CN108192102A - 一种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶，其特征在于由下述重量配比的组分组成：α,ω‑端羟基聚二甲基硅氧烷40‑100份；聚二甲基硅氧烷0‑60份；交联剂1‑8份；基础溶剂20‑200份；催化剂0.5‑3份；非质子性溶剂0.1‑3份；增粘剂1‑8份。本发明还提供上述非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶的一种制备方法。本发明的非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶具有无色透明的胶料外观，表干时间短，固化后胶体透明无色不发白，且高温老化过程耐黄变性能好。

Description

一种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子封装材料，具体涉及一种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶及其制备方法。

背景技术

硅胶密封胶由于在耐高温、耐候性以及耐黄变等方面较传统灌封胶如环氧密封胶、聚氨酯密封胶等具有较大优势，因此在建筑防水、电子电器、交通运输、电气绝缘等行业有广泛应用。单组分脱醇型室温硫化硅胶密封胶由于在交联固化过程中释放出无毒无腐蚀性的小分子醇类，对基材无腐蚀性，且无需高温固化，对设备要求低，操作便利，因而是很多防水防潮封装工艺的第一选择。

目前，多数脱醇型硅胶密封胶的催化剂为钛酸酯类或有机锡类，表干时间可通过催化剂的种类及用量调节。由于催化剂本身固有颜色及易水解等原因，过高的催化剂添加量虽能明显降低密封胶的表干时间，但胶料外观通常带有颜色，固化过程中易发白而影响外观，且固化后的密封胶在高温老化过程中其耐黄变性能明显下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶及其制备方法，这种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶具有无色透明的胶料外观，表干时间短，固化后胶体透明无色不发白，且高温老化过程耐黄变性能好。采用的技术方案如下：

一种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶，其特征在于由下述重量配比的组分组成：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷40-100份；聚二甲基硅氧烷0-60份；交联剂1-8份；基础溶剂20-200份；催化剂0.5-3份；非质子性溶剂0.1-3份；增粘剂1-8份。

上述α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷（即107硅胶）可以是粘度为5000-100000cps、羟基含量为0.5-10%的α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷。上述聚二甲基硅氧烷（即201硅胶）可以是粘度为20-500cps的聚二甲基硅氧烷。

上述交联剂为多烷氧基官能团的硅烷化合物。优选上述交联剂为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、硅酸异丙酯和正硅酸丁酯中的一种或其中多种的组合。

上述基础溶剂主要起溶解α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷及聚二甲基硅氧烷、分散交联剂及催化剂的作用，优选为与烷烃相容性高，溶剂挥发性高的非极性有机溶剂或低极性有机溶剂。优选上述基础溶剂为正庚烷、正己烷、环己烷、甲基环己烷、乙酸乙酯和碳酸二甲酯中的一种或其中多种的组合。

上述催化剂为钛酸酯类或有机锡类。优选上述催化剂为钛酸异丙酯、钛酸正丁酯、钛酸叔丁酯、2-乙基-1-己醇钛、二（乙酰丙酮基）钛酸二异丙酯、四（三甲基硅氧基）钛、二月桂酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡、辛酸亚锡和二甲氧基二丁基锡中的一种或其中多种的组合。

上述非质子性溶剂能够加速脱醇室温硫化硅橡胶交联固化的反应速率；且由于非质子性溶剂本身大多为无色透明，不会因添加量过多而导致胶料带有颜色影响外观。优选上述非质子性溶剂为二甲基亚砜、***、丙酮、二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或其中多种的组合。

上述增粘剂是通式为YSiX₃的硅烷偶联剂，Y是与聚合物分子有亲和力和反应能力的活性基团，如氨基、巯基、环氧基、氰基等，X是能够与硅原子结合的特性基团，这些基团易水解呈硅醇而与无机物质表面的氧化物或者羟基反应，生成稳定的硅氧键。优选上述增粘剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷中的一种或其中多种的组合。

本发明还提供上述非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶的一种制备方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷40-100份，聚二甲基硅氧烷0-60份，交联剂1-8份，基础溶剂20-200份，催化剂0.5-3份，非质子性溶剂0.1-3份，增粘剂1-8份；

（2）将α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和基础溶剂加入到排尽空气的密闭容器中，通入氮气保护，并对密闭容器中的物料进行搅拌，直至α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷全部溶解；然后将交联剂、增粘剂加入到所述密闭容器中并混合均匀；再将催化剂、非质子性溶剂加入到所述密闭容器中并混合均匀，得到非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶。

本发明采用非质子性溶剂替代一部分催化剂，减少催化剂的用量，具有以下优点：

（1）非质子性溶剂无色透明，非质子性溶剂替代一部分催化剂，可以减小催化剂本身颜色对胶料外观的影响，降低了催化剂自身水解造成胶料外观发白的程度，因此获得的非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶具有无色透明的胶料外观，固化后胶体透明无色不发白；

（2）非质子性溶剂能够提高反应速率，提高非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶的表干速度和深层固化速度，表干时间短；

（3）非质子性溶剂在反应过程中随基础溶剂一起挥发，反应后残余量少，在高温老化过程没有黄变的风险，耐黄变性能好；

（4）采用非质子性溶剂替代一部分催化剂，减少催化剂的用量，能够使非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶具有更高的贮存稳定性，贮存期较长。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，这种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶的制备方法包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷90份（粘度为10000cps，羟基含量为6%），聚二甲基硅氧烷10份（粘度为80cps），交联剂3份（均为甲基三乙氧基硅烷），基础溶剂100份（均为环己烷），催化剂1份（均为钛酸叔丁酯），非质子性溶剂0.5份（均为二甲基亚砜），增粘剂3份（均为N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷）；

（2）将α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和基础溶剂加入到排尽空气的密闭容器中，通入氮气保护，并对密闭容器中的物料进行搅拌，直至α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷全部溶解；然后将交联剂、增粘剂加入到所述密闭容器中并混合均匀；再将催化剂、非质子性溶剂加入到所述密闭容器中并混合均匀，得到非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶。

实施例2

本实施例中，这种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶的制备方法包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷75份（粘度为50000cps，羟基含量为2%），聚二甲基硅氧烷25份（粘度为50cps），交联剂8份（其中二乙胺基甲基三乙氧基硅烷6份，二氯甲基三乙氧基硅烷2份），基础溶剂150份（均为甲基环己烷），催化剂1份（均为二（乙酰丙酮基）钛酸二异丙酯），非质子性溶剂3份（均为二氯甲烷），增粘剂8份（其中3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷4份和2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷4份）；

（2）将α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和基础溶剂加入到排尽空气的密闭容器中，通入氮气保护，并对密闭容器中的物料进行搅拌，直至α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷全部溶解；然后将交联剂、增粘剂加入到所述密闭容器中并混合均匀；再将催化剂、非质子性溶剂加入到所述密闭容器中并混合均匀，得到非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶。

实施例3

本实施例中，这种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶的制备方法包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷50份（粘度为5000cps，羟基含量为10%），聚二甲基硅氧烷50份（粘度为500cps），交联剂6份（均为硅酸异丙酯），基础溶剂40份（其中正己烷20份，甲基环己烷20份），催化剂0.5份（均为二月桂酸二丁基锡），非质子性溶剂0.1份（均为二甲基亚砜），增粘剂4份（均为3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷）；

（2）将α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和基础溶剂加入到排尽空气的密闭容器中，通入氮气保护，并对密闭容器中的物料进行搅拌，直至α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷全部溶解；然后将交联剂、增粘剂加入到所述密闭容器中并混合均匀；再将催化剂、非质子性溶剂加入到所述密闭容器中并混合均匀，得到非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶。

实施例4

本实施例中，这种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶的制备方法包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷40份（粘度为100000cps，羟基含量为0.5%），聚二甲基硅氧烷60份（粘度为20cps），交联剂2份（其中正硅酸乙酯1份，乙烯基三乙氧基硅烷1份），基础溶剂200份（均为环己烷），催化剂3份（均为2-乙基-1-己醇钛），非质子性溶剂1.2份（其中二氯甲烷0.6份，N,N-二甲基甲酰胺0.6份），增粘剂1份（均为3-氨丙基三乙氧基硅烷）；

（2）将α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和基础溶剂加入到排尽空气的密闭容器中，通入氮气保护，并对密闭容器中的物料进行搅拌，直至α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷全部溶解；然后将交联剂、增粘剂加入到所述密闭容器中并混合均匀；再将催化剂、非质子性溶剂加入到所述密闭容器中并混合均匀，得到非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶。

对比例1

本对比例中的脱醇室温硫化硅橡胶的制备方法与实施例1的区别在于：

（1）按重量计，配备下述原料：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷90份（粘度为10000cps，羟基含量为6%），聚二甲基硅氧烷10份（粘度为80cps），交联剂3份（均为甲基三乙氧基硅烷），基础溶剂100份（均为环己烷），催化剂1份（均为钛酸叔丁酯），增粘剂3份（均为N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷）；

（2）将α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和基础溶剂加入到排尽空气的密闭容器中，通入氮气保护，并对密闭容器中的物料进行搅拌，直至α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷全部溶解；然后将交联剂、增粘剂加入到所述密闭容器中并混合均匀；再将催化剂加入到所述密闭容器中并混合均匀，得到脱醇室温硫化硅橡胶,

对比例2

本对比例中的脱醇室温硫化硅橡胶的制备方法与实施例1的区别在于：

（1）按重量计，配备下述原料：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷90份（粘度为10000cps，羟基含量为6%），聚二甲基硅氧烷10份（粘度为80cps），交联剂3份（均为甲基三乙氧基硅烷），基础溶剂100份（均为环己烷），催化剂3份（均为钛酸叔丁酯），增粘剂3份（均为N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷）；

（2）将α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和基础溶剂加入到排尽空气的密闭容器中，通入氮气保护，并对密闭容器中的物料进行搅拌，直至α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷全部溶解；然后将交联剂、增粘剂加入到所述密闭容器中并混合均匀；再将催化剂加入到所述密闭容器中并混合均匀，得到脱醇室温硫化硅橡胶。

对上述实施例1-4得到的非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶和对比例1-2得到的脱醇室温硫化硅橡胶的性能进行测试。

测试结果如下表1所示：

表1：性能测试结果

从以上测试结果可以看出，实施例1-4的非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶，表干速度提高了2-12倍，深层固化速度提高了1.6-12倍，且固化后外观无色透明，贮存期延长了4.2-12.8倍，证明了本发明所述的非质子性溶剂，的确能替代催化剂，极大地提高反应速率，并改善胶体外观，提升贮存稳定性。

Claims (7)

1.一种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶，其特征在于由下述重量配比的组分组成：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷40-100份；聚二甲基硅氧烷0-60份；交联剂1-8份；基础溶剂20-200份；催化剂0.5-3份；非质子性溶剂0.1-3份；增粘剂1-8份。

2.根据权利要求1所述的非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述交联剂为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、二乙胺基甲基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、硅酸异丙酯和正硅酸丁酯中的一种或其中多种的组合。

3.根据权利要求1所述的非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述基础溶剂为正庚烷、正己烷、环己烷、甲基环己烷、乙酸乙酯和碳酸二甲酯中的一种或其中多种的组合。

4.根据权利要求1所述的非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述催化剂为钛酸异丙酯、钛酸正丁酯、钛酸叔丁酯、2-乙基-1-己醇钛、二（乙酰丙酮基）钛酸二异丙酯、四（三甲基硅氧基）钛、二月桂酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡、辛酸亚锡和二甲氧基二丁基锡中的一种或其中多种的组合。

5.根据权利要求1所述的非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述非质子性溶剂为二甲基亚砜、***、丙酮、二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或其中多种的组合。

6.根据权利要求1所述的非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶，其特征在于：所述增粘剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷中的一种或其中多种的组合。

7.一种非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷40-100份，聚二甲基硅氧烷0-60份，交联剂1-8份，基础溶剂20-200份，催化剂0.5-3份，非质子性溶剂0.1-3份，增粘剂1-8份；

（2）将α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和基础溶剂加入到排尽空气的密闭容器中，通入氮气保护，并对密闭容器中的物料进行搅拌，直至α,ω-端羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷全部溶解；然后将交联剂、增粘剂加入到所述密闭容器中并混合均匀；再将催化剂、非质子性溶剂加入到所述密闭容器中并混合均匀，得到非质子性溶剂型脱醇室温硫化硅橡胶。