CN104356653A

CN104356653A - 一种挤出成型用led软灯条有机硅组合物

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Publication number: CN104356653A
Application number: CN201410548964.XA
Authority: CN
Inventors: 文仁光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2015-02-18

Abstract

本发明涉及LED灯的周边产品，具体涉及一种挤出成型用LED软灯条有机硅组合物。本发明用来包覆LED灯。本发明为解决现有技术中的防水差和效率低的问题，提供一种新型的有机硅组合物，其组成为：（1）乙烯基聚甲基硅氧烷，并且其分子中硅原子上至少连接有两个烯烃基；（2）有机氢硅烷或聚有机氢硅氧烷，并且其分子中硅原子上至少连接有两个以上氢原子；（3）加成反应催化剂；（4）气相法白炭黑；（5）粘接助剂。本发明的有机硅组合物固化成透明的产物，具有耐热、耐色变性能，非常适合用于LED软灯条的包覆。

Description

一种挤出成型用LED软灯条有机硅组合物

技术领域

本发明涉及LED灯的周边产品，具体涉及一种挤出成型用LED软灯条有机硅组合物。

背景技术

目前传统的LED软灯条(或称软灯带)的生产技术是：在前段LED表贴灯与柔性线路板贴片焊接组装完成形成裸板后，再在LED灯及线路板表面滴盖一层双组分透明环氧树脂胶、或一层单组分(或双组分)的硅胶、再或者一层双组分的聚氨酯胶，在加热或室温自然固化的条件下在灯条正面形成保护层，从而达成LED软灯条可以在户外使用的目的。

但上述的传统LED软灯条生产技术存在以下不足：

一：环氧树脂类灯条：由于环氧树脂本身的耐候性不好，环氧树脂灯条胶在使用过程中容易出现变黄，龟裂，低温脆化等缺陷；

二：聚氨酯类灯条：其耐候性虽比环氧树脂有提高，但对于高端要求使用寿命的，其户外耐候性仍然不能与LED灯的寿命匹配；且其在固化时放出副产物对使用环境造成污染，以及危害操作者身体；

三：单组分或双组分RTV硅胶：虽然户外耐候寿命没有问题，但因为LED灯条的特殊要求，其在透明度与强度上面很难兼顾，同时满足前述两个要求；

四：以上三类材料，均存在因为固化时间长的缺点而导致灯条生产不能实现高效率自动化生产，严重制约了LED软灯条行业的发展。

五:上述三类材料的软灯条,使用滴胶方式生产的,其防水性能只能达到IP65等级。

发明内容

为了克服现有技术在防水和效率上的不足，本发明提供一种新的挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，所述有机硅组合物包括如下组分:

(1)乙烯基聚甲基硅氧烷，并且其分子中硅原子上至少连接有两个烯烃基；

(2)有机氢硅烷或聚有机氢硅氧烷，并且其分子中硅原子上至少连接有两个以上氢原子；

(3)加成反应催化剂；

(4)气相法白炭黑；

(5)粘接助剂。

其中：乙烯基聚甲基硅氧烷所占比例为50％-90％，最佳比例为50％-70％；聚有机氢硅氧烷所占比例为1％-6％，最佳比例为2％-5％；加成反应催化剂所占比例为0.01％-0.05％，最佳比例为0.02％-0.04％；气相法白炭黑所占比例为10％-30％，最佳比例为15％-25％；粘接助剂所占比例为1％-4％，最佳比例为2％-3％。

作为优选方案，所述(1)乙烯基聚甲基硅氧烷的平均结构式为R’Me₂SiO(R’MeSiO)_nSiMe₂R’，其中Me为甲基，其中R’是甲基、乙烯基或其它单价烃基基团，在所有的R’基团中，烯基占0.2％～20％的摩尔百分比；n为≥100的整数。

另一优选方案是，所述(2)有机氢硅烷或聚有机氢硅氧烷，其平均结构式为R’’Me₂SiO(R’’MeSiO)_nSiMe₂R’’，其中，Me为甲基，其中R’’是甲基、氢基或其它单价烃基基团，在所有的R’’基团中，氢基占0.2％～80％的摩尔百分比；n为≥10的整数；

另一优选方案是，所述的乙烯基聚甲基硅氧烷中乙烯基含量不小于0.2％摩尔百分比。

另一优选方案是，所述的有机硅聚硅氧烷中氢基含量不小于0.2％摩尔百分比。

另一优选方案是，所述加成反应催化剂为铂黑、氯化铂、氯铂酸、氯铂酸与一元醇的反应产物、氯铂酸与烯烃的络合物、双乙酰乙酸铂、钯催化剂或铑催化剂。

另一优选方案是，所述气相法白炭黑,其BET比表面积大于50M²/g。

本发明的固化产物具有很好的耐热、耐色变性能，在光学性能及力学性能上均完全满足LED软灯条的要求；而且可通过挤出设备，包裹在LED线路板上面，通过烘道即时固化，实现了LED灯条的高效率自动化生产，使得LED软灯条的户外性能大幅度提升，防水等级达到IP68，综合生产成本大幅度下降，为LED软灯条产品在人们日常生活和工作中的应用起到巨大的推动作用。

具体实施方式：

以下提供本发明的优选实施方式，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。

首选的加成固化有机硅组合物的具体实例包含如下关键组分：

(A)按重量计100份液态或固态聚有机硅氧烷，其平均结构式为(1)：

R’Me₂SiO(R’MeSiO)_nSi Me₂R’············(1)

Me为甲基，其中R’是甲基、乙烯基或其它单价烃基基团，在所有的R’基团中，0.2～20的摩尔百分比是烯基。n为正整数，n≥100；乙烯基聚甲基硅氧烷25℃时的粘度至少为10Pa·s。

(B)按重量计2～100份聚有机含氢硅氧烷，每个分子至少有两个SiH键，平均结构式为

R’’Me₂SiO(R’’MeSiO)_nSi Me₂R’’············(2)

Me为甲基，其中R’’是甲基、氢基或其它单价烃基基团，在所有的R’’基团中，0.2～80的摩尔百分比是氢基。n为正整数，n≥10；含氢聚甲基硅氧烷25℃时的粘度至少为50mPa·s。

(C)催化剂量的加成反应催化剂。

(D)用于补强作用的气相法白炭黑。

(E)：一种增加硅胶组合物与灯条表面的粘接的助剂。

实施例采用的是加热固化型的有机硅组合物，因为它可以在短时间内固化，提高生产效率。

(A)组分选择液态或固态的聚有机聚硅氧烷，有着直链的结构，25℃时的粘度至少为10Pa·s，平均结构式如下：

R’Me₂SiO(R’MeSiO)_nSi Me₂R’············(1)

其中Me为甲基，R’是甲基、乙烯基或其它单价烃基，在所有的R’基团中，0.1～20的摩尔百分比是烯基。n为正整数，n≥100；聚硅氧烷25℃时的粘度至少为10Pa·s。

在公式(1)中，与硅原子键接的，含取代基或无取代基的单价烃基由R 表示，一般为1～12碳原子的烃基，而1～6个碳原子更好。例如，烷基：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、环己基、辛基、壬基、癸基；芳基：苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基；芳烷基：苯甲基、苯乙基、苯丙基；烯基：乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯、己烯、环己烯、辛烯；在上述基团中那些含取代基的基团，部分或全部氢原子被以下基团所取代：

卤素原子(氟、溴、氯)，氰基或类似的基团如卤代烷基，包括氯甲基、氯丙基、溴乙基、氰乙基。

至少两个以上R基团为烯基，2～10个碳原子较佳，2～5个碳原子更好。烯基含量的摩尔百分比为0.01～20，0.1～10较佳，更好的选择是，相对于所有的基团(含取代基的或无取代基的单价烃基)，摩尔百分比为1～5。

用作基料聚合物的硅橡胶是液体或固体有机聚硅氧烷。分子量在20万以上较佳，40万以上更好，60万以上最好。

(B)组分是一种有机氢硅烷或有机氢聚硅氧烷，用作交联剂，通过引发与(A)组分中的烯基的硅氢化反应，使复合物固化。(B)组分用有机氢聚硅氧烷，有着至少两个，特殊情况下至少三个SiH键，如下平均结构式所示(2)：

R’’Me₂SiO(R’’MeSiO)_nSi Me₂R’’············(2)

Me为甲基，其中R’’是甲基、氢基或其它单价烃基基团，在所有的R’’基团中，0.1～80的摩尔百分比是氢基。n为正整数，n≥10；聚硅氧烷25℃时的粘度至少为5mPa·s。

单价烃基R’的例子等同于公式(1)给出的R的实例，但不包括不饱和脂肪族烃基。

有机氢硅烷或有机氢聚硅氧烷：

(CH₃)SIH₃,(CH₃)₂SIH₂,(C₆H₅)SIH₃1，1，3，3-四甲基二硅氧烷，1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷，三甲基甲硅烷氧基双封端的甲基氢聚硅氧烷，三甲基甲硅烷氧基双封端的甲基氢聚硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物，二甲基氢甲硅烷氧基双封端的二甲基聚硅氧烷，二甲基氢甲硅烷氧基双封端的甲基氢聚硅氧烷二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物，三甲基甲硅烷氧基双封端的甲基氢硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物，三甲基甲硅烷氧基双封端的甲基氢硅氧烷-二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物，由(CH₃)₂HSiO_1/2单体,SiO_4/2单体组成的共聚物，由(CH₃)₂HSiO_1/2单体,SiO_4/2单体，(C₆H₅)SiO_3/2单体组成的共聚物。

有机氢聚硅氧烷的分子结构可以是直链，枝状，环状或三维网状结构。每个分子的硅原子数，即聚合度介于10～1000之间较佳，5～300更好。

有机氢聚硅氧烷在25℃下的粘度应为1000mPa·s，1～500mPa·s更好，5～200最好。相应地，(B)组分有机氢硅烷和/或有机氢聚硅氧烷的用量应使得(B)组分中连接硅原子的氢原子(即SiH基团)与(A)组分(可选的含有烯基的有机聚二硅氧烷的组合物)中与硅原子连接的烯基的比率介于0.5～5mol/mol范围内，0.8～3较好，1～2最好。

(C)组分是加成反应催化剂，可以促进(A)组分中的烯基与(B)组分中SiH基团之间的硅氢化加成反应。典型的加成反应催化剂有铂族金属催化剂，包含铂催化剂如铂黑、氯化铂、氯铂酸、氯铂酸与一元醇的反应产物、氯铂酸与烯烃的络合物、双乙酰乙酸铂、钯催化剂，以及铑催化剂。加成反应催化剂的催化剂量为1～500ppm时较好，特别地，对于铂族金属催化剂，2～50ppm更好。(基于A、B组分的总重)。

(D)组份为气相法白炭黑，主要起补强作用，可用比表面积50-1000M²/g的，100-800M²/g的更好，300-600M²/g的最好。

(E)组份为一种增加粘接的助剂，或以底涂形式或以直接添加入胶里的形式出现。一般含有一些极性基团，比如羟基，醚键，环氧，酰氧，烷氧基团等。

除了上述的A、B、C、D、E五种组分，在不妨碍原设计目标实现的范围内，本发明的复合物可以更进一步添加其他可选的组分。合适的可选组分有：加成反应抑制剂，用于调节固化时间和确定操作时间；硬度、粘度调节剂，例如，无活性直链有机聚硅氧烷，和直链或环状低分子量，2～10个硅原子的有机聚硅氧烷，还有如上所述含有烯基官能团的、含有或没有苯基的直链有机聚二硅氧烷，如聚二甲基硅氧烷。

只要透明度不受损害，可以添加无机填料，如果需要的话，也可以混合进染料、色素、阻燃、耐热等填料，以及抗老化剂等等。

该有机硅组合物可以在任何需要的环境下固化，但较合适的固化条件是加热至120～180℃，5～30分钟。

本发明的有机硅组合物用于LED上作密封保护、防水功能，可固化成透明的有耐热性和抗色变性的产品。

实施例1

取200克40万分子量乙烯基封端生胶与15克300M²/g的气相法白碳黑先在混练机中开炼成混炼胶，然后继续加入1.5克含氢量1克的含氢硅油，3克含氢量0.1的端氢硅油，0.1克1-乙炔基环己醇，添加适量铂催化剂，直至铂元素的重量比率为10ppm，混炼好后直接放入挤出成型设备中，然后150度固化10分钟。得样本1。

实施例2

取200克60万分子量乙烯基封端生胶与10克300M²/g的气相法白碳黑先在混练机中开炼成混炼胶，然后继续加入3克含氢量0.75的含氢硅油，0.1克1-乙炔基环己醇，添加适量铂催化剂，直至铂元素的重量比率为6ppm，混炼好后直接放入挤出成型设备中，然后150度固化10分钟。得样本2。

实施例3

取200克60万分子量端侧乙烯基生胶与15克300M²/g的气相法白碳黑先在混练机中开炼成混炼胶，然后继续加入2克含氢量0.75的含氢硅油，4克含氢量0.1的端氢硅油，0.05克1-乙炔基环己醇，添加适量铂催化剂，直至铂元素的重量比率为4ppm，混炼好后直接放入挤出成型设备中，然后150度固化10分钟。得样本3。

实施例4对比实验一

将一份市面有售，通常用于灯条LED的透明环氧树脂材料滴胶于软灯条表面，于80℃下固化2小时，得到样本4。

实施例5对比实验二

将一份市面有售，缩合型单组份软灯条胶滴胶于灯条表面，在室温固化24小时，得样本5。

样本1－5各项性能检测结果见下表：

属性参数	样本1	样本2	样本3	样本4	样本5
						硬度(邵A)	70	68	75	75	15
抗拉强度(Mpa)	3.7	4.0	3.8	1.5	0.5
						撕裂强度(Mpa)	1.8	1.6	1.7	0.6	0.2
透明度(％)	91	93	91	94	95
						防水等级	IP68	IP68	IP68	IP65	IP65

可见，本发明的产品在抗拉强度和防水等级方面明显优于现有的市面产品。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，其特征是，所述有机硅组合物包括如下组分:

(3)加成反应催化剂；

(4)气相法白炭黑；

(5)粘接助剂。

2.根据权利要求1所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，其特征是，所述(1)乙烯基聚甲基硅氧烷的平均结构式为R’Me₂SiO(R’MeSiO)_nSi Me₂ R’，其中Me为甲基，其中R’是甲基、乙烯基或其它单价烃基基团，在所有的R’基团中，烯基占0.2％～20％的摩尔百分比；n为≥100的整数。

3.根据权利要求1所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，其特征是，所述(2)有机氢硅烷或聚有机氢硅氧烷，其平均结构式为R’’Me₂SiO(R’’MeSiO)_nSi Me₂ R’’，其中，Me为甲基，其中R’’是甲基、氢基或其它单价烃基基团，在所有的R’’基团中，氢基占0.2％～80％的摩尔百分比；n为≥10的整数。

4.根据权利要求1所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，其特征是，所述的乙烯基聚甲基硅氧烷中乙烯基含量不小于0.2％摩尔百分比。

5.根据权利要求1所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，其特征是，所述的有机硅聚硅氧烷中氢基含量不小于0.2％摩尔百分比。

6.根据权利要求1所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，其特征是，所述加成反应催化剂为铂黑、氯化铂、氯铂酸、氯铂酸与一元醇的反应产物、氯铂酸与烯烃的络合物、双乙酰乙酸铂、钯催化剂或铑催化剂。

7.根据权利要求1所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，其特征是，所述气相法白炭黑,其BET比表面积大于50M²/g。

8.根据权利要求1至7任意一项权利要求所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，其特征是，所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物中各组分的质量百分比为：乙烯基聚甲基硅氧烷50％-90％；聚有机氢硅氧烷或聚有机氢硅氧烷1％-6％，加成反应催化剂0.01％-0.05％；气相法白炭黑所占比例为10％-30％；粘接助剂所占比例为1％-4％。

9.根据权利要求8所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物，其特征是，所述挤出成型用LED软灯条有机硅组合物中各组分的质量百分比为：乙烯基聚甲基硅氧烷50％-70％；聚有机氢硅氧烷2％-5％；加成反应催化剂所占比例0.02％-0.04％；气相法白炭黑15％-25％；粘接助剂2％-3％。