CN104513645A

CN104513645A - 低透湿率单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂及制备方法

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Publication number: CN104513645A
Application number: CN201410787183.6A
Authority: CN
Inventors: 王德波; 苏丹; 王瑶; 肖明
Original assignee: SUZHOU TIANSHAN NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Fule Suzhou New Material Co ltd
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: CN104513645B

Abstract

一种单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂及制备方法，该密封剂各组分按重量计为：α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，氢基硅烷 3-8份，铂催化剂0.5-3份，二甲基硅油3-10份，硅烷改性聚异丁烯 10-30份，交联剂 3-8份，硅烷偶联剂1-5份，补强填料50-150份，催化剂1-5份。本发明与常规单组份脱醇型室温硫化硅橡胶相比，该密封剂具有改进的密封性能，透湿率低，可有效防止水汽侵入对密封部件的损害。

Description

低透湿率单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种密封剂及其制备方法, 特别涉及一种具有低透湿率的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂及其制备方法。

背景技术

单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂是指以有机硅树脂为基体树脂，配以脱醇型交联剂、填料、催化剂等组分混合而成，可在室温条件下固化的密封剂，由于具有可室温固化、耐温范围广、耐候性良好、绝缘性能优异等优点，在建筑、汽车、电子等行业得到广泛的应用。同时由于其固化释放的是醇类小分子，与脱酮肟、脱酸等类型相比，具有气味小无腐蚀的优点，尤其适合于要求比较严格的电子产品，已成为电子行业应用最多的单组份硅橡胶密封剂产品。

在电子产品的使用过程中，温湿度对其寿命的影响最为显著，根据统计，在环境因素造成电子产品故障的比例中，温湿度占了高达60%，远高于其他因素。湿气所引起的故障原因包括水汽渗入、聚合物材料解聚、聚合物结合能力下降、腐蚀、空洞、线焊点脱开、引线间漏电、芯片与芯片粘片层脱开、焊盘腐蚀、金属化或引线间短路等。为了避免受外界温湿度的影响，电子产品普遍采用密封材料进行密封保护，其中单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂由于环保性、绝缘性、操作方便等优点，广泛应用于电子行业的密封。但一般的硅橡胶密封剂透湿率在70～150g/m²·d(1mm)之间，对水汽的阻隔效果不足，难以对密封部位形成严密的防护，虽然在实际应用中可以通过增加密封层厚度、改良工艺设计来减少水汽的浸入，但会带来固化时间延长以及成本增加的问题。

此外，在电子产品的检测中，为了评估温湿度对电子产品的损害，普遍采用高温高湿试验如：40℃/90%RH、60℃/95%RH、90℃/90%RH等，某些电子产品为了测试对更严苛环境的耐受性以及缩短试验时间，还会进行高压蒸煮试验。常规的脱醇型室温硫化硅橡胶在较低的温湿度下表现良好，老化后性能变化不大，但随着测试温湿度的上升，产品会发生严重的老化降解，导致密封剂从被粘材料上脱落，密封性能急剧下降，造成密封产品在90℃/90%RH、高压蒸煮试验中测试失败。

发明内容

本发明的目的是针对脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂水汽透过率低、耐高温高湿性能差的问题，提供一种新型的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂及其制备方法，该密封剂具有较低的透湿率，可有效阻隔湿气的渗透，保护密封部件不受水汽的损害，此外密封剂还具有卓越的耐高温高湿性能，在高温高湿以及高压蒸煮老化后仍具有良好的密封性能，保证密封部件在极端环境下的正常工作。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：一种单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，该密封剂按重量份计由以下组分组成：

A. α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份；

B. 氢基硅烷 3-8份；

C. 铂催化剂0.5-3份；

D. 二甲基硅油 3-10份；

E. 硅烷改性聚异丁烯 10-30份；

F. 交联剂 3-8份；

G. 硅烷偶联剂1-5份；

H. 补强填料50-150份；

I. 催化剂1-5份。

所述的 A组分为α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，其分子结构式为

CH2=CH-Si(CH3)2O [(CH3)2SiO]n(CH3)2Si-CH=CH2，粘度为5000-50000mpa·s。

所述B组分为氢基硅烷，选用氢基三甲氧基硅烷和氢基三乙氧基硅烷中至少一种。

所述C组分为铂催化剂，是氯铂酸的乙烯基硅氧烷螯合物、氯铂酸的异丙醇溶液、氯铂酸的四氢呋喃溶液或氯铂酸的邻苯二甲酸二乙酯溶液中至少一种或几种的组合。

所述的D组分为二甲基硅油，其分子结构式为 (CH3)3SiO[(CH3)2SiO]n Si(CH3)3，粘度为100-1000mpa·s。

所述的E组分硅烷改性聚异丁烯树脂为已商品化的产品，分子量为500-100000。

所述的F组分为交联剂，选用甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。

所述的G组分为氨基类硅烷偶联剂、环氧类硅烷偶联剂、巯基类硅烷偶联剂、异氰酸酯类硅烷偶联剂等中的一种或多种偶联剂的反应物。

所述的H组分为补强填料，选用沉淀白炭黑、气相白炭黑、碳酸钙、硅微粉、白刚玉中至少一种或几种填料的组合。

所述的I组分是湿气固化催化剂，选用有机钛催化剂及其螯合物，如四叔丁基钛酸酯、四异丁基钛酸酯、四异丙基钛酸酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯中至少一种。

所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂的制备方法是：N₂保护下将一定配比的A、B、C加入反应釜中，搅拌均匀后，升温至50℃，在N₂保护下继续搅拌反应4-6小时，然后在-0.09～-0.1MPa真空条件下搅拌30-60分钟除去小分子，降温至40℃以下加入D、E、H组分，在-0.09～-0.1MPa真空条件下搅拌30分钟混合均匀后，依次加入F、G、I组分，在-0.09～-0.1MPa真空条件下分别搅拌30分钟即可制得低透湿率脱醇型硅橡胶密封剂。

本发明的有益效果如下：首先，本发明通过引入硅烷改性聚异丁烯树脂获得低透湿率和良好的耐高温高湿老化性能。聚异丁烯树脂分子链中含有大量对称排列的-C(CH3)2-基团，具有良好的憎水性和水汽阻隔性，加入后可降低水汽的渗透性，但通常的聚异丁烯树脂与有机硅树脂相容性较差，单纯的物理混合会导致相分离，难以形成有效的水汽阻隔层，密封剂无法获得良好稳定的防水汽渗透性能。硅烷改性的聚异丁烯树脂分子链两端含有可湿气固化的反应性官能团，可参与到固化交联反应中，与有机硅分子链形成互穿网络结构，均匀分布在硅橡胶密封剂的固化交联网络中，形成良好的水汽阻隔层，使密封剂的透湿率显著降低。同时，聚异丁烯树脂的非极性碳链结构可抑制高温高湿环境下水汽对密封剂的损害，提高密封剂的耐高温高湿性能。其次，本发明用氢基硅烷将乙烯基聚二甲基硅氧烷封端，生成端基为三烷氧基硅亚乙基的聚二甲基硅氧烷作为基体树脂，与通常使用的羟基封端聚二甲基硅氧烷树脂相比，三烷氧基硅亚乙基的-CH-CH-基团不仅可提高密封剂防水性，还可显著降低密封剂在高温高湿下的水解性，使密封剂具有较低的透湿率和良好的耐高温高湿性能。本发明的这些优点使其能够有效防止水汽侵入对密封部件的损害，可用于对湿气敏感的PCB电路板、LCM、精密仪器、光伏组件等电子产品的密封保护，即使在极端环境下仍能够保持良好的密封性能，保护设备免受外界不良环境的影响。

具体实施方式

实施例1：

选用粘度为10000mpa·s的α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，粘度为100mpa·s的二甲基硅油，分子量为10000的硅烷改性聚异丁烯，氯铂酸的乙烯基硅氧烷螯合物为铂催化剂，具体的组份比例如下：

A. α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份；

B. 氢基三甲氧基硅烷 6份；

C. 铂催化剂1.5份；

D. 二甲基硅油8份；

E. 硅烷改性聚异丁烯 20份；

F. 乙烯基三甲氧基硅烷 5份；

G. 氨丙基三乙氧基硅烷 1.5份；

H. 碳酸钙80份，气相白炭黑10份；

I. 四异丙基钛酸酯2份。

N₂保护下将A、B、C加入反应釜中，搅拌均匀后，升温至50℃，在N₂保护下继续搅拌反应4-6小时，然后在-0.09～-0.1MPa真空条件下搅拌30-60分钟除去小分子，降温至40℃以下加入D、E、H组分，在-0.09～-0.1MPa真空条件下搅拌30分钟混合均匀后，依次加入F、G、I组分，在-0.09～-0.1MPa真空条件下分别搅拌30分钟至均匀无气泡。

实施例2：

选用粘度为5000mpa·s的α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷，粘度为100mpa·s的二甲基硅油，分子量为10000的硅烷改性聚异丁烯，氯铂酸的乙烯基硅氧烷螯合物为铂催化剂，具体的组份比例如下：

A. α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份；

B. 氢基三甲氧基硅烷 6份；

C. 铂催化剂1.5份；

D. 二甲基硅油10份；

E. 硅烷改性聚异丁烯 25份；

F. 乙烯基三甲氧基硅烷 5份；

G. 氨丙基三甲氧基硅烷 1.5份；

H. 碳酸钙80份，气相白炭黑8份；

I. 双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯3份。

对比例：

选用粘度为10000mpa·s的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，粘度为100mpa·s的二甲基硅油，组份比例如下：

A. α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份；

B. 二甲基硅油8份；

C. 乙烯基三甲氧基硅烷 5份；

D. 氨丙基三乙氧基硅烷1.5份；

E. 碳酸钙80份，气相白炭黑10份；

F. 双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯3份。

将A、B、E加入反应釜中，在-0.09～-0.1MPa真空条件下搅拌30分钟，然后依次加入C、D、F组分并在-0.09～-0.1MPa真空条件下分别搅拌30分钟至均匀无气泡。

将实施例与对比例测试透湿率和耐高温高湿性能，结果如下表所示。

其中，透湿率按ASTM F1249-2006标准进行；拉伸强度按GB/T 528-2009进行，粘接性测试方法为：将粘接材料表面用酒精擦拭并晾干后，在材料表面打上厚度为1-2mm的胶条，在23℃，50％RH条件下固化7天将胶条撕开，记录内聚破坏的百分比。

Claims

1.一种单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，其特征是该密封剂按重量份计由以下组分组成：

A．α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷100份；

B．氢基硅烷 3-8份；

C．铂催化剂0.5-3份；

D．二甲基硅油 3-10份；

E．硅烷改性聚异丁烯 10-30份；

F．交联剂 3-8份；

G．硅烷偶联剂1-5份；

H．补强填料50-150份；

I．催化剂1-5份；

CH2=CH-Si(CH3)2O [(CH3)2SiO]n(CH3)2Si-CH=CH2，粘度为5000-50000mpa·s。

2.如权利要求1所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，其特征是所述B组分为氢基硅烷，选用氢基三甲氧基硅烷和氢基三乙氧基硅烷中至少一种。

3.如权利要求1所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，其特征是所述C组分为铂催化剂，是氯铂酸的乙烯基硅氧烷螯合物、氯铂酸的异丙醇溶液、氯铂酸的四氢呋喃溶液或氯铂酸的邻苯二甲酸二乙酯溶液中至少一种或几种的组合。

4.如权利要求1所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，其特征是所述的D组分为二甲基硅油，其分子结构式为 (CH3)3SiO[(CH3)2SiO]n Si(CH3)3，粘度为100-1000mpa·s。

5.如权利要求1所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，其特征是所述的E组分硅烷改性聚异丁烯树脂为已商品化的产品，分子量为500～100000。

6.如权利要求1所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，其特征是所述的F组分为交联剂，选用甲基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。

7.如权利要求1所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，其特征是所述的G组分为氨基类硅烷偶联剂、环氧类硅烷偶联剂、巯基类硅烷偶联剂、异氰酸酯类硅烷偶联剂等中的一种或多种偶联剂的反应物。

8.如权利要求1所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，其特征是所述的H组分为补强填料，选用沉淀白炭黑、气相白炭黑、碳酸钙、硅微粉、白刚玉中至少一种或几种填料的组合。

9.如权利要求1所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂，其特征是所述的I组分是湿气固化催化剂，选用有机钛催化剂及其螯合物，如四叔丁基钛酸酯、四异丁基钛酸酯、四异丙基钛酸酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯中至少一种。

10.一种如权利要求1至9任一项所述的单组份脱醇型室温硫化硅橡胶密封剂的制备方法，其特征是该制备方法的步骤如下：N₂保护下将一定配比的A、B、C加入反应釜中，搅拌均匀后，升温至50℃，在N₂保护下继续搅拌反应4-6小时，然后在-0.09～-0.1MPa真空条件下搅拌30-60分钟除去小分子，降温至40℃以下加入D、E、H组分，在-0.09～-0.1MPa真空条件下搅拌30分钟混合均匀后，依次加入F、G、I组分，在-0.09～-0.1MPa真空条件下分别搅拌30分钟即可制得低透湿率脱醇型硅橡胶密封剂。