紫外光-濕氣雙固化改性有機(jī)硅膠粘劑的制備及其性能研究

類彥輝，陳何國(guó)，林樹忠，陳思斌

（廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司，廣東 廣州 510540）

紫外光-濕氣雙固化改性有機(jī)硅膠粘劑的制備及其性能研究

類彥輝，陳何國(guó)，林樹忠，陳思斌

（廣州市白云化工實(shí)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(jī)硅膠粘劑，對(duì)并其部分主要性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，改性有機(jī)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(jī)硅膠粘劑；雙固化；性能

目前，隨著大規(guī)模自動(dòng)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(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。紫外光固化技術(shù)不僅可以實(shí)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(jìn)行紫外光固化過程，影響粘接封裝效果[1，2]。有機(jī)硅膠粘劑具有優(yōu)異的物理化學(xué)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(yīng)用于電子電器、汽車船舶、燈具照明等領(lǐng)域的粘接封裝[3]。但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jìn)而制備了改性有機(jī)硅膠粘劑。同時(shí)，對(duì)部分試驗(yàn)因素進(jìn)行了探討，并對(duì)膠粘劑的部分主要性能進(jìn)行了測(cè)試。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

改性聚硅氧烷，自制；對(duì)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(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；光引發(fā)劑1173、819、TPO，巴斯夫（中國(guó)）有限公司；聚二甲基硅氧烷，信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社；氣相白炭黑，贏創(chuàng)德固賽特種化學(xué)（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(tuán)。

1.2 主要設(shè)備

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

1.4 性能測(cè)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(cè)試其表面和內(nèi)部固化情況，并測(cè)量不同UV輻射時(shí)間下的膠層固化深度；

力學(xué)性能：按照GB/ T528—2009測(cè)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(shí)段測(cè)試膠體的力學(xué)性能[4]；

邵氏硬度：按照GB/ T531. 1—2008測(cè)試；

體積電阻率：按照GB/ T1692—2008測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 光引發(fā)劑對(duì)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(duì)膠粘劑的光固化性能有一定影響。當(dāng)光引發(fā)劑用量較少時(shí)，不足以引發(fā)足量基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，表現(xiàn)為難以固化和發(fā)黏。當(dāng)達(dá)到一定用量，光固化反應(yīng)程度提高，轉(zhuǎn)化率升高，且當(dāng)用量均為3%時(shí)，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(duì)光固化性能的影響Tab.1 Effect of UV-initiator on UV-curing properties

2.2 UV輻射對(duì)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(yīng)，固化形成體型結(jié)構(gòu)。由圖1可知，膠粘劑的光固化深度隨紫外光輻射時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，當(dāng)輻射時(shí)間為60 s時(shí)，基本達(dá)到最大光固化深度。對(duì)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(shí)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(duì)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(shí)，對(duì)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(shí)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(jī)硅膠粘劑具有良好的耐高低溫性能，在-20～150℃內(nèi)力學(xué)性能變化較小，可以較長(zhǎng)時(shí)間在此溫度范圍內(nèi)使用。在較短的時(shí)間內(nèi)，能承受更高或更低的溫度。這是由聚硅氧分子鏈結(jié)構(gòu)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(dāng)濕氣滲透已發(fā)生紫外光固化的膠層，在有機(jī)錫的催化作用下，與甲氧基發(fā)生水解反應(yīng)，然后縮合聚合形成交聯(lián)體系，使得拉伸強(qiáng)度提高，斷裂伸長(zhǎng)率有所降低，如圖2所示。

圖2 濕氣固化過程中力學(xué)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(jī)硅膠粘劑能有效降低膠體黃變現(xiàn)象，同時(shí)具有良好的電絕緣性能，對(duì)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(jié)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(qiáng)度的硅膠體系，而后可以繼續(xù)發(fā)生濕氣固化，粘接強(qiáng)度和力學(xué)性能得到加強(qiáng)。對(duì)于紫外光無法完成固化的區(qū)域，可由濕氣固化完成，達(dá)到預(yù)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(lǐng)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(jìn)展[J].黑龍江科學(xué),2012, 3(6):38- 40.

[2]王德海,江欞.紫外光固化材料[M].科學(xué)出版社,2001.

[3]黃文潤(rùn).液體硅橡膠[M].四川科學(xué)技術(shù)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(xué),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(jī)硅及MS膠粘劑的技術(shù)研發(fā)。E- mail：leiyanhui601@ 163. com。