一種低玻璃化溫度的導熱膠及其制備方法技術

本發明專利技術屬于導熱膠技術領域，公開了一種低玻璃化溫度的導熱膠及其制備方法，該導熱膠由雙組分構成，通過合成的高性能預聚物與納米級高導熱材料的組合，有效改善了導熱膠的固化收縮率、玻璃化溫度、導熱系數、粘度等并實現了固化時間的可調性，且避免使用揮發性有機溶劑，特別適用于對導熱有要求的光纖環圈的繞制，能有效降低光纖環圈的內外溫度梯度，提高光纖陀螺儀的精度；還適合適用手機、散熱器、大功率電子元器件、線路板散熱、電器模塊與散熱器的粘接和填充等。

A heat conductive adhesive with low glass transition temperature and its preparation method

【技術實現步驟摘要】
一種低玻璃化溫度的導熱膠及其制備方法
本專利技術屬于導熱膠
，特別涉及一種低玻璃化溫度的光纖環圈用導熱膠及其制備方法。
技術介紹
光纖陀螺是現今國際上工業應用的重要陀螺儀之一，其主要敏感器件是光纖環圈，為了滿足光纖陀螺的振動性能要求，提高光纖陀螺的整體精度，繞制后的光纖環圈需要施膠固化加以固定，但是其工作誤差受外界振動及溫度變化影響較大。溫度對光纖環的影響主要來自于兩個方面，一方面是光纖陀螺內部熱源散熱，另一方面是環境溫度的變化對光纖陀螺的影響。這些內部熱源與環境溫度均會對光纖環產生梯度溫差作用，從而直接影響光纖陀螺的零偏穩定性。目前繞制光纖環所使用繞環膠的導熱系數只有0.15～0.25W/(m.K)，所以光纖陀螺環的溫度梯度效應會非常明顯，嚴重影響光纖陀螺的精度進一步提高。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種低玻璃化溫度的光纖環圈用導熱膠及其制備方法，所述導熱膠具有較高的導熱系數，可以有效降低光纖環圈的溫度梯度，降低環圈全溫溫度誤差，提高陀螺的精度。為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案一種低玻璃化溫度的導熱膠，包括A組分和B組分，所述A組分的各原料的質量比為：丙烯酸酯預聚物X5-65％，聚氨酯預聚物Y0-70％，導熱材料1-90％，各組分之和滿足100％；所述丙烯酸預聚物X由丙烯酸酯單體與異氰酸酯丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸異氰基乙酯按摩爾比1:1～100:1的比例制備而成，其結構式為：其中，R1＝-H或-CH3；R2＝烷基；x:y＝1:1～100:1；所述聚氨酯預聚物Y是由多異氰酸酯與大分子多元醇按NCO:OH的摩爾比2:1～50:1的比例合成的端NCO聚氨酯預聚體；所述B組分的的各成分的質量比為：大分子多元醇5-80％，催化劑0.0-0.5％，抗氧劑0.1-2％，光穩定性0.1-0.5％，消泡劑0.0-0.5％，丙烯酸酯單體0-20％，導熱材料1-90％，分散劑0.01-5％，偶聯劑0.5％-2％，各組分之和滿足100％。在上述技術方案中，所述A、B組分混合使用時，A組分中的-NCO與B組分中的-OH的摩爾比為0.9:1～1.5:1，此時導熱膠的固化條件為：60-85℃維持12-48h。在上述技術方案中，所述丙烯酸預聚物合成所用的丙烯酸酯單體與B組分中的丙烯酸酯單體既可以是相同的也可以是不同的，但均是指玻璃化溫度低于-30℃的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，包括但不限于丙烯酸異辛酯、丙烯酸異葵酯、丙烯酸異十三烷基酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十七烷基酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸異葵酯、甲基丙烯酸異十三烷基酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十七烷基酯中的一種或多種按任意比例的混合物。所述丙烯酸酯單體用于丙烯酸酯預聚物X的合成可以有效降低體系的玻璃化溫度，添加到B組分中可以有效降低粘度，發揮增塑劑的作用降低玻璃化溫度，還可以在丙烯酸酯預聚物X中殘留的引發劑的作用下參與固化，與不可以參與固化的增塑劑相比有明顯的技術優勢。在上述技術方案中，所述聚氨酯預聚物Y中的大分子多元醇與B組分中的大分子多元醇為同種多元醇或不同種的多元醇，均是由環氧乙烷、環氧丙烷、環氧丁烷、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、單獨或任意比例合成的聚醚多元醇，或以上述聚醚多元醇作為起始劑合成的聚己內酯多元醇，聚己內酯多元醇，端羥基聚丁二烯，烷羥基封端的聚二甲基硅氧烷，新戊二醇與四氫呋喃共聚二醇、聚三亞甲基醚二醇、UNIPOL-B系列液態聚酯多元醇的一種或多種任意比例的混合物，且混合物的最終粘度應小于5000cps。所述大分子多元醇的數均分子量為200～6000，優選的，大分子多元醇的數均分子量為400～4000。在上述技術方案中，所述多異氰酸酯是六亞甲基二異氰酸酯(HDI)，異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，六亞甲基二異氰酸酯三聚體(HDI三聚體)，六亞甲基二異氰酸酯縮二脲、苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)，三甲基已二異氰酸酯(TMDI)、1,5-萘二異氰酸酯(NDI)中的一種或多種混合物。在上述技術方案中，所述導熱材料是由納米級的石墨烯，碳納米管、金剛石、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼按任意比例混合而成。本專利技術中的導熱材料采用針狀、管狀或片狀材料(二維方向)與球類材料復合，實現橫向與縱向的立體導熱通道的構建。優選的，導熱材料添加前可采用偶聯劑對表面進行預處理以提高填料的分散性，所述偶聯劑與導熱膠組分中所述的偶聯劑相同。在上述技術方案中，所述B組分中的催化劑為有機錫、有機鉍、改性胺、鋁酸酯及鈦酸酯類催化劑，優選的，采用鋁酸酯及鈦酸酯類催化劑，包括但不限于辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、Coscat83、AL-M(鋁酸酯)、三異硬脂酰基鈦酸異丙酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、雙(乙酰乙酸乙酯)鈦酸二異丙酯中的一種或任意比例的混合物。在上述技術方案中，所述B組分中的抗氧劑是酚型抗氧劑，包括但不限于巴斯夫公司生產的Irganox1135、Irganox1035、Irganox1010、Irganox1726中的一種或多種按任意比例的混合物。在上述技術方案中，所述B組分中的光穩定劑是非受阻胺型，具體為苯并三氮唑類、二苯甲酮類、鄰羥基苯基三嗪類光穩定劑，具體的包括但不限于利安隆新材料生產的UV-9、UV-234、UV-360、UV-531、UV-400中的一種或多種按任意比例的混合物。在上述技術方案中，所述B組分中的消泡劑為有機硅類、有機氟硅類及非硅性消泡劑，使用前需試驗消泡劑對除導熱材料以外的混合組分的相容性，具體包括但不限于BYK-065、BYK-066N、EFKA-2022、EFKA-2035、道康寧DC-163中的一種或多種按任意比例的混合物。在上述技術方案中，所述B組分中的分散劑可以為酸性、堿性或中性分散劑，包括但不限于tego-655、BKY-110、路博潤32000、PB821、PB822、PB881。上述分散劑對導熱材料有高效分散作用，較小的添加量就可以發揮作用，可以降低粘度的助劑。需要注意的是，由于堿性分散劑會加速固化進程，而酸性分散劑會減緩固化進程，故采用酸性、堿性分散劑時要注意控制添加量。在上述技術方案中，所述B組分中的偶聯劑可以是硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑，包括但不限于KH560、KH570、KH580、KH590、AL-M(鋁酸酯)、三異硬脂酰基鈦酸異丙酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、雙(乙酰乙酸乙酯)鈦酸二異丙酯、雙三乙醇胺二異丙基鈦酸酯。合適的偶聯劑可以對與導熱材料發生反應，改善導熱材料與膠體的界面連接，降低界面熱阻，提高導熱系數。本專利技術還提供了上述低玻璃化溫度導熱膠的制備方法，具體包括以下步驟：S1、丙烯酸預聚物X的制備：將丙烯酸酯單體與異氰酸酯丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸異氰基乙酯按摩爾比1:1～100:1的比例加入反應罐中，加入總質量0.2-2％的鏈轉移劑KH580和總質量0.3-5％本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種低玻璃化溫度的導熱膠，包括A組分和B組分，其特征在于，所述A組分的各成分的質量比為：丙烯酸酯預聚物X 5-65％，聚氨酯預聚物Y 0-70％，導熱材料1-90％，各組分之和滿足100％；/n所述丙烯酸預聚物X由丙烯酸酯單體與異氰酸酯丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸異氰基乙酯按摩爾比1:1～100:1的比例制備而成，其結構式為：/n

【技術特征摘要】
1.一種低玻璃化溫度的導熱膠，包括A組分和B組分，其特征在于，所述A組分的各成分的質量比為：丙烯酸酯預聚物X5-65％，聚氨酯預聚物Y0-70％，導熱材料1-90％，各組分之和滿足100％；
所述丙烯酸預聚物X由丙烯酸酯單體與異氰酸酯丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸異氰基乙酯按摩爾比1:1～100:1的比例制備而成，其結構式為：



其中R1＝-H或-CH3；R2＝烷基；x:y＝1:1～100:1；
所述聚氨酯預聚物Y是由多異氰酸酯與大分子多元醇按NCO:OH的摩爾比2:1～50:1的比例合成的端NCO聚氨酯預聚體；
所述B組分的各原料的質量比為：大分子多元醇5-80％，催化劑0.0-0.5％，抗氧劑0.1-2％，光穩定劑0.1-0.5％，消泡劑0.0-0.5％，丙烯酸酯單體0-20％，導熱材料1-90％，分散劑0.01-5％，偶聯劑0.5％-2％，各組分之和滿足100％。


2.根據權利要求1所述低玻璃化溫度的導熱膠，其特征在于，所述A、B組分混合使用時，所述A組分中的-NCO與B組分中的-OH的摩爾比0.9:1-1.5:1，所述導熱膠的固化條件為：60-85℃維持12-48h。


3.根據權利要求1所述低玻璃化溫度的導熱膠，其特征在于，所述丙烯酸酯單體是指玻璃化溫度低于-30℃的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。


4.根據權利要求1所述低玻璃化溫度的導熱膠，其特征在于，所述大分子多元醇是由環氧乙烷、環氧丙烷、環氧丁烷、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、單獨或任意比例合成的聚醚多元醇，或以上述聚醚多元醇作為起始劑合成的聚己內酯多元醇，聚己內酯多元醇，端羥基聚丁二烯，烷羥基封端的聚二甲基硅氧烷，新戊二醇與四氫呋喃共聚二醇、聚三亞甲基醚二醇、UNIPOL-B系列液態聚酯多元醇的一種或多種任意比例的混合物。


5.根據權利要求1所述低玻璃化溫度的導熱膠，其特征在于，所述多異氰酸酯是六亞甲基二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，六亞甲基二異氰酸酯三聚體，六亞甲基二異氰酸酯縮二脲、苯二亞甲...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃星，余曉夢，崔麗云，萬歡，皮亞斌，高旭，
申請(專利權)人：武漢長盈鑫科技有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42