CN102796381B - 一种表面哑光的缩合型硅橡胶组合物、制备方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面哑光的缩合型硅橡胶组合物，由A、B和C三种组分组成；A组分按重量份数包括：107硅橡胶80~120，填料20~110，增塑剂5~80，羟基硅油1~10，无机颜料1~10；B组分按重量份数包括：交联剂2~15，硅烷偶联剂1~8，增塑剂5~35，催化剂0.05~0.6；C组分按重量份数包括：哑光剂0.5~5。本发明所述硅橡胶储存稳定性好，哑光效果优良，被广泛应用于无面罩的LED显示屏模块灌封，有效降低了生产成本。采用该硅橡胶后，光泽度下降到0.5Gs（60°）以下，具有非常优异的哑光效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种双组份缩合型硅橡胶组合物，具体地，本发明涉及一种表面哑光的缩合型硅橡胶组合物。
背景技术
室温硫化硅橡胶是六十年代问世的一种新型的有机硅弹性体，这种橡胶的最显著特点是在室温下无须加热、加压即可就地固化，使用极其方便。因此，一问世就迅速成为整个有机硅产品的一个重要组成部分，现在室温硫化硅橡胶已广泛用作粘合剂、密封剂、防护涂料、灌封和制模材料，在各行各业中都有它的用途。室温硫化硅橡胶由于分子量较低，因此素有液体硅橡胶之称，其物理形态通常为可流动的流体或粘稠的膏状物，其粘度在100~1000000cps之间，根据使用的要求，可把硫化前的胶料配成自动流平的灌注料或不流淌但可涂刮的腻子。室温硫化硅橡胶所用的填料与高温硫化硅橡胶类似，采用炭黑补强，并填加不同的添加剂可使胶料具有不同的比重、硬度、强度、流动性和触变性，以及使硫化胶具有阻燃、导电、导热、耐烧蚀等各种特殊性能；室温硫化硅橡胶按其包装方式可分为单组分和双组分室温硫化硅橡胶，按硫化机理又可分为缩合型和加成型。因此，室温硫化硅橡胶按成分、硫化机理和使用工艺不同可分为三大类型，即单组分室温硫化硅橡胶、双组分缩合型室温硫化硅橡胶和双组分加成型室温硫化硅橡胶。
缩合型室温硫化硅橡胶应用于各种电子元器件模块的灌封是非常普遍的，其具有非常优异的粘接性和整体固化性能，因而适用于大面积模块的灌封，特别是LED显示屏模块的灌封。通用的双组分缩合型室温硫化硅橡胶，固化后形成一层表面的光亮的胶层，具有强烈的反射作用，因而当LED灯管发光时，因为反射会引起画面模糊等情况。最普遍的一种做法是用一种表面哑光的塑料作为面罩，将胶层全部遮盖起来，可避免反射现象发生，但成本较高。
CN 101565601A公开了一种用于LED显示屏模块的灌封表面哑光的缩合型有机硅灌封材料组合物，其包括：液体硅橡胶、交联剂、催化剂、填充料、催干剂及哑光剂，其中，藉由该哑光剂含有多个不饱和键的高级不饱和脂肪酸在空气中的湿气作用下会发生水解，生成高级不饱和脂肪酸，然后迅速氧化，发生交联反应，在胶层表面形成一哑光膜；从根本上避免反射的存在，从而达到可不使用面罩，节约成本的效果。但是其哑光时间较长，且光泽度仍然较高。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种表面哑光的缩合型硅橡胶组合物，所述硅橡胶表面形成一层哑光膜，从根本上避免反射的存在，从而达到可不使用面罩，节约成本的效果，且所述硅橡胶组合物的哑光时间较短，光泽度较低，哑光效果十分优异。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
所述表面哑光的缩合型硅橡胶组合物由A、B和C三种组分组成；
其中，A组分按重量份数包括：107硅橡胶80~120，填料20~110，增塑剂5~80，羟基硅油1~10，无机颜料1~10；
B组分按重量份数包括：交联剂2~15，硅烷偶联剂1~8，增塑剂5~35，催化剂0.05~0.6；
C组分按重量份数包括：哑光剂0.5~5。
优选地，A组分按重量份数包括：107硅橡胶90~110，填料25~105，增塑剂5~80，羟基硅油1~10，无机颜料1~10。
优选地，A组分按重量份数包括：107硅橡胶100，填料30~100，增塑剂5~80，羟基硅油1~10，无机颜料1~10。
A组分中：
所述107硅橡胶的重量份数为80~120，例如83、86、89、92、94、98、100、103、108、111、114、117、119，优选90~110，进一步优选100。
所述填料的重量份数为20~110，例如30、40、50、60、70、80、90、100、105，优选25~105，进一步优选30~100。
所述增塑剂的重量份数为5~80，例如10、20、30、40、50、60、70、75。
所述羟基硅油的重量份数为1~10，例如2、3、4、5、6、7、8、9。
所述无机颜料的重量份数为1~10，例如2、3、4、5、6、7、8、9。
优选地，B组分按重量份数包括：交联剂3~12，硅烷偶联剂2~7，增塑剂8~30，催化剂0.1~0.5。
优选地，B组分按重量份数包括：交联剂5~10，硅烷偶联剂3~6，增塑剂10~30，催化剂0.2~0.5。
B组分中：
所述交联剂的重量份数为2~15，例如3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14，优选3~12，进一步优选5~10。
所述硅烷偶联剂的重量份数为1~8，例如2、3、4、5、6、7，优选2~7，进一步优选3~6。
所述增塑剂的重量份数为5~35，例如8、11、14、18、21、23、25、27、29、32、34，优选8~30，进一步优选10~30。
所述催化剂的重量份数为0.05~0.6，例如0.1、0.15、0.2、025、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55，优选0.1~0.5，进一步优选0.2~0.5。
优选地，所述C组分按重量份数包括哑光剂1~5，例如1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、4.8、4.9，优选2~4。
端羟基聚二甲基硅氧烷，结构式如下所述：
端羟基聚二甲基硅氧烷是由硅氧烷单体聚合而成的、其分子两末端带有羟基的有机硅材料，其除具有硅氧烷的一般性能外，还具有羟基的反应活性，可用它制成一些新的材料，或交联成弹性体。
107硅橡胶和羟基硅油学名均为端羟基聚二甲基硅氧烷，通常来讲，低粘度的端羟基聚二甲基硅氧烷称羟基硅油，高粘度的端羟基聚二甲基硅氧烷称为107硅橡胶，羟基硅油的羟基含量和挥发份要比107硅橡胶高很多。羟基硅油和107硅橡胶的区别仅在于两者的粘度不同。本领域技术人员根据现有技术所公开的知识有能力将羟基硅油和107硅橡胶区分开来，所述107硅橡胶和羟基硅油均可商购得到。
作为LED显示屏灌封胶，要求具有较好的流动性，优选地，本发明所述107硅橡胶的动力粘度为1500-50000cps，例如1800cps、2500cps、5000cps、10000cps、20000cps、30000cps、40000cps、45000cps，优选1800~45000cps，进一步优选2000~40000cps。本领域技术人员也可以根据自己所掌握的知识，对107硅橡胶进行复配，例如可以通过添加表面活性剂等来调节107硅橡胶的粘度，以使其满足上述粘度范围。所述107硅橡胶可以是纯的硅橡胶，也可以是进行复配后的硅橡胶，只需要满足动力粘度为1500~50000cps即可。
优选地，所述羟基硅油的动力粘度为5~250cps，例如10cps、50cps、80cps、110cps、150cps、180cps、210cps、230cps、240cps，优选10~220cps，进一步优选10~200cps。本领域技术人员也可以根据自己所掌握的知识，对羟基硅油进行复配，例如可以通过添加表面活性剂等来调节羟基硅油的粘度，以使其满足上述粘度范围。所述羟基硅油可以是纯的羟基硅油，也可以是进行复配后的羟基硅油，只需要满足动力粘度为5~250cps即可。
本发明所述增塑剂优选甲基硅油，进一步优选动力粘度为50~500cps的甲基硅油，例如100cps、150cps、200cps、250cps、300cps、350cps、400cps、450cps、480cps、490cps，更优选动力粘度为80~450cps的甲基硅油，更进一步优选动力粘度为100~400cps的甲基硅油。
优选地，所述填料选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝、白炭黑或硅微粉中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如硅微粉和白炭黑的混合物，氢氧化铝和滑石粉的混合物，重质碳酸钙和轻质碳酸钙的混合物，硅微粉、白炭黑和氢氧化铝的混合物，滑石粉、重质碳酸钙和轻质碳酸钙的混合物，硅微粉、白炭黑、氢氧化铝和滑石粉的混合物，重质碳酸钙、轻质碳酸钙、硅微粉、白炭黑和滑石粉的混合物。
优选地，所述无机颜料为炭黑或铁黑。
优选地，所述交联剂选自正硅酸乙酯、聚硅酸乙酯、正硅酸丙酯、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或聚甲基三乙氧基硅烷中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如聚甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，二甲基二乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷的混合物，甲基三乙氧基硅烷和正硅酸丙酯的混合物，正硅酸乙酯和聚甲基三乙氧基硅烷的混合物，乙烯基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷的混合物，甲基三乙氧基硅烷、正硅酸丙酯和正硅酸乙酯的混合物，聚甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷的混合物，甲基三乙氧基硅烷、正硅酸丙酯、正硅酸乙酯、聚甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物。通过降低硅氧烷基团的数目，可降低交联密度，延长可操作时间，降低硅橡胶的硬度，提高柔韧性，同时，增加烷氧基中的碳原子数目，也可延长可操作时间，提高柔韧性。
优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和异氰酸丙基三乙氧基硅烷的混合物，N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的混合物，γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的混合物，异氰酸丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的混合物，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的混合物，γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷和N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的混合物。硅烷偶联剂的加入赋予了所述硅橡胶组合物优异的粘结性能。
所述催化剂优选有机锡类螯合物，进一步优选自二月桂酸二丁基锡或/和二月桂酸二辛基锡。
优选地，所述哑光剂优选不饱和高级脂肪酸酯，进一步优选亚麻油、桐油或蓖麻油中的一种或者至少两种的混合物。不饱和高级脂肪酸酯在空气中的湿气作用下会发生水解，生成不饱和高级脂肪酸，然后迅速氧化，发生交联反应，在胶层表面形成一哑光膜。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述硅橡胶不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
本发明中所述重量份采用同一基准进行计算，且单位相同。
本发明的目的之二在于提供一种如上所述的硅橡胶组合物的制备方法，所述方法为：
将A、B和C三种组分分装，室温混合经缩合交联形成柔软的有机硅弹性体，其中，哑光剂在空气的湿气作用下发生水解，生成高级不饱和脂肪酸，然后氧化，在硅橡胶表面形成一层哑光薄膜，从而得到表面哑光的缩合型硅橡胶组合物。
本发明的目的之三在于提供一种如上所述的硅橡胶组合物的用途，所述硅橡胶组合物可用于LED显示屏模块的灌封。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的双组份硅橡胶储存稳定性好，哑光效果优良，被广泛应用于无面罩的LED显示屏模块灌封，有效降低了生产成本。未采用该类哑光材料，光泽度约为70~90Gs（60°），但采用该类材料之后，光泽度下降到0.5Gs（60°）以下，具有非常优异的哑光效果。本发明所述硅橡胶哑光时间短，哑光效果优异，具有非常高的应用价值。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种表面哑光的缩合型硅橡胶组合物，其特征在于，所述硅橡胶组合物由A、B和C三种组分组成；
A组分按重量份数包括：107硅橡胶（粘度为50000cps）80，重质碳酸钙110，甲基硅油（粘度为50cps）40，羟基硅油（粘度为150cps）5，炭黑1；
B组分按重量份数包括：正硅酸乙酯2，γ-氨丙基三乙氧基硅烷1，甲基硅油（粘度为50cps）20，二月桂酸二丁基锡0.05；
C组分按重量份数包括：亚麻油0.5。
实施例2
一种表面哑光的缩合型硅橡胶组合物，其特征在于，所述硅橡胶组合物由A、B和C三种组分组成；
A组分按重量份数包括：107硅橡胶120（粘度为1500cps），轻质碳酸钙20，甲基硅油（粘度为500cps）80，羟基硅油（粘度为5cps）10，炭黑5；
B组分按重量份数包括：正硅酸丙酯15，γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷8，甲基硅油（粘度为500cps）35，二月桂酸二辛基锡0.6；
C组分按重量份数包括：桐油5。
实施例3
一种表面哑光的缩合型硅橡胶组合物，其特征在于，所述硅橡胶组合物由A、B和C三种组分组成；
A组分按重量份数包括：107硅橡胶100（粘度为25000cps），滑石粉60，甲基硅油（粘度为250cps）5，羟基硅油（粘度为250cps）1，炭黑10；
B组分按重量份数包括：甲基三甲氧基硅烷10，N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷5，甲基硅油（粘度为250cps）5，二月桂酸二丁基锡和二月桂酸二辛基锡0.3；
C组分按重量份数包括：蓖麻油2.5。
实施例1-3所述的硅橡胶组合物的制备方法为：
将A、B和C三个组分分装，室温混合经缩合交联形成柔软的有机硅弹性体，其中，哑光剂在空气中的湿气作用下发生水解，生成高级不饱和脂肪酸，然后氧化，在硅橡胶表面形成一层哑光薄膜，从而得到表面哑光的缩合型硅橡胶组合物。
对比例1
对比例1为CN 101565601A所公开的其中的一个实施例。
所述硅橡胶组合物由A、B和C三个组分组成：
A组分：100份5000cs的107胶、10份100cs的二甲基硅油、50份粒径小于2μ的硬脂酸处理碳酸钙、Raven M碳黑(美国哥伦比亚公司)、2份Sipernat 200沉淀法白碳黑（Degussa）；
B组分：10份四乙氧基硅烷、2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、0.1份二丁基二月桂酸锡；
C组分：10份桐油、5份蓖麻油、10份丙烯酸酯改性的醇酸树脂。
所述硅橡胶的制备方法为：A、B、和C三组分，室温下混合后经缩合交联，形成柔软的有机硅弹性体，其中的哑光剂成分再经水解氧化，在硅橡胶表面形成一层哑光膜，从而获得一种表面哑光的缩合型有机硅灌封材料。
将实施例1-3和对比例1所述的硅橡胶进行硬度、表面哑光时间和光泽度的测试，具体结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1测试结果
与对比例1相比，本发明所述硅橡胶的哑光时间短，且光泽度更低，哑光效果更好。
应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (25)
1.一种表面哑光的缩合型硅橡胶组合物，其特征在于，所述硅橡胶组合物由A、B和C三种组分组成；
其中：A组分按重量份数包括：107硅橡胶80～120，填料60～110，增塑剂20～80，羟基硅油1～10，无机颜料1～10；
B组分按重量份数包括：交联剂2～15，硅烷偶联剂1～8，增塑剂5～35，催化剂0.05～0.6；
C组分按重量份数包括：哑光剂0.5～5；
所述羟基硅油的动力粘度为5～250cps，所述107硅橡胶的动力粘度为30000-50000cps。
2.如权利要求1所述的硅橡胶组合物，其特征在于，A组分按重量份数包括：107硅橡胶90～110，填料60～105，增塑剂20～80，羟基硅油1～10，无机颜料1～10。
3.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，A组分按重量份数包括：107硅橡胶100，填料60～100，增塑剂20～80，羟基硅油1～10，无机颜料1～10。
4.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，B组分按重量份数包括：交联剂3～12，硅烷偶联剂2～7，增塑剂8～30，催化剂0.1～0.5。
5.如权利要求4所述的硅橡胶组合物，其特征在于，B组分按重量份数包括：交联剂5～10，硅烷偶联剂3～6，增塑剂10～30，催化剂0.2～0.5。
6.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述C组分按重量份数包括哑光剂1～5。
7.如权利要求6所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述C组分按重量份数包括哑光剂2～4。
8.如权利要求1所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述107硅橡胶的动力粘度为30000～45000cps。
9.如权利要求8所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述107硅橡胶的动力粘度为30000～40000cps。
10.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述增塑剂为甲基硅油。
11.如权利要求10所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述增塑剂为动力粘度为50～500cps的甲基硅油。
12.如权利要求11所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述增塑剂为动力粘度为80～450cps的甲基硅油。
13.如权利要求12所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述增塑剂为动力粘度为100～400cps的甲基硅油。
14.如权利要求1所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述羟基硅油的动力粘度为10～220cps。
15.如权利要求14所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述羟基硅油的动力粘度为10～200cps。
16.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述填料选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝、白炭黑或硅微粉中的一种或者至少两种的混合物。
17.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述无机颜料为炭黑或铁黑。
18.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述交联剂选自正硅酸乙酯、聚硅酸乙酯、正硅酸丙酯、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或聚甲基三乙氧基硅烷中的一种或者至少两种的混合物。
19.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的一种或者至少两种的混合物。
20.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述催化剂为有机锡螯合物催化剂。
21.如权利要求20所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡或/和二月桂酸二辛基锡。
22.如权利要求1或2所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述哑光剂为不饱和高级脂肪酸酯。
23.如权利要求22所述的硅橡胶组合物，其特征在于，所述哑光剂为亚麻油、桐油或蓖麻油中的一种或者至少两种的混合物。
24.一种如权利要求1-23之一所述的硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述方法为：
将A、B和C三种组分分装，室温混合经缩合交联形成柔软的有机硅弹性体，其中，哑光剂在空气的湿气作用下发生水解，生成不饱和高级脂肪酸，然后氧化，在硅橡胶表面形成一层哑光薄膜，从而得到表面哑光的缩合型硅橡胶组合物。
25.一种如权利要求1-23之一所述的硅橡胶组合物的用途，其特征在于，所述硅橡胶组合物用于LED显示屏模块的灌封。
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