CN107083231A - 一种有机硅凝胶组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有机硅凝胶组合物，包括质量百分比为如下含量的组分：端基乙烯基硅油50％～80％、乙烯基MDT树脂5％～30％、端含氢硅油1％～20％、甲基三(二甲基硅氧基)硅烷0.2％～3％、催化剂0.001％～0.005％、抑制剂0.001％～0.005％，该有机硅凝胶组合物具有良好的自粘性、弹性、成模性、耐高温、耐高湿和耐黄变，从而可返工操作性强，耐候性佳，特别适合用作工业控制及车载行业中触摸屏显示器的粘接。本发明还提供了一种有机硅凝胶组合物的制备方法，包括配料、共混、脱泡分装等，该方法操作简单，反应条件温和。

Description

一种有机硅凝胶组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种光学胶及其制备方法，尤其涉及一种液体光学胶及其制备方法。

背景技术

随着电子信息产业和通讯技术的迅猛发展，电子设备不断向着微型化、智能化和高性能化的方向迈进。电子触摸屏(Touch panel，TP)越来越广泛应用于人们生产和生活的各个方面。触摸屏从外到里依次是保护面板、触摸屏、显示屏，需依次通过光学胶进行贴合。

光学胶分为光学胶带(OCA)和液态光学胶(LOCA)。随着触摸屏显示器的无限变薄，要求光学胶带的厚度越来越薄，甚至低于50μm，但是其180°剥离力较小，难以满足使用要求。液晶显示模组和触摸屏保护面板的贴合要求液态光学胶透光率高、收缩率小、耐候性好，且由于其是硬贴合，贴合过程中比较容易产生气泡或者带入灰尘，所以不仅要求其180°剥离力较佳，而且要求具有微粘性便于返工操作。根据所用主体树脂不同，液态光学胶(LOCA)主要分为丙烯酸酯类光学胶、聚氨酯类光学胶、环氧树脂类光学胶、有机硅类光学胶。聚氨酯类光学胶粘结面较为广泛，但是耐湿性明显不足；环氧类光学胶具有较高的粘结强度，但是其固化速率慢、固化不均匀；丙烯酸酯类光学胶固化速度快、毒性低，但是收缩率大(一般>2％)，耐候性差(长期在超过80℃的环境下使用，容易产生黄变现象，影响透光率)、返工操作性差；有机硅类光学胶的收缩率和耐候性较丙烯酸酯类有较大改善，但是仍然存在一定的黄变现象；且不自粘、不能返工修复。

发明内容

为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种不黄变、自粘性的、可返工的透明有机硅凝胶组合物。

本发明提供一种有机硅凝胶组合物，包含如下质量百分含量的组分：端基乙烯基硅油50％～80％、乙烯基MDT树脂5％～30％、端含氢硅油1％～20％、式(Ⅰ)所述的含氢硅烷0.2％～3％、催化剂0.001％～0.005％、抑制剂0.001％～0.005％，

式(Ⅰ)中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇为C1～C5的任意直链烷基。上述式(Ⅰ)中，优选R₂～R₇为甲基或乙基，R₁为C1～C5直链烷基，进一步优选R₁为甲基或乙基，如式(Ⅱ)或式(Ⅲ)所示的结构，

所述端基乙烯基硅油是指至少一端是乙烯基封端的硅油，乙烯基是主要的活性基团，其在端基乙烯基硅油中的含量为0.05％～0.4％，优选为0.1～0.2％；所述端基乙烯基硅油的粘度没有特别的限制，优选粘度为1000～20000mPa·s；进一步优选所述端乙烯基硅油的粘度为2000～10000mPa·s；优选所述端基乙烯基硅油的含量为55％～75％。

所述乙烯基MDT树脂是主要由(CH₃)₃SiO_1/2链节、(CH₃)₂SiO链节和CH₃SiO_3/2链节构成的，至少一侧端基含有与硅相连的乙烯基；乙烯基是主要的活性基团，其在乙烯基MDT树脂中的含量为3％～8％，优选为4％～6％；所述的乙烯基MDT树脂的粘度没有特别的限制，优选粘度为100～1000m mPa·s进一步优选400～900mPa·s；优选所述乙烯基MDT树脂的含量为5％～10％。

所述端含氢硅油是指至少一端含一个及多个氢的硅油，端含氢硅油的含氢量为0.01～0.3％，优选为0.015～0.2％；所述端含氢硅油的粘度没有特别的限制，优选粘度为40～100mPa·s；优选地，所述端含氢硅油的含量为8％～15％。

所述催化剂为氯铂酸异丙醇溶液、karstedt铂催化剂或者Willing铂催化剂中的一种；所述催化剂的含量为0.002％～0.004％。

所述抑制剂为乙烯基环体、1,4-丁炔二醇、乙炔基环己醇、马来酸单酯和马来酸二异烯丙酯中的一种或多种；所述抑制剂的含量为0.001％～0.003％。

所述有机硅凝胶组合物的粘度为800～12000mPa·s。

本发明还提供一种有机硅凝胶组合物的制备方法，包括如下步骤：(1)配料：按比例称取端基乙烯基硅油、乙烯基MDT树脂、端含氢硅油、式(Ⅰ)所述的含氢硅烷、催化剂、抑制剂

(2)共混：将上述原料分别加入动混机中，在真空度为-0.08～-0.04MPa、温度为25～35℃的环境下以200～1000r/min的速度搅拌，所得产品经过滤，分装至指定容器内；

(3)脱泡分装：步骤(2)置于高速脱泡机中，以2500～4500r/min的速度进行脱泡，最后通过进行包装，即得自粘性透明有机硅凝胶组合物。

本发明选择端乙烯基硅油作为主要成份，通过添加含氢硅油交联剂，以硅氢加成型反应作为主要固化实现方式，可以使本发明的固化收缩率<1％，并且不会出现氧阻聚的现象；有机硅不仅透光率(>98％)高、折光率合适。

式(Ⅰ)所述的含氢硅烷是一种多功能助剂，可与端基乙烯基硅油发生硅氢加成反应，一方面，赋予有机硅凝胶组合物良好的自粘性；另一方面，式(Ⅰ)所述的含氢硅烷是网络型结构的小分子，较链状大分子硅烷而言，其与端基乙烯基硅油反应更充分，且其网络结构赋予有机硅凝胶组合物更好的耐高温、耐高湿和耐黄变等优异性能，在经受1000小时的高温高湿实验后透光率>98％、雾度<0.05、介电常数<3；再者，本发明的组合物具有一定的弹性和良好的成膜性，从而粘结层可轻松移除，无残留，便于返工修复。本发明的有机硅凝胶组合物特别适合用作工业控制及车载行业中触摸屏显示器的粘接。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1-9、对比实施例1和对比实施例1’中的自粘性透明硅凝胶的制备方法如下：

将组分(A)到(F)按照表1所列的比例分别加入动混机中，在真空度为-0.08～-0.04MPa，以200～1000r/min的速度搅拌0.5～1.5h，所得产品经过滤，分装至指定容器内；然后置于高速脱泡机中，以2500～4500r/min的速度进行脱泡，最后通过进行包装，得到自粘性透明有机硅凝胶组合物，具体条件见表1。

实施例1～9的样品成分如下：

A-1端基乙烯基硅油在25℃下的粘度为10000mPa·s，乙烯基含量为0.1％；A-2端基乙烯基硅油在25℃下的粘度为5000mPa·s，乙烯基含量为0.2％；A-3端基乙烯基硅油在25℃下的粘度为2000mPa·s，乙烯基含量为0.4％；A-4端基乙烯基硅油在25℃下的粘度为20000mPa·s，乙烯基含量为0.05％。

B-1乙烯基MDT树脂在25℃下的粘度为400mPa·s，乙烯基含量为6％；B-2乙烯基MDT树脂在25℃下的粘度为600mPa·s，乙烯基含量为5％；B-3乙烯基MDT树脂在25℃下的粘度为900mPa·s，乙烯基含量为4％；B-4乙烯基MDT树脂在25℃下的粘度为1000mPa·s，乙烯基含量为3％；B-5乙烯基MDT树脂在25℃下的粘度为mPa·s，乙烯基含量为8％。

C-1端含氢硅油在25℃下的粘度为40mPa·s，含氢量为0.2％；C-2端含氢硅油在25℃下的粘度为80mPa·s，含氢量为0.1％；C-3端含氢硅油在25℃下的粘度为100mPa·s，含氢量为为0.01％。

D-1为甲基三(二甲基硅氧基)硅烷；D-2为乙基三(二乙基硅氧基)硅烷。

侧含氢硅油：D’为侧含氢硅油，在25℃下的粘度为50mPa·s，含氢量为0.75％，即链状大分子含氢硅油。

E-1为氯铂酸异丙醇溶液，其中铂金催化剂的含量为3000ppm；E-2为karstedt铂催化剂，其中铂金催化剂的含量为3000ppm；E3为Willing铂催化剂。

F-1为乙烯基环体抑制剂；F-2为1,4-丁炔二醇抑制剂；F-3为乙炔基环己醇抑制剂；F4为马来酸单乙酯；F5马来酸二异烯丙酯。

D含氢硅烷还可为甲基三(甲基乙基硅氧基)硅烷、甲基三(二乙基硅氧基)硅烷、甲基三(二丙基硅氧基)硅烷、甲基三(甲基丙基硅氧基)硅、甲基三(二丁基硅氧基)硅烷、乙基三(甲基乙基硅氧基)硅烷、甲基三(乙基丙基硅氧基)硅烷、乙基三(二丙基硅氧基)硅烷、乙基三(甲基丙基硅氧基)硅烷、乙基三(乙基丙基硅氧基)硅烷、乙基三(二丁基硅氧基)硅烷、乙基三(二甲基硅氧基)硅烷、丁基三(二甲基硅氧基)硅烷、丁基三(二乙基硅氧基)硅烷、丁基三(二丙基硅氧基)硅烷、戊基三(二甲基硅氧基)硅烷等。

将实施例制得的自粘性透明有机硅凝胶组合物浇灌到平整的模具中室温固化2小时或者70℃加热固化20分钟之后，制成各种符合测试要求的样品，各指标见表2。

所制得的自粘性透明有机硅凝胶的测试方法如下：

(1)粘度测试按照GB/T 2794-1995《胶粘剂粘度的测定》执行

(2)锥入度测试按照GB/T 269-1991《润滑脂和石油脂锥入度测定法》执行。

(3)自粘性测试按照如下方法进行：取一玻璃板，将有机硅凝胶均匀涂层至其上，涂层厚度30μm，在70℃加热固化20分钟，冷却，用PET膜平铺在涂层上，取与涂层面积相同的1KG滚轮压在PET膜上2S，然后移走滚轮，将PET薄膜撕开，撕开时若PET薄膜与涂层之间有粘力，则认为有机硅凝胶有自粘性，否则无自粘性。

(4)拉拔力测试按照ATSM D4541《Standard Test Method for Pull-OffStrength of Coatings Using Portable Adhesion Testers》(《用便携式附着性测试仪测定涂敷层扯离强度的试验方法》)执行。

(5)体积收缩率测试按照GB/T 24148.9-2014《塑料不饱和聚酯树脂(UP-R)第9部分:总体积收缩率测定》执行。

(6)可见光透过率和雾度测试按照ASTM D1003-61《Standard Test Method forHaze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics》(《透明塑料透光率和雾度试验方法)》执行。

(7)折射率测试使用阿贝折射仪。

(8)黄变指数测试使用分光光度计。

(9)介电常数测试按照GB/T1693-2007《硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法》执行。

(10)耐温耐湿可靠性、冷热冲击稳定性、高温和低温可靠性测试按照GB/T2423.3-2006《电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验cab：恒定湿热试验》执行。

(11)返工性测试按照如下方法进行：将有机硅凝胶均匀涂层至玻璃上，涂层厚度30μm，在70℃加热固化20分钟，冷却，然后将涂层移除，用异丙醇润湿的无尘布擦拭玻璃上的残留痕迹，肉眼观察如果擦拭干净，则认为可返工，反之，则认为不可返工。

表1实施例

表2样品指标

注：+是指无色透明；○是指有机硅凝胶具有自粘性，●指无自粘性；△是指有机硅凝胶具有可返工性，▲指不能返工修复；√是指在相应条件下放置相应时间后测得的光学性能指标合格(即可见光透过率>98％，折射率1.41-1.5，雾度<0.05，黄色指数Δb≤0.2)，×是指在相应条件下放置相应时间后测得的光学性能指标不合格。

从表2数据不难看出，本发明的有机硅凝胶具有较低的收缩率、良好的均一性、良好的透光率、合适的折射率、良好的耐高温、耐高湿和耐黄变等优异性能，还具有自粘性和可返工性。

从实施例1、对比实施例1和对比实施例1’的数据不难分析出，甲基三(二甲基硅氧基)硅烷和乙基三(二乙基硅氧基)硅烷是非常重要的组分，与链状大分子含氢硅油相比，其赋予有机硅凝胶自粘性、可返工性和更好的高温耐黄变性，可能是由于其特殊的网络分子结构，使得在固化时硅氢加成反应更加充分彻底，固化后的样品均一性好。

Claims (12)

1.一种有机硅凝胶组合物，其特征在于，包含如下质量百分含量的组分：端基乙烯基硅油50％～80％、乙烯基MDT树脂5％～30％、端含氢硅油1％～20％、式(Ⅰ)所述的含氢硅烷0.2％～3％、催化剂0.001％～0.005％、抑制剂0.001％～0.005％，

式(Ⅰ)中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇为C1～C5的任意直链烷基。

2.根据权利要求1所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述R₂～R₇为甲基或乙基。

3.根据权利要求2所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述R₁～R₇均为甲基，即所述含氢硅烷为式(Ⅱ)所示的结构

4.根据权利要求2所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述R₁～R₇均为乙基，即所述含氢硅烷为式(Ⅲ)所示的结构

5.根据权利要求1所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述端基乙烯基硅油的的乙烯基含量为0.05％～0.4％。

6.根据权利要求1所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述端基乙烯基硅油的含量为55％～75％。

7.根据权利要求1所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述乙烯基MDT树脂的乙烯基含量为3％～8％。

8.根据权利要求1所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述乙烯基MDT树脂的含量为5％～10％。

9.根据权利要求1所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述端含氢硅油的含氢量为0.01～0.3％。

10.根据权利要求1所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述端含氢硅油的含量为8％～15％。

11.根据权利要求1～10任意项所述的有机硅凝胶组合物，其特征在于，所述有机硅凝胶组合物的粘度为800～12000mPa·s。

12.权利要求1所述的有机硅凝胶组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配料：按比例称取端基乙烯基硅油、乙烯基MDT树脂、端含氢硅油、式(Ⅰ)所述的含氢硅烷、催化剂、抑制剂

(2)共混：将上述原料分别加入动混机中，在真空度为-0.08～-0.04MPa、温度为25～35℃的环境下以200～1000r/min的速度搅拌，所得产品经过滤，分装至指定容器内；

(3)脱泡分装：步骤(2)置于高速脱泡机中，以2500～4500r/min的速度进行脱泡，最后通过进行包装，即得自粘性透明有机硅凝胶组合物。