一种非对称结构粉体处理剂及其制备方法和应用与流程

本发明具体涉及一种非对称结构粉体处理剂及其制备方法和应用，属于改性硅油。

背景技术：

1、随着5g、人工智能、智能汽车等新兴科技领域的兴起和快速发展，对高算力芯片的需求会越来越高，面对功率大于100w的高性能、微型化的高度集成电子元器件散热需求，热界面材料的导热系数需求越来越高，因此热界面材料中的导热填料负载量也越高，通常需要大于90wt%甚至大于95wt%。为了降低材料的粘度，提高导热材料的耐老化性能，通常需要加入大量的粉体处理剂改善导热填料与有机硅基体之间的相容性。在众多粉体处理剂中，一端含有可水解基团（-si(or)3），另一端为疏水性长链烷基或者有机硅链结构的处理剂最为常用，可以通过可水解基团锚定导热填料表面，另一端与有机硅基体高度相容，提高导热填料的分散性与稳定性。但是含有可水解性基团的偶联剂通常需要先水解生成硅羟基再与导热填料反应，需要较缓慢的过程。另外，分子中可水解基团较多，因为位阻效应等原因，处理剂中会残留可水解基团，当导热材料封装进入电子器件中，经过长时间高温高湿老化残留可水解基团缓慢水解释放出甲醇或乙醇，会对精密的电子元件产生腐蚀。

2、综上所述，现有技术明显存在不足，开发一种能高效处理导热填料，兼具优异填料分散性、稳定性和耐老化性能，不会因残留可水解基团释放醇类而腐蚀电子元件，同时不影响电子器件性能的粉体处理剂具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种非对称结构粉体处理剂及其制备方法和应用，该非对称结构粉体处理剂可直接与导热填料表面的羟基反应，无需预先水解步骤，消除了现有技术中醇类物质释放的隐患，锚定更高效，有效降低导热材料的粘度，显著提高了导热填料在高温高湿环境下的长期可靠性。本发明提供的制备方法工艺条件温和、操作简便、适合工业化生产。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种非对称结构粉体处理剂，所述处理剂的结构式如下所示：其中，n为5~30中的任意一个整数；r为功能性烷基。

3、进一步地，r选自如下结构式所示的任意一种：。

4、本发明还公开一种非对称结构粉体处理剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

5、s1、在无水非极性溶剂中，在引发剂组合物和极性促进剂存在下，六甲基环三硅氧烷经开环聚合，再以二甲基含氢氯硅烷封端，得到非对称单端含氢硅油；

6、s2、将步骤s1得到的非对称单端含氢硅油与乙烯基甲基二烷氧基硅烷混合，在铂金催化剂作用下进行反应，得到烷氧基改性硅油；

7、s3、将步骤s2得到的烷氧基改性硅油与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷在催化剂三（五氟苯基）硼烷作用下进行反应，得到非对称结构含氢硅油；

8、s4、将步骤s3得到的非对称结构含氢硅油与乙烯基二甲基乙酰氧基硅烷在铂金催化剂作用下进行反应，得到非对称乙酰氧基封端聚二甲基硅氧烷；

9、s5、将步骤s4得到的非对称乙酰氧基封端聚二甲基硅氧烷在缓冲溶液中进行水解反应，得到非对称硅烷醇封端聚二甲基硅氧烷。

10、进一步地，步骤s1中，步骤s1的制备包括开环聚合和封端反应；

11、开环聚合包括将引发剂组合物缓慢加入预冷却至0~10℃的无水非极性溶剂中，搅拌反应5~60min，将除水的六甲基环三硅氧烷缓慢加入上述溶液中，搅拌溶解，然后加入极性促进剂，在5~50℃下反应4~24h；

12、封端反应为当六甲基环三硅氧烷转化率大于90%时，加入二甲基含氢氯硅烷，继续反应0.5~4h。

13、进一步地，步骤s1中，六甲基环三硅氧烷、引发剂组合物的摩尔比为（4~20）：1。

14、进一步地，步骤s1中，六甲基环三硅氧烷的物质的量与极性促进剂的质量、二甲基含氢氯硅烷的质量之间的比例关系为为1mol：（15~25）g：（5~25）g。

15、进一步地，步骤s2中，按照质量份数计，非对称单端含氢硅油180~220份，乙烯基甲基二烷氧基硅烷6~20份、铂金催化剂0.03~0.05份。

16、进一步地，步骤s3中，烷氧基改性硅油的质量、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷物质的量、三（五氟苯基）硼烷物质的量之间的比例关系为（90~120）g：（0.5~1）mol：0.2mol。

17、进一步地，步骤s4中，按照质量份数计，非对称结构含氢硅油90~110份、乙烯基二甲基乙酰氧基硅烷11~40份、铂金催化剂0.03~0.05份。

18、进一步地，步骤s5中，非对称乙酰氧基封端聚二甲基硅氧烷与缓冲溶液的质量之比为1：（8~15）。

19、进一步地，步骤s5中，水解反应的ph为4.5~5.5。

20、进一步地，步骤s2中，反应温度为40~100℃，反应时间为1~12h；

21、进一步地，步骤s3中，反应温度为0~50℃，反应时间为0.5~4h；

22、进一步地，步骤s4中，反应温度为40~90℃，反应时间为1~12h；

23、进一步地，步骤s5中，反应温度为5~40℃，反应时间为1~12h。

24、进一步地，步骤s1中，所述引发剂组合物为正丁基锂正己烷溶液，或正丁基锂正己烷溶液和二甲基苯基硅醇的混合物；

25、进一步地，步骤s1中，所述极性促进剂为四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺或二甲亚砜中的至少一种；

26、进一步地，步骤s1中，所述无水非极性溶剂为无水正己烷、无水环己烷或无水甲苯中的至少一种；

27、进一步地，步骤s2中，所述乙烯基甲基二烷氧基硅烷为乙烯基甲基二甲氧基硅烷或者乙烯基二甲基乙氧基硅烷中的一种。

28、进一步地，步骤s5中，所述缓冲溶液为醋酸与醋酸钠的复配缓冲溶液。

29、本发明还公开一种非对称结构粉体处理剂的应用，所述处理剂应用于导热填料表面处理中；

30、所述导热填料为氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化铝、金刚石、石墨烯中的至少一种。

31、本发明的有益效果是：

32、本发明制备的非对称结构粉体处理剂一端具有烷基改性聚二甲基硅氧烷结构，另一端具有双硅羟基结构。双硅醇基团可直接与导热填料表面的羟基反应，无需预先水解步骤，消除了现有技术中醇类物质释放的隐患，锚定更高效；另一端与基体相容性好、链段可以自由运动，可以有效降低导热材料的粘度，在后续老化过程中也不会释放出醇类等有机小分子，不会损坏精密电子器件，显著提高了导热填料在高温高湿环境下的长期可靠性。本发明提供的制备方法工艺条件温和、操作简便、适合工业化生产。

1.一种非对称结构粉体处理剂，其特征在于，所述处理剂的结构式如下所示：

2.根据权利要求1所述一种非对称结构粉体处理剂，其特征在于，r选自如下结构式所示的任意一种：

3.一种根据权利要求1-2任一项所述一种非对称结构粉体处理剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述一种非对称结构粉体处理剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，步骤s1的制备包括开环聚合和封端反应；

5.根据权利要求3所述一种非对称结构粉体处理剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，六甲基环三硅氧烷、引发剂组合物的摩尔比为（4~20）：1；

6.根据权利要求3所述一种非对称结构粉体处理剂的制备方法，其特征在于，步骤s5中，水解反应的ph为4.5~5.5。

7.根据权利要求3所述一种非对称结构粉体处理剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，反应温度为40~100℃，反应时间为1~12h；

8.根据权利要求3所述一种非对称结构粉体处理剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述引发剂组合物为正丁基锂正己烷溶液，或正丁基锂正己烷溶液和二甲基苯基硅醇的混合物；

9.根据权利要求3所述一种非对称结构粉体处理剂的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述缓冲溶液为醋酸与醋酸钠的复配缓冲溶液。

10.一种根据权利要求1-2任意一项所述一种非对称结构粉体处理剂的应用，其特征在于，所述处理剂应用于导热填料表面处理中；