳化硅、氮化鋁、氮化硼中的一 種或多種。需要理解的是，當(dāng)導(dǎo)熱填料使用一種以上的填料時(shí)，本發(fā)明中提到的導(dǎo)熱系數(shù)為 這幾種填料的平均導(dǎo)熱系數(shù)。
[0013] 優(yōu)選的，所述潛伏性固化劑為咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪 唑中的一種或多種。
[0014] 優(yōu)選的，所述稀釋劑為活性稀釋劑。
[0015] 優(yōu)選的，所述活性稀釋劑為1，4-丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、聚 丙二醇二縮水甘油醚、C12-14脂肪縮水甘油醚中的一種或多種。
[0016] 本發(fā)明還涉及一種上述的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑的制備方法，所述方法包括如下 步驟：
[0017]A、稱(chēng)取所述環(huán)氧樹(shù)脂、稀釋劑，攪拌均勻；
[0018]B、在稀釋后的環(huán)氧樹(shù)脂中，加入所述導(dǎo)熱填料，在500?2000r/min的條件下進(jìn)行 攪拌分散，攪拌分散的時(shí)間為30?60min;
[0019]C、加入所述潛伏性固化劑，在200?500r/min的條件下攪拌分散，攪拌分散的時(shí) 間為10?30min，得到所述單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0021] 本發(fā)明提供的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑采用潛伏性固化劑并使用導(dǎo)熱系數(shù)較高的 導(dǎo)熱填料，能夠在中低溫下在較短的時(shí)間內(nèi)完成固化，且比現(xiàn)有的單組分環(huán)氧膠黏劑有更 長(zhǎng)的儲(chǔ)藏時(shí)間，便于儲(chǔ)藏，并且使單該組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑導(dǎo)熱能力好，能廣泛應(yīng)用于微電 子和LED照明行業(yè)。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 現(xiàn)有的單組分環(huán)氧膠無(wú)法在中低溫度下使用，存儲(chǔ)期也較短，因而使用受到限制。
[0023] 發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用潛伏性固化劑并加入導(dǎo)熱系數(shù)較高（大于 等于50W/m?!()的導(dǎo)熱填料，可以使導(dǎo)熱膠黏劑在中低溫下固化，在不影響環(huán)氧膠黏劑的其 它性質(zhì)的條件下，大大提高環(huán)氧膠黏劑的導(dǎo)熱能力，在此基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。這樣可以減 小或消除對(duì)電子元器件可靠性的影響；另外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)該導(dǎo)熱膠黏劑的存儲(chǔ)溫度要求 降低并且存儲(chǔ)時(shí)間有了較大的提高。
[0024]具體的，各組分配比如下：環(huán)氧樹(shù)脂10%?50%;導(dǎo)熱填料30%?70%;潛伏性 固化劑3%?10%;稀釋劑3%?10%。上述各百分比均為重量百分比。
[0025] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑進(jìn)行更詳細(xì)的描述，為 了描述和對(duì)比方便，以下各實(shí)施例均以配置l〇〇g所述單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑為例，其中表 示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該指出的是，以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步 理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明 構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 本實(shí)施例涉及一種單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑，其制備具體如下：
[0028] 在攪拌器中稱(chēng)取環(huán)氧樹(shù)脂30g，稀釋劑7g，攪拌均勻，將所述環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行稀釋。 本實(shí)施例中環(huán)氧樹(shù)脂選取雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，稀釋劑選取重量比為1 : 1(可選擇任意比） 的1，4_ 丁二醇二縮水甘油醚和乙二醇二縮水甘油醚。然后在攪拌機(jī)中稱(chēng)取導(dǎo)熱填料60g， 在1500r/min的分散機(jī)下進(jìn)行攪拌分散45min，得到一種粘度較小且均勻的中間膠體。本實(shí) 施例中具體使用重量比為1 : 1 : 1(可選擇任意比）的二氧化硅、碳化硅、氮化鋁作為導(dǎo) 熱填料。之后，在攪拌器中稱(chēng)取3g潛伏性固化劑在350r/min的條件下在分散機(jī)中進(jìn)行攪 拌分散，攪拌分散的時(shí)間為20min，得到單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑。本實(shí)施例中潛伏性固化劑 為2-乙基-4-甲基咪唑。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 與實(shí)施例1中的制備方法相同，所不同之處在于：
[0031] 環(huán)氧樹(shù)脂選用重量比（可選擇任意比）為1 : 1的雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂和多功能基 團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂共20g，導(dǎo)熱填料選用重量比（可選擇任意比）為1 : 1 : 2的氧化鋁粉、氮化 鋁和氮化硼共67g，潛伏性固化劑選用重量比為1 : 1(可選擇任意比）的2-乙基-4-甲基 咪唑和2-苯基咪唑共3g，稀釋劑選用重量比為1 : 2(可選擇任意比）的聚丙二醇二縮水 甘油醚和C12-14脂肪縮水甘油醚共10g。
[0032] 加入導(dǎo)熱填料后，在1000r/min的分散機(jī)下進(jìn)行攪拌分散40min。
[0033] 加入潛伏性固化劑后，在300r/min的條件下在分散機(jī)中進(jìn)行攪拌分散，攪拌分散 的時(shí)間為25min。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 與實(shí)施例1中的制備方法相同，所不同之處在于：
[0036] 環(huán)氧樹(shù)脂選用雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂50g，導(dǎo)熱填料選用重量比（可選擇任意比）為 2 : 1 : 2的氧化鋁粉、二氧化硅和氮化硼共37g，潛伏性固化劑選用重量比（可選擇任意 比）為2 : 1的2-甲基咪唑和2-苯基咪唑共10g，稀釋劑選用重量比（可選擇任意比）為 1 : 1的1，4_ 丁二醇二縮水甘油醚和C12-14脂肪縮水甘油醚共3g。
[0037] 加入導(dǎo)熱填料后，在500r/min的分散機(jī)下進(jìn)行攪拌分散60min。
[0038] 加入潛伏性固化劑后，在200r/min的條件下在分散機(jī)中進(jìn)行攪拌分散，攪拌分散 的時(shí)間為30min。
[0039] 實(shí)施例4
[0040] 與實(shí)施例1中的制備方法相同，所不同之處在于：
[0041] 環(huán)氧樹(shù)脂選用多功能基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂20g，導(dǎo)熱填料選用氮化硼70g，潛伏性固化劑 選用2-苯基咪唑5g，稀釋劑選用聚丙二醇二縮水甘油醚5g。
[0042] 加入導(dǎo)熱填料后，在2000r/min的分散機(jī)下進(jìn)行攪拌分散30min。
[0043] 加入潛伏性固化劑后，在200r/min的條件下在分散機(jī)中進(jìn)行攪拌分散，攪拌分散 的時(shí)間為10min。
[0044] 對(duì)比例1
[0045] 與實(shí)施例1中的制備方法相同，使用組分的配比也與實(shí)施例1中相同，具體材料的 選用除導(dǎo)熱填料和固化劑外均相同，所不同之處在于：
[0046] 所述導(dǎo)熱填料為氧化鎂和氧化鋅，此處的導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱系數(shù)低于40W/m?K。
[0047] 所述潛伏性固化劑為雙氰胺類(lèi)固化劑。
[0048] 經(jīng)過(guò)測(cè)試，上述實(shí)施例1?4中制備得到的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑可在中低溫度 (60?100°C)下固化，具體固化時(shí)間隨著溫度和組分的不同可以從20min到60min。具體 的，當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的重量比為100 : 10時(shí)（例如實(shí)施例1)，在l〇〇°C下只需20min即 可固化；當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的重量比為100 : 15(實(shí)施例2)時(shí)，在90°C下需要30min完 成固化；環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的重量比為100 : 20(實(shí)施例3)時(shí)，80°C下固化時(shí)間為40min; 環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的重量比為1〇〇 : 25(實(shí)施例4)時(shí)，70°C下需要60min固化；而對(duì)比例1 中的環(huán)氧膠黏劑在150°C溫度下固化時(shí)間需要lh?？梢?jiàn)，實(shí)施例1中的的方案和對(duì)比例1中 的方案相比，實(shí)施例所得到的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑固化溫度更低，固化時(shí)間更短，且能具 有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能。此外，市面上現(xiàn)有的單組份環(huán)氧膠固化溫度也大多在120°C到150°C， 固化時(shí)間也隨溫度變化從30min到120min。并且，市面上現(xiàn)有的單組份環(huán)氧膠存儲(chǔ)溫度較 低，一般需要在-15°C?-5°C下儲(chǔ)藏，儲(chǔ)藏時(shí)間為30?60天左右；而本發(fā)明中制備的市面 上現(xiàn)有的單組份環(huán)氧膠在8°C以下儲(chǔ)藏即可，儲(chǔ)藏時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)90天。
[0049] 綜上所述，本發(fā)明提供的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑及其制備方法，包括如下的組分 10%?50%的環(huán)氧樹(shù)脂；30%?70%的導(dǎo)熱填料；3%?10%的潛伏性固化劑；3%?10%的稀釋劑，由此制備的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑能夠在中低溫下在較短的時(shí)間內(nèi)完成固化， 且便于儲(chǔ)藏，能廣泛應(yīng)用于微電子和LED照明行業(yè)。
[0050] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1. 一種單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑，其特征在于，所述單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑包括如下重 量百分比含量的各組分： 環(huán)氧樹(shù)脂 10%?50%; 導(dǎo)熱填料 30%?70%; 潛伏性固化劑 3%?10%; 稀釋劑 3%?10%; 所述導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱系數(shù)大于或等于50W/m · K。
2. 如權(quán)利要求1所述的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑，其特征在于，所述環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型 環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂和多功能基團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或多種。
3. 如權(quán)利要求1所述的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑，其特征在于，所述導(dǎo)熱填料為無(wú)機(jī)導(dǎo) 熱填料，所述無(wú)機(jī)導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱系數(shù)大于或等于80W/m · K。
4. 如權(quán)利要求3所述的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑，其特征在于，所述無(wú)機(jī)導(dǎo)熱填料為氧 化鋁粉、二氧化硅、碳化硅、氮化鋁、氮化硼中的一種或多種。
5. 如權(quán)利要求1所述的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑，其特征在于，所述潛伏性固化劑為咪 唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑中的一種或多種。
6. 如權(quán)利要求1所述的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑，其特征在于，所述稀釋劑為活性稀釋 劑。
7. 如權(quán)利要求6所述的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑，其特征在于，所述活性稀釋劑為1， 4_ 丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、C12-14脂肪縮水 甘油醚中的一種或多種。
8. -種如權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑的制備方法，其特征 在于，所述方法包括如下步驟： A、 稱(chēng)取所述環(huán)氧樹(shù)脂、稀釋劑，攪拌均勻； B、 在稀釋后的環(huán)氧樹(shù)脂中，加入所述導(dǎo)熱填料，在500?2000r/min的條件下進(jìn)行攪拌 分散，攪拌分散的時(shí)間為30?60min ; C、 加入所述潛伏性固化劑，在200?500r/min的條件下攪拌分散，攪拌分散的時(shí)間為 10?30min，得到所述單組分環(huán)氧導(dǎo)熱膠黏劑。
【文檔編號(hào)】C09J163/00GK104263299SQ201410440217
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】陳春根, 許禮, 李晟, 何孝亮 申請(qǐng)人:上海三思電子工程有限公司, 上海三思科技發(fā)展有限公司, 嘉善三思光電技術(shù)有限公司