Composición de grasa de silicona conductora de calor que se espesa con la humedad.

Una composición de grasa de silicona conductora de calor que aumentará su viscosidad con la humedad a temperatura ambiente,

que comprende

(A) de 5 a 70 partes en peso de un organopolisiloxano recubierto con hidroxilo en ambos extremos y que tiene una viscosidad absoluta de 0, 1 a 1.000 Pa-s a 25ºC,

(B) de 30 a 95 partes en peso de un organopolisiloxano que tiene la fórmula general (1) :

en la que R1 es, cada uno independientemente, un radical hidrocarburo monovalente sustituido o sin sustituir, R2 es, cada uno independientemente, un radical alquilo, alcoxialquilo, alquenilo o acilo, n es un número entero de 2 a 100 y a es un número entero de 1 a 3, siendo la suma de los componentes (A) y (B) 100 partes en peso,

(C) de 1 a 30 partes en peso de un compuesto de silano que tiene al menos tres radicales hidrolizables unidos a silicona en una molécula, y/o un hidrolizado (parcial) o condensado hidrolítico (parcial) de los mismos,

(D) de 0, 01 a 20 partes en peso de un catalizador espesante.

(E) de 100 a 2.000 partes en peso de una carga conductora de calor que tiene una conductividad térmica de al menos 10 W/mºC.

Composición de grasa de silicona conductora de calor que se espesa con la humedad.

CAMPO TÉCNICO

Esta invención se refiere a una composición de grasa de silicona conductora de calor que es fácilmente dispensable debido a una baja viscosidad inicial y que aumenta su viscosidad con la humedad a temperatura ambiente para convertirse en una grasa de silicona que tiene propiedades anti-corrimiento.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Actualmente, existe una necesidad siempre creciente de una gestión cuidadosa de la energía en los campos eléctrico/electrónico, del transporte y otros. Para un control más preciso, el sistema está equipado con más componentes electrónicos que nunca. En el campo del transporte, por ejemplo, tiene lugar una transición de vehículos de gasolina a vehículos híbridos, vehículos híbridos enchufables a la red de suministro y vehículos eléctricos. Estos vehículos híbridos y eléctricos deben estar cargados con motores, inversores, baterías y otros componentes electrónicos que son innecesarios para vehículos de gasolina. Hoy en día, las composiciones de grasa de silicona conductoras de calor se vuelven indispensables para conducir calor de manera eficaz desde estos componentes electrónicos que generan calor a unidades de refrigeración.

Más que nunca los componentes electrónicos deben montarse dentro de un espacio limitado, lo que indica que los componentes electrónicos se mantienen en condiciones que varían ampliamente incluyendo temperatura, ángulo de montaje, etc. En las circunstancias, los componentes electrónicos que generan calor y los disipadores térmicos no se mantienen siempre horizontales y, por consiguiente, un material conductor de calor que los conecta a menudo se monta a cierto ángulo. En dicho entorno de funcionamiento, un material adhesivo de silicona conductor de calor, material de encapsulado conductor de calor, o composición de goma de silicona conductora de calor RTV (Vulcanización a Temperatura Ambiente) se usa para prevenir que el material conductor de calor se corra y caiga fuera del espacio entre el componente que genera calor y el disipador de calor, tal como se desvela en los documentos JP-A H08-208993, JP-A S61-157569, JP-A 2004-352947, JP 3543663 y JP 4255287. Sin embargo, todos estos materiales conductores de calor forman una unión completa con miembros que carecen de forma no deseable de formabilidad de nuevo. Dado que el material conductor de calor se vuelve muy duro después de la unión, no puede soportar tensiones repetidas inducidas por tensión térmica y se separa del componente que genera calor, conduciendo a una rampa de resistencia térmica. Durante el curado, el material conductor de calor puede causar tensiones al componente electrónico.

El problema anterior puede resolverse mediante una composición de silicona conductora de calor curada añadida al paquete tal como se desvela en el documento JP-A 2002-327116. Esta composición sigue siendo formable de nuevo y anti-corrimiento incluso después del curado por calor. Además, la composición curada que es una goma relativamente blanda puede desempeñar el papel de un agente de alivio de la tensión. Sin embargo, este material conductor de calor adolece de varios problemas. Por ejemplo, debe almacenarse en un frigorífico o congelador y descongelarse antes de usarlo. Al aplicar el material de silicona conductor de calor, éste debe calentarse y enfriarse. A continuación el sistema de fabricación debe estar equipado con un horno de calentamiento/refrigeración. Las etapas de calentamiento y refrigeración requieren mucho tiempo, conduciendo a una reducción de la eficiencia de fabricación. Desde el punto de vista de la eficiencia energética, estas etapas son ineficientes dado que no solamente el material conductor de calor, sino también un componente global, deben calentarse. Adicionalmente, existe un riesgo potencial de que si cualquier fluido de corte de metal que contiene un compuesto de amina que es un inhibidor del curado se deja sobre la superficie de revestimiento, el material conductor de calor permanece curado insuficientemente.

Para obviar la engorrosa manipulación de material conductor de calor que incluye gestión de refrigeración/descongelación para almacenamiento y etapas de calentamiento/enfriamiento para aplicación, el documento JP-A 2003-301189 propone una composición de silicona conductora de calor curada añadida al paquete que se ha reticulado por calor durante la preparación. Esta composición de grasa de silicona conductora de calor ha superado los problemas descritos anteriormente, pero la contrapartida es que tiene una viscosidad demasiado alta para formar revestimientos. Existen problemas de que es difícil cargar mucho con una carga debido a la elevada viscosidad del polímero de base y el proceso de fabricación que implica la reacción de reticulación requiere mucho tiempo.

Un desarrollo es una composición de grasa de silicona conductora de calor que se espesa con la humedad a TA de tipo de desalcoholización que es almacenable a TA, que tiene una viscosidad suficientemente baja para formar revestimientos en estado inicial, y que después del revestimiento, aumenta su viscosidad con la humedad a TA, de modo que se vuelve anti-corrimiento. Dado que esta composición de grasa de silicona está diseñada para aumentar su viscosidad (o espesarse) con la humedad en lugar de curarse con la humedad, es formable de nuevo y no aplica tensiones sustanciales al componente electrónico. Se espera que la composición explote una nueva aplicación para grasa de silicona conductora de calor. Sin embargo, se descubrió que la composición carece de durabilidad a alta temperatura. Existe una necesidad urgente de abordar la falta de durabilidad.

Lista de citas Documento de patente 1: JP-A H08-208993 Documento de patente 2: JP-A S61-157569 Documento de patente 3: JP-A 2004-352947 (US 2004242762, DE 102004025867, CN 100374490) Documento de patente 4: JP 3543663 Documento de patente 5: JP 4255287 Documento de patente 6: JP-A 2002-327116 (EP 1254924 B1, USP 6649258) Documento de patente 5: JP-A 2003-301189 (EP 1352947 A1 USP 6818600)

Los documentos EP 0 896 031 y US 2006 079 634 desvelan composiciones de silicona conductoras de calor que comprenden cargas conductoras de calor.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un objeto de la invención es proporcionar una composición de grasa de silicona conductora de calor que es almacenable a TA, que tiene una baja viscosidad suficiente para formar un revestimiento es estado inicial, y que después del revestimiento, aumenta su viscosidad con la humedad a TA en lugar de curado, de modo que se vuelve anti-corrimiento, formable de nuevo, y resistente al calor de forma duradera.

Los inventores han descubierto que una composición de grasa de silicona conductora de calor puede obtenerse combinando (A) un organopolisiloxano recubierto en el extremo con hidroxilo que tiene una viscosidad absoluta de 0, 1 a 1.000 Pa-s a 25ºC, (B) un organopolisiloxano que tiene la fórmula general (1) que se muestra a continuación,

(C) un compuesto de silano que tiene al menos tres radicales hidrolizables y/o un hidrolizado o condensado hidrolítico (parcial) de los mismos, (D) un catalizador espesante, y (E) una carga conductora de calor que tiene una conductividad térmica de al menos 10 W/mºC, como componentes esenciales. La composición es almacenable a TA, tiene una baja viscosidad inicial suficiente para formar un revestimiento y, después del revestimiento, aumenta su viscosidad (o se espesa) con la humedad a TA, de modo que se vuelve anti-corrimiento, no pierde formabilidad de nuevo debido al espesado en lugar del curado, y tiene una resistencia al calor duradera.

La invención proporciona una composición de grasa de silicona conductora de calor que aumentará su viscosidad con la humedad, que comprende

(A) de 5 a 70 partes en peso de un organopolisiloxano recubierto con hidroxilo en ambos extremos y que tiene una viscosidad absoluta de 0, 1 a 1.000 Pa-s a 25ºC,

(B) de 30 a 95 partes en peso de un organopolisiloxano que tiene la fórmula general (1) :

en la que R1 es, cada uno independientemente, un radical hidrocarburo monovalente sustituido o sin sustituir, R2 es, cada uno independientemente, un radical alquilo, alcoxialquilo, alquenilo o acilo, n es un número entero de 2 a 100, y a es un número entero de 1 a 3, siendo la suma de los componentes (A) y (B) 100 partes en peso,

(C) de 1 a 30 partes en peso de un compuesto de silano que tiene al menos tres radicales hidrolizables unidos a silicona en una molécula, y/o un hidrolizado (parcial) o condensado hidrolítico (parcial) de los mismos,

(D) de 0, 01 a 20 partes en peso de un catalizador espesante.

(E) de 100 a 2.000... [Seguir leyendo]

1. Una composición de grasa de silicona conductora de calor que aumentará su viscosidad con la humedad a temperatura ambiente, que comprende

(A) de 5 a 70 partes en peso de un organopolisiloxano recubierto con hidroxilo en ambos extremos y que tiene una viscosidad absoluta de 0, 1 a 1.000 Pa-s a 25ºC,

(B) de 30 a 95 partes en peso de un organopolisiloxano que tiene la fórmula general (1) :

en la que R1 es, cada uno independientemente, un radical hidrocarburo monovalente sustituido o sin sustituir, R2 es, cada uno independientemente, un radical alquilo, alcoxialquilo, alquenilo o acilo, n es un número entero de 2 a 100 y a es un número entero de 1 a 3, siendo la suma de los componentes (A) y (B) 100 partes en peso,

(C) de 1 a 30 partes en peso de un compuesto de silano que tiene al menos tres radicales hidrolizables unidos a silicona en una molécula, y/o un hidrolizado (parcial) o condensado hidrolítico (parcial) de los mismos,

(D) de 0, 01 a 20 partes en peso de un catalizador espesante.

(E) de 100 a 2.000 partes en peso de una carga conductora de calor que tiene una conductividad térmica de al menos 10 W/mºC.

2. La composición de la reivindicación 1, que comprende además (F) de 0, 1 a 20 partes en peso, con respecto a 100 partes en peso de los componentes (A) y (B) combinados, de un organosilano que tiene la fórmula general (2) :

R3bR4cSi (OR5) 4-b-c (2)

en la que R3 es, cada uno independientemente, un radical alquilo C6-C20 sin sustituir, R4 es, cada uno independientemente, un radical hidrocarburo monovalente C1-C20 sustituido o sin sustituir, R5 es, cada uno independientemente, un radical alquilo C1-C6, b es un número entero de 1 a 3, c es un número entero de 0 a 2 y b+c es de 1 a 3, y/o un condensado hidrolítico parcial del mismo.

3. La composición de la reivindicación 1 ó 2, que comprende además (G) de 10 a 1.000 partes en peso, con respecto a 100 partes en peso de los componentes (A) y (B) combinados, de un organopolisiloxano que tiene la fórmula de composición promedio (3) :

R6

dSiO (4-d) /2 (3)

en la que R6 es, cada uno independientemente, un radical hidrocarburo monovalente de C1-C18 sustituido o sin sustituir, y d es un número positivo de 1, 8 a 2, 2, teniendo dicho organopolisiloxano una viscosidad absoluta de 0, 05 a 1.000 Pa-s a 25ºC.

4. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además (H) de 0, 01 a 30 partes en peso, con respecto a 100 partes en peso de los componentes (A) y (B) combinados, de un compuesto de silano y/o un condensado hidrolítico parcial del mismo, teniendo dicho compuesto de silano un radical unido a un átomo de silicio mediante un átomo de carbono y seleccionado entre el grupo constituido por amino, epoxi, mercapto, acriloílo y metacriloílo, y un radical hidrolizable unido a un átomo de silicio.

5. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el catalizador espesante (D) se selecciona entre el grupo constituido por ésteres de alquilestaño, ésteres de ácido titánico, quelatos de titanio, compuestos de zinc orgánico, hierro, cobalto, manganeso o aluminio, compuestos de amina o sales de los mismos, sales de amonio cuaternario, sales de metales alcalinos de ácidos grasos inferiores, y silanos o siloxanos que contienen guanidilo.

6. La composición de la reivindicación 5, en la que el catalizador espesante (D) es un silano o siloxano que contiene guanidilo.