耐高溫高濕燈具用有機(jī)硅膠粘劑性能的研究

陽(yáng)習(xí)春，張震宇，陳何國(guó)，陳思斌，王 兵，譚月敏

（廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司，廣東 廣州 510540）

近十多年來(lái)，燈具[1，2]行業(yè)發(fā)展迅速，各種功能不同的產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，對(duì)涉及的相關(guān)材料也提出了更高的要求。

膠粘劑作為燈具行業(yè)中不可或缺的材料之一，同樣也要適應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈下游市場(chǎng)提出的越來(lái)越高的技術(shù)要求。燈具用膠粘劑除了常規(guī)的粘接性能、導(dǎo)熱性能、絕緣性能和耐高低溫性能等要求外，由于現(xiàn)在應(yīng)用環(huán)境的變化，也要求燈具用膠粘劑同時(shí)兼具耐高溫高濕的性能。

有機(jī)硅膠粘劑[3～7]具有優(yōu)異的耐高低溫、耐老化、介電性能和低腐蝕等性能，通過(guò)添加偶聯(lián)劑，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大多數(shù)材料的良好粘接。目前市面上有機(jī)硅膠粘劑主要有脫酮肟型、脫醇型、脫醋酸型、脫丙酮型和脫酰氨型等類型，而出于環(huán)保方面的要求，適用于燈具行業(yè)的主要為脫醇型有機(jī)硅膠粘劑，應(yīng)用在燈殼粘接、燈條固定和電子元器件粘接密封等方面。

但是，現(xiàn)有的脫醇型有機(jī)硅膠粘劑在燈具粘接密封應(yīng)用中，大部分產(chǎn)品在高溫高濕條件下都會(huì)出現(xiàn)黃變、強(qiáng)度大幅下降甚至粉化、脆化以及電性能下降等缺點(diǎn)。因此，針對(duì)不斷變化的應(yīng)用環(huán)境及客戶要求，研發(fā)出一種具有耐高溫高濕的燈具用有機(jī)硅膠粘劑極為必要。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷（107膠，黏度為20 000 mPa·s），工業(yè)級(jí)，道康寧（張家港）投資有限公司；甲基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷（羥基清除劑），工業(yè)級(jí)，濟(jì)南宏嘉化工有限公司；氧化鋁，工業(yè)級(jí)，鄭州市三禾新材料有限公司；超細(xì)納米活性碳酸鈣，工業(yè)級(jí)，廣西華納新材料有限公司；2,2'-亞甲基雙（4,6-二叔丁基苯基）異辛烷氧基亞磷酸酯（抗黃變劑）、有機(jī)鈦催化劑（鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯、鈦酸四叔丁酯復(fù)合物），工業(yè)級(jí)，廣州鑫冠化工科技有限公司。

1.2 儀器及設(shè)備

NHZ-2000L型捏合機(jī)，佛山市金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司；XJB-2000L型行星攪拌機(jī)，佛山市金銀河機(jī)械設(shè)備有限公司；WDW-1型微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，上海松頓機(jī)械設(shè)備有限公司；LK-7142型耐壓測(cè)試儀，常州市藍(lán)光電子有限公司；CTC256型環(huán)境測(cè)試箱，美墨爾特（上海）貿(mào)易有限公司。

1.3 膠粘劑的制備

將107膠、碳酸鈣和氧化鋁等按一定比例共混，120 ℃捏合3 h，冷卻至室溫，制得基料；將六甲基二硅氮烷、2,2'-亞甲基雙（4,6-二叔丁基苯基）異辛烷氧基亞磷酸酯加入上述制得的基料中，混合均勻；再加入甲基三甲氧基硅烷、有機(jī)鈦催化劑，真空混合均勻，即得有機(jī)硅膠粘劑。

1.4 性能測(cè)試

（1）介電強(qiáng)度：按照GB/T 1695—2005《硫化橡膠工頻擊穿強(qiáng)度耐電壓測(cè)定方法》標(biāo)準(zhǔn)，采用耐壓測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試（25 ℃、50%RH固 化7 d后或85 ℃、85%RH放置7 d后）。

（2）拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率：按照GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，采用微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試（25 ℃、50%RH固化7 d后或85 ℃、85%RH放置7 d后）。

（3）黃變：采用目測(cè)方法進(jìn)行觀察。

2 結(jié)果與討論

2.1 填料比例對(duì)密封膠耐候性能的影響

表1為填料m（碳酸鈣）∶m（氧化鋁）=2∶1、1∶1和1∶2 這3種不同比例配制密封膠的主要機(jī)械性能和電性能耐候處理前后的對(duì)比數(shù)據(jù)。由表1可知：當(dāng)m（碳酸鈣）∶m（氧化鋁）=2∶1時(shí)，常態(tài)下的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和介電強(qiáng)度等性能相對(duì)最佳。因超細(xì)納米碳酸鈣具有較高的表面能，碳酸鈣分子間以及碳酸鈣與密封膠配方體系內(nèi)其他分子間存在較強(qiáng)的作用力，因而具有較好的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率。同時(shí)，碳酸鈣含量較高時(shí)，具有更好的介電強(qiáng)度。

85 ℃、85%RH環(huán)境測(cè)試結(jié)果表明，耐候測(cè)試后的密封膠顏色變得深黃。只是當(dāng)氧化鋁含量較高時(shí)，密封膠耐候測(cè)試后的各種性能保持率較高。由于氧化鋁熱導(dǎo)率大于碳酸鈣，因而，氧化鋁含量較高時(shí)，各種性能保持率較好。當(dāng)m（碳酸鈣）∶m（氧化鋁）=1∶1時(shí)，密封膠綜合性能良好，且具有較好的耐候性能。

表1 不同填料比例對(duì)密封膠耐候性能的影響Tab.1 Effect of weight ratio of filler components on weather tastness of sealant

2.2 羥基清除劑對(duì)密封膠性能的影響

羥基清除劑用量對(duì)密封膠耐候性能的影響如表2所示。由表2可知：當(dāng)加入不同量的六甲基二硅氮烷時(shí)，密封膠性能有明顯差異，六甲基二硅氮烷的加入量為1、2和5 g時(shí)，密封膠的性能接近，說(shuō)明當(dāng)加入量大于1 g時(shí)，性能保持穩(wěn)定。經(jīng)85 ℃、85%RH耐候處理后，六甲基二硅氮烷加入量為1 g時(shí)，具有較好的性能保持率，且膠條變?yōu)槲ⅫS，說(shuō)明六甲基二硅氮烷能夠明顯提高密封膠的耐候性能。故認(rèn)為六甲基二硅氮烷加入量為1 g的密封膠之綜合性能較好，且耐候性能明顯改善。

表2 羥基清除劑用量對(duì)密封膠耐候性能的影響Tab.2 Effect of hydroxyl scavenger amount on weather tastness of sealant

2.3 抗黃變劑用量對(duì)密封膠性能的影響

表3為加入不同量抗黃變劑時(shí)的性能測(cè)試結(jié)果。由表3可知：加入抗黃變劑后，密封膠拉伸強(qiáng)度沒(méi)有明顯變化，斷裂伸長(zhǎng)率變大。隨著抗黃變劑加入量的增加，密封膠性能無(wú)明顯變化。85 ℃、85%RH測(cè)試后，抗黃變劑加入量為0.1 g的密封膠顏色變?yōu)槲ⅫS；當(dāng)抗黃變劑加入量≥0.5 g時(shí)，密封膠性能保持良好，且顏色不發(fā)黃。所以抗黃變劑加入量為0.5 g較適宜，此時(shí)密封膠具有較好的綜合性能且耐候性能良好。

表3 抗黃變劑用量對(duì)密封膠耐候性能的影響Tab.3 Effect of anti-yellowing agent amount on weather tastness of sealant

2.4 催化劑種類對(duì)密封膠耐濕熱性能影響

采用同一有機(jī)硅密封膠作為基礎(chǔ)配方，以不同種類催化劑進(jìn)行制備密封膠，其性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表4 不同催化劑種類密封膠耐候性能的影響Tab.4 Effect of catalyst kind on weather tastness of sealant

由表4可知：采用鈦酸四叔丁酯復(fù)合物作為催化劑所制備的密封膠樣品，其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率以及介電強(qiáng)度明顯優(yōu)于以鈦酸四丁酯和鈦酸異丙酯為催化劑的密封膠樣品。85 ℃、85%RH耐濕熱測(cè)試后，鈦酸四叔丁酯復(fù)合物所制得的密封膠樣品不發(fā)黃，性能保持率良好。

3 結(jié)論

采用α,ω-二羥基聚二甲基苯基硅氧烷（107膠）為基礎(chǔ)聚合物，添加了碳酸鈣、氧化鋁等填料以及硅烷偶聯(lián)劑甲基三甲氧基硅烷等助劑，制備了性能較優(yōu)的耐高溫高濕有機(jī)硅膠粘劑。研究了無(wú)機(jī)填料、羥基清除劑、抗黃變劑和鈦催化劑等對(duì)有機(jī)硅膠粘劑在高溫高濕下的拉伸強(qiáng)度、介電強(qiáng)度和黃變等性能的影響。當(dāng)使用107膠100 g、混合填料[m（碳酸鈣）∶m（氧化鋁）=1∶1]200 g、羥基清除劑1 g、抗黃變劑1 g，交聯(lián)劑5 g和鈦酸四叔丁酯復(fù)合物催化劑1 g時(shí)，制備的燈具用密封膠之拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和介電強(qiáng)度等性能較優(yōu)，且耐候性能良好，經(jīng)85℃、85%RH測(cè)試后，密封膠不發(fā)黃，性能保持良好，適合作為高溫高濕環(huán)境中燈具用密封膠。

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