紫外光-濕氣雙固化改性有機硅膠粘劑的制備及其性能研究

類彥輝，陳何國，林樹忠，陳思斌

（廣州市白云化工實業(yè)有限公司，廣東 廣州 510540）

紫外光-濕氣雙固化改性有機硅膠粘劑的制備及其性能研究

類彥輝，陳何國，林樹忠，陳思斌

（廣州市白云化工實業(yè)有限公司，廣東 廣州 510540）

制備了一種可以紫外光-濕氣雙固化的改性有機硅膠粘劑，對并其部分主要性能進行了測試。結果表明，改性有機硅膠粘劑具有良好的固化性能、粘接性能、耐老化及電絕緣性能等，適用于某些特定部件的快速粘接封裝。

有機硅膠粘劑；雙固化；性能

目前，隨著大規(guī)模自動化連續(xù)生產(chǎn)的發(fā)展以及環(huán)保要求的提高，紫外光固化材料在涂料、膠粘劑、油墨等領域得到廣泛應用。紫外光固化技術不僅可以實現(xiàn)高效快速固化，而且固化過程低能耗無污染，便于工廠的流水化生產(chǎn)作業(yè)，符合環(huán)保要求。但是深層或陰影區(qū)域難以進行紫外光固化過程，影響粘接封裝效果[1，2]。有機硅膠粘劑具有優(yōu)異的物理化學性能，如耐高低溫、耐候性能，電絕緣性能和粘接性能等，廣泛應用于電子電器、汽車船舶、燈具照明等領域的粘接封裝[3]。但是傳統(tǒng)結構的聚硅氧烷多為濕氣固化或加成固化，無法直接用于紫外光固化體系。

本文合成了一種可用于紫外光-濕氣雙固化的聚硅氧烷單體，進而制備了改性有機硅膠粘劑。同時，對部分試驗因素進行了探討，并對膠粘劑的部分主要性能進行了測試。

1 實驗部分

1.1 主要原料

改性聚硅氧烷，自制；對苯二酚、甲基丙烯酸、四乙基溴化銨、己二醇二丙烯酸酯、二苯甲酮，國藥集團化學試劑有限公司；光引發(fā)劑1173、819、TPO，巴斯夫（中國）有限公司；聚二甲基硅氧烷，信越化學工業(yè)株式會社；氣相白炭黑，贏創(chuàng)德固賽特種化學（上海）有限公司；增粘劑、二月桂酸二丁基錫，邁圖高新材料集團。

1.2 主要設備

KXJ- 2行星攪拌機，無錫科越化工機械廠；AG- IC20KN萬能材料試驗機，日本島津公司；OL- THS- 80ZC微電腦恒溫恒濕機，深圳市歐朗試驗設備有限公司；LX- A橡膠硬度計，上海六菱儀器廠；ZST- 121體積表面電阻率測定儀，北京中航時代儀器設備有限公司。

1.3 制備方法

基本配方：改性聚硅氧烷75份，聚二甲基硅氧烷10份，氣相白炭黑2份，己二醇二丙烯酸酯8份，光引發(fā)劑3份，增粘劑2份，二月桂酸二丁基錫0. 2份。在室溫下，將上述原材料置于行星攪拌機中，于真空度0. 095 MPa，轉(zhuǎn)速200 r/ min下攪拌120 min，即得紫外光-濕氣雙固化改性有機硅膠粘劑。

1.4 性能測試

光固化性能：將一定厚度的膠粘劑涂層在100 mW/ cm2紫外光下照射30 s后 ，測試其表面和內(nèi)部固化情況，并測量不同UV輻射時間下的膠層固化深度；

力學性能：按照GB/ T528—2009測試；

濕氣固化過程分析：先將2 mm厚的膠粘劑涂層在100 mW/ cm2紫外光下照射60 s后，置于23 ℃，50% RH環(huán)境下7 d，在不同時段測試膠體的力學性能[4]；

邵氏硬度：按照GB/ T531. 1—2008測試；

體積電阻率：按照GB/ T1692—2008測試。

2 結果與討論

2.1 光引發(fā)劑對光固化性能的影響

由表1可知，光引發(fā)劑的種類和用量對膠粘劑的光固化性能有一定影響。當光引發(fā)劑用量較少時，不足以引發(fā)足量基團發(fā)生交聯(lián)反應，表現(xiàn)為難以固化和發(fā)黏。當達到一定用量，光固化反應程度提高，轉(zhuǎn)化率升高，且當用量均為3%時，光引發(fā)劑1173表現(xiàn)出更高效的引發(fā)效果。

表1 光引發(fā)劑對光固化性能的影響Tab.1 Effect of UV-initiator on UV-curing properties

2.2 UV輻射對固化深度的影響

在紫外光輻射下，膠粘劑中的光引發(fā)劑吸收能量受激發(fā)產(chǎn)生自由基，引發(fā)聚合反應，固化形成體型結構。由圖1可知，膠粘劑的光固化深度隨紫外光輻射時間的延長而提高，當輻射時間為60 s時，基本達到最大光固化深度。對于厚的膠粘劑涂層，其更深層的固化則需要濕氣固化完成。同時可以看出，紫外光輻射能量提高，有利于提高膠層的初始和最終固化深度。

圖1 UV輻射對固化深度的影響Fig.1 Effect of UV irradiance on cured depth

2.3 濕氣固化過程分析

同時，對于膠層厚度大于最大固化深度或基材透明度較差等無法通過紫外光固化的陰影區(qū)域，也完全可由濕氣固化完成，實現(xiàn)粘接封裝效果。

2.4 耐高低溫性能

由圖3可以看出，合成的雙固化改性有機硅膠粘劑具有良好的耐高低溫性能，在-20～150℃內(nèi)力學性能變化較小，可以較長時間在此溫度范圍內(nèi)使用。在較短的時間內(nèi)，能承受更高或更低的溫度。這是由聚硅氧分子鏈結構的柔順性和耐熱性決定的。

圖3 膠粘劑的耐高低溫性能Fig.3 Resistance to high and low temperature for adhesive

當濕氣滲透已發(fā)生紫外光固化的膠層，在有機錫的催化作用下，與甲氧基發(fā)生水解反應，然后縮合聚合形成交聯(lián)體系，使得拉伸強度提高，斷裂伸長率有所降低，如圖2所示。

圖2 濕氣固化過程中力學性能的變化Fig.2 Changes of mechanical properties during moisture curing

2.5 其他性能

由表2可知，合成的雙固化改性有機硅膠粘劑能有效降低膠體黃變現(xiàn)象，同時具有良好的電絕緣性能，對玻璃、陶瓷和多數(shù)金屬等材料具有良好的粘接性能。另外，可以通過調(diào)整不同的增粘劑組合，滿足其他基材如PMMA、PC等的粘接需求。

表2 其他性能（典型值）Tab.2 Other properties（typical values）

3 結語

（1）在紫外光輻射下，可以快速固化形成具有一定厚度和粘接強度的硅膠體系，而后可以繼續(xù)發(fā)生濕氣固化，粘接強度和力學性能得到加強。對于紫外光無法完成固化的區(qū)域，可由濕氣固化完成，達到預期效果；

（2）膠粘劑固化后具有良好的粘接性能、耐高低溫和電絕緣性能等，可廣泛用于多種材料的粘接封裝，尤其是滿足電子電器、照明燈具等領域某些特定部件的快速粘接封裝要求。

[1]楊海冬,曲春燕,王德志.紫外光(UV)固化膠黏劑的研究進展[J].黑龍江科學,2012, 3(6):38- 40.

[2]王德海,江欞.紫外光固化材料[M].科學出版社,2001.

[3]黃文潤.液體硅橡膠[M].四川科學技術出版社,2009.

[4]郝銳穎.紫外/濕氣雙固化聚硅氧烷丙烯酸酯固化行為及性能研究[D].北京:北京化工大學,2014.

Preparation and properties of dual UV-moisture curable modified silicone adhesive

LEI Yan-hui, CHEN He-guo, LIN Shu-zhong, CHEN Si-bin
(Guangzhou Baiyun Chemical Industry Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 510540, China)

A type of dual UV-Moisture curable modified silicone adhesive was prepared and some main properties were tested. The results indicate that the adhesive can be used for the fast bonding of certain parts for its excellent curing, adhesion, aging resistance and electrical insulation properties.

silicone adhesive; dual curing; properties

TQ433.4+38

A

1001-5922（2017）05-0035-03

2016- 12- 19

類彥輝（1989-），男，碩士，工程師，主要從事有機硅及MS膠粘劑的技術研發(fā)。E- mail：leiyanhui601@ 163. com。