一種阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠及其製備方法
2023-06-09 15:07:06
一種阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠及其製備方法，所述雙組分灌封膠由A組分和B組分按100：80～100：120的重量比組成，本發明製備的灌封膠，不僅具有長的操作期，而且固化後熱膨脹係數低，阻燃級別高，達到UL94-V0級別，導熱性良好，電性能優異，適用於高溫電氣封裝，如功率半導體、整流器、變壓器等。
【專利說明】一種阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠及其製備方法，屬於膠黏劑領 域。
【背景技術】
[0002] 隨著電子工業的發展，對電子元器件及其組裝部件各項性能要求越來越嚴。環氧 樹脂固化後有良好的物理機械性能，對金屬和非金屬材料的表面具有優異的粘接強度，介 電性能良好，收縮率低，產品尺寸穩定性好，硬度高。以環氧樹脂為主要成分的灌封膠能有 效的提高電氣元件對外來衝擊和振動的保護，保持電氣元件的絕緣性能，改善電氣元件的 防塵、防潮性能，同時價格低廉。液體酸酐作為環氧灌封膠的固化劑能顯著的降低膠液的粘 度，增加填料含量，能有效延長膠液的使用時間，同時酸酐需高溫固化，固化速度慢，固化過 程中產生的應力較小，收縮率低，耐熱性和電性能優良。
[0003] 大部分的阻燃環氧樹脂灌封膠存在著填料沉降、線性熱膨脹係數高、機械性能差、 導熱係數低等缺點。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是克服上述已有技術的不足，提供一種阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌 封膠及其製備方法，本發明製備的灌封膠不僅具有長的操作期，而且固化後熱膨脹係數低， 阻燃級別高，達到UL94-V0級別，導熱性良好，電性能優異，適用於高溫電氣封裝，如功率半 導體、整流器、變壓器等。
[0005] 本發明解決上述技術問題的技術方案如下：其特徵在於，所述雙組分灌封膠由A 組分和B組分按100 :80?100 :120的重量比組成，所述A組分由以下各原料組成：環氧樹 脂20?40份、增韌劑1?10份、稀釋劑1?10份、矽烷偶聯劑0. 1?5份、分散劑0. 01? 1份、消泡劑〇. 01?1份、防沉降劑〇. 01?1份、第一填料40?60份、第二填料1-20份、顏 料0. 1?1份；所述的B組分以原料總重量的百分含量計，由以下各原料組成：固化劑30? 50份、固化促進劑1?5份、分散劑0. 01?1份、防沉降劑0. 01?1份、第一填料40?60 份、第二填料卜20份。
[0006] 進一步，所述環氧樹脂為雙酚A型、雙酚F型、縮水甘油胺型、脂環族和酚醛環氧樹 脂中的一種或任意幾種混合，包括828EL (美國殼牌）、8301vp (大日本油墨）、JF-9955A (蘇 州巨峰）。
[0007] 進一步，所述增韌劑為端羧基丁腈橡膠、端羥基丁腈橡膠、核殼橡膠環氧樹脂中的 一種。
[0008] 進一步，所述稀釋劑為C12_14烷基縮水甘油醚、叔碳酸縮水甘油酯、對叔丁基苯基縮 水甘油醚中的一種或兩種混合，包括N10 (美國HEXI0N)，ED-502S (日本ADEKA)。
[0009] 進一步，所述的矽烷偶聯劑為KH-560、KH-570中的一種或兩種混合。
[0010] 進一步，所述分散劑為德國畢克化學公司生產的BYK-9076、BYK-9077、BYK-W9010、 BYK-W985 中的一種。
[0011] 進一步，所述消泡劑為德國畢克化學的BYK-A530、BYK-A535、BYK-S706、BYK-077 中的一種。
[0012] 進一步，所述防沉降劑為德國畢克化學公司生產的BYK-410、BYK-430、BYK P W-940、德謙公司的202p中的一種。
[0013] 進一步，所述第一填料為5-50um活性的氫氧化鋁、活性氫氧化鎂一種或兩種混 合。
[0014] 進一步，所述第二填料為l_5um球形氧化鋁、球形氧化鎂、球形矽微粉、氮化硼、碳 化矽中一種或幾種混合。
[0015] 採用上述進一步的方案的有益效果是，第一填料和第二填料不同粒徑配合使用， 能有效降低填料沉降，而粘度增加不明顯，同時兼顧材料的阻燃和導熱性，阻燃級別能達到 UL94-V0,導熱效果好，固化物線性熱膨脹係數低。
[0016] 進一步，所述固化劑為甲基四氫苯酐、甲基六氫苯酐、桐油酸酐、甲基納迪克酸酐 一種或兩種混合，包括B-570 (大日本油墨)，MH-700 (新日本理化)，AMT-120 (浙江阿爾法 化工)。
[0017] 進一步，所述固化促進劑為2, 4, 6-三-(二甲胺基甲基）苯酚、N，N-二甲基苄胺、 2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑一種或兩種混合，包括K-54(美國空氣化工)，2MZ、2E4MZ (日本四國化成)，BDMA (上海新典化學)。
[0018] 進一步，所述顏料為低滷素黑色色膏（Poly one)。
[0019] 本發明的有益效果是：本發明製備的灌封膠不僅具有長的操作期，而且固化後熱 膨脹係數低，阻燃級別高，達到UL94-V0級別，導熱性良好，電性能優異，適用於高溫電氣封 裝。
[0020] 本發明所述的一種阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠的製備方法，包括： 1) A組分的製備： 將環氧樹脂20?40份、增韌劑1?10份、稀釋劑1?10份、矽烷偶聯劑0. 1?5份、 分散劑0. 01?1份、消泡劑0. 01?1份、防沉降劑0. 01?1份、顏料0. 1?1份，加入到 反應釜中，以攪拌轉速為90-300rpm/min進行攪拌，抽真空0. 5-2h，稱量第一填料40?60 份、第二填料1-20份，分三次加入，再真空攪拌0. 5-lh，停止攪拌，得到A組分； 2) B組分的製備： 將固化劑30?50份、固化促進劑1?5份、分散劑0. 01?1份、防沉降劑0. 01?1 份加入到反應釜中，以攪拌轉速為90-300rpm/min進行攪拌，抽真空0. 5-2h，稱量第一填料 40?60份、第二填料1-20份，分三次加入，再真空攪拌0. 5-lh，停止攪拌，得到B組分； 3) 將A組分和B組分密閉存放在乾燥、通風的環境下(環境溼度為< RH50%)，環境溫度 為 15-25°C ; 4) 灌封時，取100份步驟（1)得到的A組分和80-120份步驟（2)得到的B組分（即A 組分：B組分=100 :80?100 :120)進行混合(轉速為90-300rpm/min)，並且攪拌至混合均 勻，然後進行真空脫泡，脫泡時間15min。
【具體實施方式】
[0021] 以下對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限 定本發明的範圍。
[0022] 實施例1 (1) A組分：稱取雙酚A型環氧樹脂828EL(殼牌）30g，增韌劑端羧基丁基橡膠10g，稀 釋劑C12_ 14烷基縮水甘油醚ED-502S(日本ADEKA)lg，偶聯劑KH-560 0. lg，分散劑BYK-9076 O.Olg，消泡劑BYK-A530 0.5g，防沉降劑BYK-410 0.7g，黑色色膏（Poly one)lg，投入反應 釜中，以攪拌轉速為90-150rpm/min進行攪拌混合；再稱量第一填料活性氫氧化鋁（佛山華 雅，粒徑為20 um) 55 g和第二填料球形氧化鋁(佛山華雅，粒徑為5 um) 5 g，分三次加入， 真空攪拌0. 5-lh，停止攪拌，即得A組分； (2) B組分：稱取固化劑甲基四氫苯酐B-570 (大日本油墨）50g，固化促進劑K-54 (美 國空氣化工）1. 2g，分散劑BYK-9076 0. 5g，防沉降劑BYK-410 0. 5g，投入反應釜中，以攪拌 轉速為90rpm/min進行攪拌混合；再稱量第一填料活性氫氧化鋁(佛山華雅，粒徑為20 um) 58 g和第二填料球形氧化鋁(佛山華雅，粒徑為5 um) 9 g，分三次加入，真空攪拌0. 5h，停 止攪拌，即得B組分； (3) 將A組分和B組分密閉存放在乾燥、通風的環境下(環境溼度< RH50%)，環境溫度 為 15-25°C ; (4) 灌封時，取100g步驟（1)得到的A組分和105g步驟（2)得到的B組分（即A組分： B組分=100:105)進行混合(轉速為300rpm/min)，並且攪拌至混合均勻，然後進行真空脫 泡，脫泡時間15min。將脫泡後產品放入烘箱進行加熱固化，本阻燃導熱雙組份環氧樹脂灌 封膠的固化條件為 lh/90°C +2h/125°C +3h/140°C。
[0023] 實施例2 (1) A組分：稱取雙酚F型環氧樹脂8301vp(大日本油墨）20g，增韌劑端羥基丁腈橡膠 lg，稀釋劑叔碳酸縮水甘油酯N10(美國HEXI0N)10g，偶聯劑KH-560 0. 5g，分散劑BYK-9076 lg，消泡劑BYK-A530 lg，防沉降劑德謙202P 0. 4g，黑色色膏（Poly one)1.9g，投入反應 釜中，以攪拌轉速為90-150rpm/min進行攪拌混合；再稱量第一填料活性氫氧化鋁(佛山華 雅，粒徑為30 um) 60 g和第二填料球形氧化錯(佛山華雅，粒徑為4 um) 6 g，分三次加入， 真空攪拌0. 5-lh，停止攪拌，即得A組分； (2) B組分：稱取固化劑甲基六氫苯酐MH-700 (新日本理化）30g，固化促進劑2-乙 基-4-甲基咪唑2E4MZ (日本四國化成）5g，分散劑BYK-9010 0.9g，防沉降劑德謙202P 〇. 9g，投入反應釜中，以攪拌轉速為90-150rpm/min進行攪拌混合；再加入第一填料活性氫 氧化鋁(佛山華雅，粒徑為30 um) 45 g和第二填料球形氧化鋁(佛山華雅，粒徑為4 um) 10 g，分三次加入，真空攪拌lh，停止攪拌，即得B組分， (3) 將A組分和B組分密閉存放在乾燥、通風的環境下(環境溼度< RH50%)，環境溫度 為 15-25°C ; (4) 灌封時，取100g步驟（1)得到的A組分和90g步驟（2)得到的B組分（即A組分：B 組分=100:90 )進行混合(轉速為90rpm/min )，並且攪拌至混合均勻，然後進行真空脫泡，脫 泡時間15min。將脫泡後產品放入烘箱進行加熱固化，本阻燃導熱雙組份環氧樹脂灌封膠固 化條件為 lh/90°C +2h/125°C +3h/140°C。
[0024] 實施例3 (1) A組分：稱取雙酚A型環氧樹脂JF-9955A (蘇州巨峰）40g，增韌劑端羥基丁腈橡 膠5g，稀釋劑C12_14烷基縮水甘油醚ED-502S (日本ADEKA)4g，偶聯劑KH-560 5g，分散劑 BYK-9077 0· 5g，消泡劑 BYK-A550 0· Olg，防沉降劑 BYK-410 0· 7g，黑色色膏（Poly one) 1. 7g，投入反應釜中，以攪拌轉速為90-150rpm/min進行攪拌混合；再加入第一填料活性氫 氧化鎂(佛山華雅，粒徑為50 um) 60 g和第二填料球形矽微粉(佛山華雅，粒徑為2 um) 3 g，分三次加入，真空攪拌〇. 5-lh，停止攪拌，即得A組分； (2) B組分：稱取固化劑甲基四氫苯酐AMT-120(浙江阿爾法化工)42g，固化促進劑BDMA (上海新典化學）lg，分散劑BYK-9077 0. 3g，防沉降劑BYK-430 0. 7g，投入反應釜中，以攪 拌轉速為150rpm/min進行攪拌混合；再加入第一填料活性氫氧化鎂(佛山華雅，粒徑為50 um)53 g和第二填料球形娃微粉(佛山華雅，粒徑為2 um)4 g，分三次加入，真空攪拌lh，停 止攪拌，即得B組分； (3) 將A組分和B組分密閉存放在乾燥、通風的環境下(環境溼度< RH50%)，環境溫度 為 15-25°C ; (4) 灌封時，取100g步驟（1)得到的A組分和110g步驟（2)得到的B組分（即A組分： B組分=100:110)進行混合(轉速為300rpm/min)，並且攪拌至混合均勻，然後進行真空脫 泡，脫泡時間15min。將脫泡後產品放入烘箱進行加熱固化，本阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌 封膠的固化條件為 lh/90°C +2h/125°C +3h/140°C。
[0025] 對比實施例 (1) A組分：普通阻燃雙組份環氧灌封膠配方，稱取雙酚A環氧樹脂樹脂828EL 35g，增 韌劑鄰苯二甲酸二丁酯5g，稀釋劑正丁基縮水甘油醚4g，顏料0. 6g，20um氫氧化鋁60g投 入到反應釜中，攪拌混合均勻，即得A組分； (2) B組分：稱取甲基四氫苯酐100g，固化促進劑2, 4, 6-三-(二甲胺基甲基）苯酚 (DMP-30) 3g，攪拌混合均勻，即得B組分； (3) 將A組分和B組分密閉存放在乾燥、通風的環境下(環境溼度為RH50%)，環境溫度 為 15-25°C ; (4) 灌封時，取100g步驟（1)得到的A組分和110g步驟（2)得到的B組分（即 A組分：B組分=100:35)進行混合(轉速為90rpm/min)，並且攪拌至混合均勻，然後 進行真空脫泡，脫泡時間15min。將脫泡後產品放入烘箱進行加熱固化，固化條件 lh/90°C +2h/125°C +3h/140°C。
[0026] 具體試驗實施例 通過下面的試驗測試本發明上述實施例1-3和對比實施例的雙組份環氧灌封膠的性 能。
[0027] 試驗實施例1硬度測試 將上述實施例1-3和對比實施例獲得的樣品按照標準GB/T 16421 -1996標準測試。
[0028] 試驗實施例2拉伸強度測試 將上述實施例1-3和對比實施例獲得的樣品按照標準GB/T 16421 -1996標準測試。
[0029] 試驗實施例3線性熱膨脹係數測試 將上述實施例1-3和對比實施例獲得的樣品按照標準（GB/T1036. 1-1989)標準測試。
[0030] 試驗實施例4導熱係數測試 使用Hot Disk公司TPS 2500S型導熱係數測定儀，按照ASTM D5470對實施例1-3和 對比實施例製得的樣品進行導熱係數測試。
[0031] 試驗實施例5阻燃級別測試 將上述實施例1-3和對比實施例獲得的樣品按照標準ASTM D5470測試。
[0032] 試驗實施例6體積電阻率測試 將上述實施例1-3和對比實施例獲得的樣品按照標準（GB/T1410-2006)測試。
[0033] 測試結果如下面的表1所示。
[0034] 表1實施例1-3和對比實施例的測試結果
【權利要求】
1. 一種阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠，其特徵在於，由A組分和B組分按100 :80? 100 :120的重量比組成，所述A組分以原料總重量的百分含量計，由以下各原料組成：環 氧樹脂20?40份、增韌劑1?10份、稀釋劑1?10份、矽烷偶聯劑0. 1?5份、分散劑 0. 01?1份、消泡劑0. 01?1份、防沉降劑0. 01?1份、第一填料40?60份、第二填料 1-20份、顏料0. 1?1份；所述的B組分以原料總重量的百分含量計，由以下各原料組成： 固化劑30?50份、固化促進劑1?5份、分散劑0. 01?1份、防沉降劑0. 01?1份、第一 填料40?60份、第二填料1-20份。
2. 根據權利要求1所述的阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠，其特徵在於，所述環氧樹 脂為雙酚A型、雙酚F型、縮水甘油胺型、脂環族和酚醛環氧樹脂中的一種或任意幾種混合。
3. 根據權利要求1所述的阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠，其特徵在於，所述增韌劑 為端羧基丁腈橡膠、端羥基丁腈橡膠、聚硫橡膠中的一種或兩種混合。
4. 根據權利要求1所述的阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠，其特徵在於，所述稀釋劑 為C12_14烷基縮水甘油醚、叔碳酸縮水甘油酯、對叔丁基苯基縮水甘油醚中的一種或兩種混 合；所述偶聯劑為KH-560、KH-570中的一種。
5. 根據權利要求1所述的阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠，其特徵在於，所述分散劑 為德國畢克化學公司生產的BYK-9076、BYK-9077、BYK-W9010、BYK-W985中的一種。
6. 根據權利要求1所述的阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠，其特徵在於，所述消泡劑 為德國畢克化學公司生產的BYK-A530、BYK-A550、BYK-S706中的一種。
7. 根據權利要求1所述的阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠，其特徵在於，所述防沉降 劑為德國畢克化學公司生產的BYK-410、BYK-430、BYK P W-940、德謙公司的202p中的一種。
8. 根據權利要求1所述的阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠，其特徵在於，所述第一填 料為5-50um活性的氫氧化鋁、活性氫氧化鎂中的一種或兩種混合；所述第二填料為l-5um 球形氧化鋁、球形氧化鎂、球形矽微粉、氮化硼、碳化矽中一種或兩種混合。
9. 根據權利要求1所述的阻燃導熱雙組分環氧樹脂灌封膠，其特徵在於，所述固化劑 為甲級四氫苯酐、甲基六氫苯酐、桐油酸酐、甲基納迪克酸酐中一種或兩種混合；所述固化 促進劑為2, 4, 6-三-(二甲胺基甲基)苯酚、N，N-二甲基苄胺、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲 基咪唑中一種或兩種混合。
10. 權利要求1所述的阻燃導熱環氧樹脂灌封膠的製備方法，其特徵在於，包括如下步 驟： 1. A組分的製備：將環氧樹脂20?40份、增韌劑1?10份、稀釋劑1?10份、矽烷 偶聯劑〇. 1?5份、分散劑0. 01?1份、消泡劑0. 01?1份、防沉降劑0. 01?1份、顏料 〇. 1?1份，加入到反應釜中，以攪拌轉速為90-300rpm/min進行攪拌，抽真空0. 5-2h，稱量 第一填料40?60份、第二填料1-20份，分三次加入，再真空攪拌0. 5-lh，停止攪拌，得到A 組分； 2. B組分的製備：將固化劑30?50份、固化促進劑1?5份、分散劑0. 01?1份、防沉 降劑0. 01?1份加入到反應釜中，以攪拌轉速為90-300rpm/min進行攪拌，抽真空0. 5-2h， 稱量第一填料40?60份、第二填料1-20份，分三次加入，再真空攪拌0. 5-lh，停止攪拌，得 到B組分； 3) 將A組分和B組分密閉存放在乾燥、通風的環境下(環境溼度為< RH50%)，環境溫度 為 15-25°C ; 4)灌封時，取100份步驟（1)得到的A組分和80-120份步驟（2)得到的B組分（即A 組分：B組分=100 :80?100 :120)進行混合(轉速為90-300rpm/min)，並且攪拌至混合均 勻，然後進行真空脫泡，脫泡時間15min。
【文檔編號】C09J163/02GK104152093SQ201410402941
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月16日 優先權日:2014年8月16日
【發明者】薛興旺, 王建斌, 陳田安, 牛青山 申請人:煙臺德邦科技有限公司