本發(fā)明屬于有機(jī)硅高分子材料，特別涉及雙籠型poss耐熱阻燃劑和其制備方法及包含其的雙組份耐超高溫阻燃型有機(jī)硅透明灌封膠。

背景技術(shù)：

1、新能源產(chǎn)業(yè)是目前資金技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，有助于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)快速增長。其中，有機(jī)硅產(chǎn)品利用其獨(dú)特的優(yōu)勢，例如環(huán)保、憎水、絕緣等特性，在新能源領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。但是新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越快，對其附屬產(chǎn)品的性能要求越來越高，因此有機(jī)硅產(chǎn)品的功能化研究成為熱點(diǎn)之一。

2、絕緣柵雙極型晶體管(igbt)技術(shù)自20世紀(jì)80年代發(fā)展至今，經(jīng)歷了七代技術(shù)及工藝的升級，國內(nèi)igbt頭部企業(yè)積極研發(fā)，緊跟國際腳步，技術(shù)不斷迭代升級。目前igbt作為新型功率半導(dǎo)體器件的主流器件，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、4c(通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、汽車電子)、航空航天、國防軍工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。有機(jī)硅產(chǎn)品作為igbt其中重要的一環(huán)，其性能的要求越來越高，除了本身具備的性能外，還需要耐高溫，阻燃，老化性能優(yōu)異等特性，適應(yīng)其使用環(huán)境。

3、封裝是igbt生產(chǎn)工序中重要步驟，將芯片等單元與基板通過封膠集合為一體。由于igbt在使用時會釋放大量熱量進(jìn)而產(chǎn)生高溫，所以對封裝所用的封膠的耐高溫、阻燃等性能具有較高要求。

4、目前有機(jī)硅封裝膠的主要核心成分是為硅樹脂(比如甲基乙烯基硅氧烷樹脂、甲基乙烯基聚硅氧烷樹脂)、乙烯基硅油以及輔助助劑，其中耐熱助劑采用的是摻雜特定成分(氧化鈰)的乙烯基硅油，雖然能起到一定的耐熱性，比如長期耐受230℃，耐熱280℃；但是其使用時耐超高溫性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性、拉伸強(qiáng)度均有待提高。此外倍半硅氧烷poss在聚合物能起到阻燃效果，但是常規(guī)的倍半硅氧烷poss單體對提高硅油的熱性能和阻燃性非常有限，且無其他協(xié)同增效作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明目的在于提供雙籠型poss耐熱阻燃劑和其制備方法及包含其的雙組份耐超高溫阻燃型有機(jī)硅透明灌封膠，旨在解決背景技術(shù)當(dāng)中的至少一個技術(shù)問題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明第一方面提供一種雙籠型poss耐熱阻燃劑，該耐熱阻燃劑的分子結(jié)構(gòu)包括兩個籠型聚倍半硅氧烷基團(tuán)，其分子式為式(1)、(2)中的至少一種：

4、

5、式中，x,y＝5～10之間的整數(shù)。

6、本發(fā)明第二方面提供上述述的一種雙籠型poss耐熱阻燃劑的制備方法，包含如下步驟：

7、將4～6vol.四氫呋喃thf加入接有分水器、冷凝管的三口燒瓶中，通氮?dú)?，控制溫度?0～30℃，加入o-(7-氮雜苯并三唑-1-基)-n,n,n′,n′-四甲基脲六氟磷酸酯hatu、丁二酸和n,n-二異丙基乙胺dipea，攪拌活化；

8、將籠形聚倍半硅氧烷化合物和雙氨丙基聚二甲基硅氧烷加入三口瓶中，20～30℃反應(yīng)48-64小時，完成耐熱阻燃劑單體的制備；

9、向三口瓶中加入弱酸(20wt％醋酸水溶液)調(diào)節(jié)ph值至中性，分層取出下層溶液，用(4～6vol.)25wt％nacl水溶液洗滌至少兩次，取下層溶液真空干燥，檢測揮發(fā)份，制得所述雙籠型poss耐熱阻燃劑。

10、進(jìn)一步地，籠形聚倍半硅氧烷化合物為如式(3)所示的氨基丙基庚基-籠形聚倍半硅氧烷或如式(4)所示的胺苯基-籠形聚倍半硅氧烷：

11、

12、

13、進(jìn)一步地，hatu、dipea、丁二酸、籠形聚倍半硅氧烷化合物和雙氨丙基聚二甲基硅氧烷的摩爾比1～2：1～4：1：1～1.1：1～1.1。

14、進(jìn)一步地，真空干燥的溫度為80～130℃，真空度<-0.09mpa，干燥時間6～12h，揮發(fā)份<0.05％。

15、本發(fā)明第三方面提供包含上述雙籠型poss耐熱阻燃劑的雙組份耐超高溫阻燃型有機(jī)硅透明灌封膠，該有機(jī)硅透明灌封膠包括a組分和b組分；

16、所述a組分包括以下按重量份數(shù)計(jì)算的組分：

17、甲基乙烯基衍生物硅油40～90份；

18、甲基類硅油0～50份；

19、雙籠型poss耐熱阻燃劑0～20份；

20、催化劑0.1～2份；

21、所述b組分包括以下按重量份數(shù)計(jì)算的組分：

22、甲基乙烯基衍生物硅油40～90份；

23、甲基類硅油0～50份；

24、增粘劑0～20份；

25、交聯(lián)劑5～20份；

26、抑制劑0.03～0.5份。

27、進(jìn)一步地，甲基乙烯基衍生物硅油為如式(5)所示的甲基乙烯基類硅油，或如式(6)所示的甲基苯基乙烯基類硅油中的至少一種：

28、vime2si(me2sio)nsime2vi??(5)；

29、vimephsi(me2sio)nsimephvi??(6)；

30、式中，n＝50～500之間的整數(shù)，所述甲基乙烯基衍生物硅油粘度為50～650mpa·s，所述甲基乙烯基衍生物硅油中乙烯基含量為0.7～1.2％。

31、進(jìn)一步地，甲基類硅油的分子結(jié)構(gòu)如(7)所示：

32、me3si(me2sio)nsime3??(7)

33、式中，n＝0～2000之間的整數(shù)，所述甲基類硅油的粘度為50～50000mpa·s。

34、進(jìn)一步地，增粘劑采用甲基mq硅樹脂；所述交聯(lián)劑采用h含量為1.5％的聚甲基氫硅油；所述催化劑采用1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷鉑配合物；所述抑制劑采用n,n,n’,n’-四甲基乙二胺。

35、進(jìn)一步地，有機(jī)硅透明灌封膠的制備方法包括如下步驟：

36、制備a組分：

37、將甲基乙烯基衍生物硅油40～90份、甲基類硅油0～50份、雙籠型poss耐熱阻燃劑0～20份加入動混攪拌機(jī)中，升溫至100～130℃，攪拌均勻，攪拌時間1～3h，降溫至40～60℃，加入催化劑0.1～2份，攪拌1～2h，抽真空后分裝出料；

38、制備b組分：

39、將甲基乙烯基衍生物硅油40～90份、甲基類硅油0～50份、增粘劑0～20份加入動混攪拌機(jī)中，升溫至100～130℃，攪拌均勻，攪拌時間1～3h，降溫至40～60℃，加入交聯(lián)劑5～20份、抑制劑0.03～0.5份，攪拌1～2h，抽真空后分裝出料；

40、制備有機(jī)硅透明灌封膠：

41、將所述a組分和b組分按照質(zhì)量比1:1，充分混合均勻，在25～120℃下加熱0.5～6h固化成透明固體，即得有機(jī)硅透明灌封膠。

42、有機(jī)硅透明灌封膠用于igbt模塊封裝，該灌封膠的硬度均在30～40share?a。

43、灌封膠具備優(yōu)異的透明性和阻燃性，因有機(jī)硅產(chǎn)品本身的透明性特征，再利用poss結(jié)構(gòu)的阻燃性，綜合于硅膠材料中。

44、灌封膠具備優(yōu)異的耐超高溫耐溶劑性，利用雙組分的配方設(shè)計(jì)以及籠形聚倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，通過苯基硅油與poss結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使其初始化分解溫度均在230℃以上，產(chǎn)品使用溫度可在250～300℃，并且可耐多種腐蝕(如酸堿等)。

45、灌封膠具備優(yōu)異的力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度可達(dá)6mpa以上，甚至高達(dá)9mpa以上，斷裂伸長率可達(dá)760％，這歸因于苯基硅油與雙籠型倍半硅氧烷poss結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)作用，以及mq樹脂的增韌作用。

46、倍半硅氧烷poss是有機(jī)與無機(jī)組分在小分子層面上的結(jié)合，本發(fā)明利用雙籠型poss獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)耐高溫、阻燃、增強(qiáng)等特性綜合到同一高分子材料中；將雙籠型poss基團(tuán)與有機(jī)硅產(chǎn)品尤其是igbt模塊相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能重大提升。

47、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下有益效果：

48、1、本發(fā)明方法制備的有機(jī)硅灌封膠具有優(yōu)異的透明性、阻燃性和耐超高溫性，其初始化分解溫度可在230℃以上，產(chǎn)品使用溫度可在250℃甚至300℃以上，阻燃級別為v-0。

49、2、本發(fā)明利用耐熱阻燃劑的雙籠型poss基團(tuán)和苯基硅油的補(bǔ)強(qiáng)作用和mq樹脂的增韌作用，可提高硅膠的力學(xué)性能、耐溶劑性和防刮防護(hù)性能。