耐高溫高溼的有機矽膠粘劑的製作方法

2023-11-07 01:28:47 1

本發明涉及有機矽膠粘劑技術領域，特別是涉及一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑。

背景技術：

近十多年來燈具行業發展迅速，各種功能不同的產品不斷湧現，根據不斷變化的市場需求出現了很多的新的燈具品種，其應用環境和用戶要求大不相同，對涉及的相關材料也提出了更高的要求。

膠粘劑作為燈具行業中不可或缺的材料之一，同樣也要適應產業鏈下遊市場提出的越來越高的技術要求。燈具用膠粘劑除了常規的粘接性能、導熱性能、絕緣性能、耐高低溫性能等要求外，由於現在應用環境的變化，也要求燈具用膠粘劑同時兼具耐高溫高溼的性能。

有機矽膠粘劑具有優異的耐高低溫、耐老化、介電性能和低腐蝕等性能，通過添加偶聯劑，可實現對大多數材料的良好粘接。目前市面有機矽膠粘劑主要有脫酮肟型、脫醇型、脫醋酸型、脫丙酮型、脫醯氨型等類型，而出於環保方面的要求，適用於燈具行業的主要為脫醇型有機矽膠粘劑，在燈殼粘接、燈條固定、電子元器件粘接密封等都有使用脫醇型有機矽膠粘劑。

但是，現有的脫醇型有機矽膠粘劑在燈具粘接密封的應用中，大部分產品在高溫高溼條件下都會出現黃變、強度大幅下降甚至粉化、末化等影響燈具使用壽命的缺點。

因此，針對不斷變化的應用環境及客戶要求，研發出一種具有耐高溫高溼的燈具用有機矽膠粘劑變得極為必要。

技術實現要素：

基於此，有必要針對上述問題，提供一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，該有機矽膠粘劑具有優異的耐高溫高溼性能。

一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，主要由以下重量份的原料製備得到：

其中，所述α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷結構式如下：

n選自：n選自：500～2000，25℃粘度為1500cpa-50000cps R1選自：甲基或苯基，R2選自：甲基或苯基；

並且，所述α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷中，苯基的質量百分含量為2％-15％。

上述有機矽膠粘劑，由於使用了含苯基的聚矽氧烷，並加入了無機填料，同時加入了羥基清除劑及抗黃變劑，具有了優異的耐高溫高溼性能，在高溫高溼環境中不黃變。並且，其中苯基含量會對耐高溫性能有一定影響，如含量過低，則耐高溫性能稍差；過高，則該有機矽膠粘劑彈性會變差，斷裂伸長率等機械性能會稍差。

在其中一個實施例中，所述無機填料的重量份為100份-200份，所述增塑劑的重量份為10份-50份，所述羥基清除劑的重量份為2份-5份，所述偶聯劑的重量份為1份-10份，所述催化劑的重量份為1份-5份；所述α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷中，苯基的質量百分含量為5％-10％。

在其中一個實施例中，所述無機填料為經硬脂酸處理的碳酸鈣和氧化鋁；

所述羥基清除劑為六甲基二矽氮烷和三烷氧基矽丙酸酯中的至少一種；

抗黃變劑為同時含有受阻酚和亞磷酸酯結構的抗氧劑中的至少一種。

以上述類型的無機填料、羥基清除劑和抗黃變劑配合本發明的含苯基的聚矽氧烷，具有較佳的耐高溫高溼性能，並且在高溫高溼環境中不黃變。

在其中一個實施例中，所述經硬脂酸處理的碳酸鈣和氧化鋁的重量份比為100-200:10-100。優選100-150：10-80。在無機填料中，將經硬脂酸處理的碳酸鈣和氧化鋁按照上述比例配合使用，能夠保持良好機械性能的同時具有優良的導熱性能。

在其中一個實施例中，所述抗黃變劑為2，2』亞甲基雙(4,6二叔丁基苯基)異辛烷氧基亞磷酸酯。上述抗黃變劑具有最佳的抗黃變形。

在其中一個實施例中，所述增塑劑為粘度為100cps-500cps的聚二甲基矽氧烷。

在其中一個實施例中，所述阻燃劑為質量濃度為0.001％～1％的氯鉑酸的異丙醇溶液。

在其中一個實施例中，所述交聯劑為甲基三甲氧基矽烷，乙烯基三甲氧基矽烷，甲基三乙氧基矽烷和乙烯基三乙氧基矽烷中的至少一種。

所述偶聯劑為γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷和十六烷基三甲氧基矽烷中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述催化劑為鈦酸四丁酯，鈦酸異丙酯，鈦酸四叔丁酯複合物，鈦酸異丙酯的乙醯乙酸乙酯螯合物和鈦酸異丁酯的乙醯乙酸乙酯螯合物中的至少一種。

本發明還公開了上述的有機矽膠粘劑的製備方法，包括以下步驟：

(1)將所述α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷和無機填料共混捏合，製得基料；

(2)將所述增塑劑、羥基清除劑和抗黃變劑加入上述製得的基料中，混合均勻；

(3)再加入交聯劑、阻燃劑和偶聯劑，混合均勻；

(4)再加入催化劑，混合均勻，即得。

上述製備方法具有生產過程簡單，粘度高峰小，操作方便的優點。

在其中一個實施例中，所述步驟(1)中，所述共混捏和的條件為：溫度為80℃-150℃，真空度為0.085MPa-0.099MPa，脫水捏合120min-200min；

所述步驟(2)中，在200rpm-600rpm的條件下攪拌60min-200min進行混合；

所述步驟(3)中，在200rpm-600rpm的條件下攪拌60min-200min進行混合；

所述步驟(4)中，在200rpm-600rpm的條件下攪拌60min-200min進行混合。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明的的一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，由於使用了含苯基的聚矽氧烷，並加入了無機填料，同時加入了羥基清除劑及抗黃變劑。具有優異的耐高溫高溼性能，在高溫高溼環境中不黃變。

並且，本發明人對該有機矽膠粘劑中的各組成成分進行了優化篩選，使得到的有機膠粘劑不僅具有優異的耐高溫高溼性能，還能夠保持良好的拉伸強度、斷裂伸長率，剪切強度，保持較強的粘接性，同時能夠保持高介電強度及絕緣性。

本發明的有機矽膠粘劑的製備方法，具有生產過程簡單，粘度高峰小，操作方便的優點，適用於工業大生產中廣泛使用。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將對本發明進行更全面的描述。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。

以下實施例所用原料均為市售購得。

實施例1

一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，可作為燈具用耐候膠粘劑，由以下重量份的原料製備得到：

α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷：

5000Pa.s，苯基質量百分含量為5％ 100份

無機填料：

經硬脂酸處理的碳酸鈣 100份

氧化鋁(粒徑5μm) 20份

增塑劑：

聚二甲基矽氧烷(100cps) 10份

羥基清除劑：

六甲基二矽氮烷 5份

抗黃變劑：

1:1重量份的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷

催化劑(鈦酸異丙酯) 1份

所述α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷結構式如下：

本實施例的有機矽膠粘劑通過以下方法製備：

(1)將25℃下粘度為5000Pa.s的α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷100份、經硬脂酸處理的碳酸鈣100份和粒徑5μm的氧化鋁10份加入到捏合機內，於溫度150℃，真空度0.085MPa的條件下，脫水共混捏合120min，冷卻，得到基料；

(2)將25℃下10份粘度為100cps的矽油增塑劑聚二甲基矽氧烷、5份六甲基二矽氮烷和0.5份抗黃變劑加入裝有上述基料的行星攪拌機內，300rpm下攪拌60min；

(3)將5份甲基三甲氧基矽烷、0.1份質量百分數為0.01％氯鉑酸的異丙醇溶液和1份偶聯劑(γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷＝1:1)加入所述行星攪拌機內，轉速300rpm下攪拌60min；

(4)將1份鈦酸異丙酯加入所述行星攪拌機內，轉速300rpm下攪拌60min，即得。

實施例2

一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，可作為燈具用耐候膠粘劑，由以下重量份的原料製備得到：

α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷：

5000Pa.s，苯基質量百分含量為10％ 100份

無機填料：

經硬脂酸處理的碳酸鈣 100份

氧化鋁(粒徑5μm) 10份

增塑劑：

聚二甲基矽氧烷(100cps) 20份

羥基清除劑：

六甲基二矽氮烷 5份

抗黃變劑：

1:1重量份的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷

催化劑(鈦酸異丁酯的三乙醯乙酸乙酯) 1份

所述α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷結構式如下：

本實施例的有機矽膠粘劑通過以下方法製備：

(1)將25℃下粘度為5000cps的α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷100份、經硬脂酸處理的碳酸鈣100份和粒徑5μm的氧化鋁10份加入到捏合機內，於溫度150℃，真空度0.085MPa的條件下，脫水共混捏合120min，冷卻，得到基料；

(2)將25℃下粘度為100cps的矽油增塑劑聚二甲基矽氧烷、5份六甲基二矽氮烷和0.5份抗黃變劑加入裝有上述基料的行星攪拌機內，300rpm下攪拌60min；

(3)將5份甲基三乙氧基矽烷、0.1份0.01％氯鉑酸的異丙醇溶液和1份偶聯劑(γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷＝1:1)加入所述行星攪拌機內，轉速300rpm下攪拌60min；

(4)將1份鈦酸異丁酯的三乙醯乙酸乙酯螯合物加入所述行星攪拌機內，轉速300rpm下攪拌60min，即得。

實施例3

一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，可作為燈具用耐候膠粘劑，由以下重量份的原料製備得到：

α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷：

10000Pa.s，苯基質量百分含量為5％ 100份

無機填料：

經硬脂酸處理的碳酸鈣 100份

氧化鋁(粒徑10μm) 20份

增塑劑：

聚二甲基矽氧烷(200cps) 20份

羥基清除劑：

三烷氧基矽丙酸酯 5份

抗黃變劑：

1:1:1重量份的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷:十六烷基三甲氧基矽烷

催化劑(鈦酸異丙酯的三乙醯乙酸乙酯螯合物) 1份

所述α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷結構式如下：

本實施例的有機矽膠粘劑通過以下方法製備：

(1)將25℃下粘度為10000cps的α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷100份、經硬脂酸處理的碳酸鈣100份和粒徑10μm氧化鋁20份加入到捏合機內，於溫度150℃，真空度0.085MPa的條件下，脫水共混捏合120min，冷卻，得到基料；

(2)將25℃下粘度為200cps的矽油增塑劑聚二甲基矽氧烷、5份三烷氧基矽丙酸酯和1份抗黃變劑加入裝有上述基料的行星攪拌機內，300rpm下攪拌60min；

(3)將5份甲基三甲氧基矽烷、0.5份0.01％氯鉑酸的異丙醇溶液和1份偶聯劑(γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷:十六烷基三甲氧基矽烷＝1:1:1)加入所述行星攪拌機內，轉速300rpm下攪拌60min；

(4)將1份鈦酸異丙酯的三乙醯乙酸乙酯螯合物加入所述行星攪拌機內，轉速300rpm下攪拌60min，即得。

實施例4

一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，可作為燈具用耐候膠粘劑，由以下重量份的原料製備得到：

α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷：

10000Pa.s，苯基質量百分含量為10％ 100份

無機填料：

經硬脂酸處理的碳酸鈣 150份

氧化鋁(粒徑10μm) 20份

增塑劑：

聚二甲基矽氧烷(200cps) 50份

羥基清除劑：

三烷氧基矽丙酸酯 5份

抗黃變劑：

1:1:1重量份的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷:十六烷基三甲氧基矽烷

催化劑(鈦酸四叔丁酯複合物) 1份

所述α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷結構式如下：

本實施例的有機矽膠粘劑通過以下方法製備：

(1)將25℃下粘度為10000cps的α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷100份、經硬脂酸處理的碳酸鈣150份和粒徑10μm氧化鋁20份加入到捏合機內，於溫度150℃，真空度0.085MPa的條件下，脫水共混捏合120min，冷卻，到基料；

(2)將25℃下粘度為200cps的矽油增塑劑聚二甲基矽氧烷和5份三烷氧基矽丙酸酯和1份抗黃變劑加入裝有上述基料的行星攪拌機內，300rpm下攪拌60min；

(3)將5份乙烯基三甲氧基矽烷、0.5份0.01％氯鉑酸的異丙醇溶液和1份偶聯劑(γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷:十六烷基三甲氧基矽烷＝1:1:1)加入所述行星攪拌機內，轉速300rpm下攪拌60min；

(4)將1份鈦酸四叔丁酯複合物加入所述行星攪拌機內，轉速300rpm下攪拌60min，即得。

實施例5

一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，與實施例1相似，不同之處在於，該有機矽膠粘劑由以下重量份的原料製備得到：

α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷：

10000Pa.s，苯基質量百分含量為10％ 100份

無機填料：

經硬脂酸處理的碳酸鈣 120份

氧化鋁(粒徑10μm) 80份

增塑劑：

聚二甲基矽氧烷(500cps) 10份

羥基清除劑：

三烷氧基矽丙酸酯 2份

抗黃變劑：

1:1:1重量份的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷:十六烷基三甲氧基矽烷

催化劑(鈦酸異丁酯的三乙醯乙酸乙酯螯合物) 5份

所述α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷結構式如下：

n選自：100～2000，R1選自：甲基或苯基，R2選自：甲基或苯基。

實施例6

一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，與實施例1相似，不同之處在於，該有機矽膠粘劑中不添加氧化鋁作為無機填料。該有機矽膠粘劑由以下重量份的原料製備得到：

α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷：

10000Pa.s，苯基質量百分含量為10％ 100份

無機填料：

經硬脂酸處理的碳酸鈣 120份

增塑劑：

聚二甲基矽氧烷(500cps) 10份

羥基清除劑：

三烷氧基矽丙酸酯 2份

抗黃變劑：

1:1:1重量份的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷:十六烷基三甲氧基矽烷

催化劑(鈦酸異丁酯的三乙醯乙酸乙酯螯合物) 5份

實施例7

一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，與實施例1相似，不同之處在於，該有機矽膠粘劑中不加羥基清除劑。該有機矽膠粘劑由以下重量份的原料製備得到：

α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷：

10000Pa.s，苯基質量百分含量為10％ 100份

無機填料：

經硬脂酸處理的碳酸鈣 120份

氧化鋁(粒徑10μm) 80份

增塑劑：

聚二甲基矽氧烷(500cps) 10份

抗黃變劑：

1:1:1重量份的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷:十六烷基三甲氧基矽烷

催化劑(鈦酸異丁酯的三乙醯乙酸乙酯螯合物) 5份

實施例8

一種耐高溫高溼的有機矽膠粘劑，與實施例1相似，不同之處在於，該有機矽膠粘劑中不加抗黃變劑。該有機矽膠粘劑由以下重量份的原料製備得到：

α,ω-二羥基聚二取代基矽氧烷：

10000Pa.s，苯基質量百分含量為10％ 100份

無機填料：

經硬脂酸處理的碳酸鈣 120份

氧化鋁(粒徑10μm) 80份

增塑劑：

聚二甲基矽氧烷(500cps) 10份

羥基清除劑：

1:1:1重量份的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷:β-(3,4-環氧丙基)乙基三乙氧基矽烷:十六烷基三甲氧基矽烷

催化劑(鈦酸異丁酯的三乙醯乙酸乙酯螯合物) 5份

實驗例

見上述實施例和對比例製備得到的有機矽膠粘劑耐候性能進行了測試，按照GB/T 528製作拉伸測試試片，按照GB/T 7124製作剪切強度測試試片(製片材料為陽極氧化鋁)，按照GB/T 1695-2005製作介電強度測試試片；按照GB/T 1692-2008製作體積電阻率測試試片；

所有試片分別於常態及耐候條件下放置7天後測試拉伸應力，剪切強度，介電強度及體積電阻率。常態測試條件為：溫度25℃、溼度50％RH；耐候性測試條件為：溫度90℃、溼度90％RH。測試結果如下表所示。

表1實施例1～4的燈具用有機矽膠粘劑耐候性能測試結果

由上測試結果可以看出，實施例1-6的有機矽膠粘劑耐候測試後均表現有耐高溫高溼的特點，特別是實施例1-5的有機矽膠粘劑，耐候測試後實施例樣品不黃變，拉伸強度保持率大於80％，斷裂伸長率保持率大於85％，剪切強度保持率大於86％。同時，經過耐候測試之後，介電強度保持率大於80％，體積電阻率保持在同一數量級。

實施例6的有機矽膠粘劑，由於沒有添加高導熱的氧化鋁，耐候測試後性能差；實施例7的有機矽膠粘劑，由於沒有添加羥基清除劑，耐候測試後性能稍差，保持率也不佳。而對比例8中的有機矽膠粘劑，由於沒有添加抗黃變劑，經過高溫高溼測試後發黃。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。