CN102010588B

CN102010588B - 一种低粘度聚氨酯灌封料及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN102010588B
Application number: CN 201010529642
Authority: CN
Inventors: 石雅琳; 王焱; 韦永继; 姚庆伦; 张永; 苏丽丽; 潘洪波
Original assignee: LIMING CHEMICAL INST
Current assignee: Liming Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-10-25
Also published as: CN102010588A

Abstract

本发明公开了一种低粘度聚氨酯灌封料及其制备方法和用途。以质量分数计含有以下组成：A组分由60％～80％的蓖麻油、0％～20％的聚醚多元醇、10％～20％的阻燃剂、3％～4％的偶联剂、0.1％～1％的触变剂以及0.01％～0.1％的催化剂组成，A组分物料粘度为100～400mPa.s；B组分由50％～70％的多异氰酸酯和30％～50％的增塑剂组成，B组分物料粘度为30～100mPa.s。A，B组分分别脱除水分后按质量比50∶100混合均匀，常温固化后，材料透明、阻燃，具有良好绝缘性、防潮性、力学性能。适合洗衣机、洗碗机、水表等高湿环境下使用的线路板或屏幕的灌封保护。

Description

一种低粘度聚氨酯灌封料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及电子元件密封用聚氨酯灌封料及制备方法。

背景技术

聚氨酯弹性体因其绝缘性良好、吸水率低、吸震性好、对金属等材料粘合牢固、无腐蚀作用，而且固化前粘度低、流动性好、不含溶剂、操作方便、不易产生气泡、能在常温下操作和迅速固化，是理想的电子灌封材料。在电子元件使用过程中，它在受热后和电子元件一起膨胀，冷却时和电子元件一起收缩，不会在绝缘界面形成间隙，起到绝缘、防水、防尘、防震和固定作用，保证电子元件和电器设备正常运行。

常用的聚氨酯灌封材料从原料上主要分为端羟基聚丁二烯(HTPB)型(丁羟型)和蓖麻油型，其中丁羟型是以端羟基聚丁二烯多元醇作为主要原料，该类灌封材料具有吸水率低、绝缘性好、耐低温性能佳的特性，但灌封材料的粘度较大，一般在25℃时，粘度在2000mPa·s以上，而且价格较高，灌装结构较复杂的器件时灌封工艺复杂。蓖麻油型的灌封材料价格低、粘度小，一般在25℃时粘度在1000Pa·s以下，适合于线路板、液晶屏等电子器件的灌封。

CN101210167A公开了一种双组分灌封料：A组分由60％～80％的HTPB、10％～25％的稀释剂、5％～15％的炭黑组成，B组分由80％～95％的液化MDI、5％～20％催化剂组成。是一种不透明的灌封材料，不利于对所包封材料进行检查和维修。

CN101096583A公开了一种双组分灌封材料，A组分由20％～50％的HTPB、25％～60％的蓖麻油、10％～40％的增塑剂和1％～5％催化剂组成，B组分20％～50％的异氰酸酯和10％～40％的增塑剂组成。该种材料在潮湿环境下体积电阻率可达到10¹³。但以HTPB作为主要成分使得物料的粘度增加，不利于灌封。

CN101397362A公开了一种在湿热环境下有良好绝缘性、阻燃性的聚氨酯材料。由HTPB、聚异氰酸酯、增塑剂、沸石组成的分散液。其固化物在湿热条件下的体积电阻率＞10¹⁰。由于体系里加入了固体填料，会对体系的粘度及操作性带来损害，而且其体积电阻率仅有10¹⁰Ω·cm。

CN1730553A公开了一种由蓖麻油和液化MDI组分用于线路板的绝缘防霉聚氨酯胶，这种胶透明性较差而且不具备阻燃功效。

CN1408769A公开了一种添加了金属氢氧化物、氧化物或金属碳酸盐的聚氨酯灌封胶，由于固体物料的加入，带来诸如沉降、难以混合均匀等难题。

以上材料均不适合洗衣机、洗碗机、水表等高湿环境下使用的线路板或屏幕的灌封保护。这些应用领域要求浇注物料粘度低，同时固化后产品要透明、阻燃，尤其在高湿的环境下仍保有良好的绝缘性和低吸水性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于电子元件灌封的低粘度灌封料。该灌封料固化后透明、阻燃、绝缘性好、吸水率低，适用于高湿环境下使用。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种该灌封料的制备方法。

本发明要解决的第三个技术问题是介绍该灌封料的应用。

本发明采用一步法，以蓖麻油为主要原料，添加适当的偶联剂、阻燃剂制备聚氨酯材料。

本发明提供的聚氨酯灌封料是双组分，以质量分数计含有以下组成：

A组分由60％～80％的蓖麻油、0％～20％的聚醚多元醇、10％～20％的阻燃剂、3％～4％的偶联剂、0.1％～1％的触变剂以及0.01％～0.1％的催化剂组成；B组分由50％～70％的多异氰酸酯和30％～50％的增塑剂组成。

A组分物料粘度为100～400mPa.s(25℃)，B组分物料粘度为30～100mPa.s(25℃)。

蓖麻油的羟值一般为163～170mgKOH/g，优选163mgKOH/g。

本发明所用的原料都是本领域常用的。

所述的聚醚多元醇为常用的二元醇或三元醇，可以选自聚氧化丙烯二醇(Mn＝1000～2000)、聚氧化丙烯三醇(Mn＝1000～3000)中的一种或多种，优选聚氧化丙烯三醇(Mn＝1000～3000)，最优选Mn＝3000。

所述阻燃剂能在体系中均匀分散即可，可以为卤代磷酸酯或磷酸酯等，优选三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三(二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)、甲基磷酸二甲酯(DMMP)或乙基磷酸二乙酯(DEEP)，最优选甲基磷酸二甲酯(DMMP)。

所述的偶联剂如钛酸酯类或硅烷类等，优选硅烷类偶联剂，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷；最优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)。

触变剂优选气相白炭黑。

催化剂可为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡等，最优选辛酸亚锡。

其中所述的多异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、液化MDI(L-MDI)等中的一种或多种，优选二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，最优选4，4’-MDI(50％)与2，4’-MDI(50％)混合物(M50)。

所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类、脂肪族二酸酯类或磷酸酯类等中的一种或多种，优选邻苯二甲酸酯类，最优选邻苯二甲酸二辛脂(DOP)。

本发明聚氨酯灌封料使用时将A，B组分按质量比50∶100混合均匀，必要时抽真空脱泡，然后浇注于电子元件周围，常温固化即可，所得材料透明，硬度为邵氏30～40A，抗张强度≥1.0MPa，伸长率≥80％，体积电阻率≥10¹³Ω·cm，介电强度≥20KV/mm，吸水率≤0.14％，在水中浸泡一天体积电阻率仍然≥10¹³Ω·cm，阻燃性达到国标FV-0级。

本发明的聚氨酯灌封材料可由以下方法制备：

A组分制备：

将蓖麻油、聚醚多元醇、阻燃剂加入反应釜中，80℃～100℃抽真空脱水3～4h，降温至60℃～70℃，加入催化剂、偶联剂和触变剂，搅匀，脱除汽泡，出料。

B组分制备：

将增塑剂在80℃～100℃抽真空脱水，使其水含量＜0.05％，在20℃～30℃与多异氰酸酯一起混合脱泡0.5～1h，出料。

本发明通过使用偶联剂，在物料固化后，偶联剂与吸附在固化物表面的水分子发生反应，在固化物表面生成一层网状疏水膜。从而降低了固化物的吸水率，使其在高湿的环境下仍能保持吸水率≤0.14％。

本发明提供的灌封料粘度低，气泡少，可常温固化，固化时间根据催化剂用量的不同可调，易于操作。固化后材料透明、阻燃，具有良好绝缘性、防潮性、力学性能。适合洗衣机、洗碗机、水表等高湿环境下使用的线路板或屏幕的灌封保护。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明，不限于本发明。

实施例1：

A组分：将80kg蓖麻油(羟值＝163mgKOH/g)、17kg甲基磷酸二甲酯(DMMP)加入反应釜中，100℃、-0.098MPa抽真空脱水3h，降温至60℃，加入2kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，100g气相白炭黑，100g辛酸亚锡，搅匀，脱除汽泡，出料。

B组分：将50kg2，4’-MDI含量为50％的纯MDI、50kg邻苯二甲酸二辛脂(DOP)在30℃搅匀，脱除汽泡，出料。

称取50kgA与100kg B组分混合搅拌均匀，常温固化7天，测试其性能如下：

硬度：邵氏30A

抗张强度：1.0MPa

体积电阻率：1.4×10¹³Ω·cm

介电强度：20KV/mm

吸水率：0.14％

阻燃性：FV-0级

该物料经在洗衣机、洗碗机的线路板灌封应用，满足使用要求。

实施例2：

A组分：将60kg蓖麻油(羟值＝163mgKOH/g)、20kg聚氧化丙烯三醇(分子量为3000)，15kg乙基磷酸二乙酯(DEEP)加入反应釜中，100℃、-0.098MPa抽真空脱水3h，降温至60℃，加入4kgγ-氨丙基三甲氧基硅烷，1kg气相白炭黑，10g二月桂酸二丁基锡，搅匀，脱除汽泡，出料。

B组分：将70kgTDI、30kg邻苯二甲酸二辛脂(DOP)在30℃搅匀，脱除汽泡，出料。

称取50kgA与100kg B组分混合搅拌均匀，常温固化7天，其性能如下：

硬度：邵氏40A

抗张强度：1.2MPa

体积电阻率：1.5×10¹³Ω·cm

介电强度：20KV/mm

吸水率：0.13％

阻燃性：FV-0级

该物料经水表屏幕灌封应用，满足使用要求。

实施例3：

A组分：将70kg蓖麻油(羟值＝170mgKOH/g)、6kg聚氧化丙烯三醇(分子量为3000)，20kg三(二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)加入反应釜中，100℃、-0.098MPa抽真空脱水3h，降温至60℃，加入3.5kgγ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，500g气相白炭黑，100g辛酸亚锡，搅匀，脱除汽泡，出料。

B组分：将60kg液化MDI、40kg邻苯二甲酸二辛脂(DOP)在30℃搅匀，脱除汽泡，出料。

称取50kgA与100kg B组分混合搅拌均匀，常温固化7天，性能如下：

硬度：邵氏36A

抗张强度：1.1MPa

体积电阻率：1.4×10¹³Ω·cm

介电强度：20KV/mm

吸水率：0.14％

阻燃性：FV0

Claims

1.一种低粘度聚氨酯灌封料，以质量分数计由以下组成：

A组分由60％～80％的蓖麻油、0％～20％的聚醚多元醇、10％～20％的阻燃剂、3％～4％的偶联剂、0.1％～1％的触变剂以及0.01％～0.1％的催化剂组成；B组分由50％～70％的多异氰酸酯和30％～50％的增塑剂组成；

A组分物料粘度为100～400mPa.s，B组分物料粘度为30～100mPa.s；

A组分与B组分质量比为50∶100。

2.按照权利要求1所述的低粘度聚氨酯灌封料，其特征是所述的聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇中的一种或多种；阻燃剂为卤代磷酸酯或磷酸酯；偶联剂为钛酸酯或硅烷；催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡；多异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；增塑剂为邻苯二甲酸酯、脂肪族二酸酯或磷酸酯中的一种或多种。

3.按照权利要求2所述的低粘度聚氨酯灌封料，其特征是蓖麻油的羟值为163～170mgKOH/g；聚氧化丙烯二醇的Mn为1000～2000、聚氧化丙烯三醇的Mn为1000～3000；阻燃剂为三(2-氯丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(二氯丙基)磷酸酯、甲基磷酸二甲酯(DMMP)或乙基磷酸二乙酯；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷；触变剂气相白炭黑；催化剂为辛酸亚锡；多异氰酸酯是二苯基甲烷二异氰酸酯；增塑剂为邻苯二甲酸酯。

4.按照权利要求3所述的低粘度聚氨酯灌封料，其特征是聚醚多元醇为Mn为3000的聚氧化丙烯三醇；阻燃剂为甲基磷酸二甲酯；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；多异氰酸酯是50％的4，4’-MDI与50％的2，4’-MDI的混合物；增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂。

5.按照权利要求1-4之一所述的低粘度聚氨酯灌封料，将A，B组分按质量比50∶100混合均匀，常温固化后，所得材料透明，硬度为邵氏30～40A，抗张强度≥1.0MPa，伸长率≥80％，体积电阻率≥10¹³Ω·cm，介电强度≥20KV/mm，吸水率≤0.14％，在水中浸泡一天体积电阻率仍然≥10¹³Ω·cm，阻燃性达到国标FV-0级。

6.一种权利要求5所述的低粘度聚氨酯灌封料的制备方法，含有以下步骤：

A组分制备：

将蓖麻油、聚醚多元醇、阻燃剂加入反应釜中，80℃～100℃抽真空脱水3～4h，降温至60℃～70℃，加入催化剂和偶联剂，搅匀，脱除汽泡，出料；

B组分制备：

7.一种权利要求5所述的低粘度聚氨酯灌封料在高湿环境下的应用。

8.一种权利要求7所述的低粘度聚氨酯灌封料在洗衣机、洗碗机或水表的线路板或屏幕的灌封保护的应用。