CN109206913A - 一种防水型USB/Type-C专用硅材料及解决方案 - Google Patents

一种防水型USB/Type-C专用硅材料及解决方案 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防水型USB/Type‑C专用硅材料，包括以下重量比的材料：硅氧烷聚合物100份，增塑剂0‑‑18份，耐高温填料0.2‑‑100份，补强填料1‑‑50份，交联剂0.5‑‑12.5份，偶联剂0.1‑‑2.8份，稳定剂0.02‑‑0.5份，催化剂0.001‑‑6份和助剂0.1‑‑5份。本发明还涉及一种防水型USB Type‑C的解决方案，步骤为：(1)将USB Type‑C连接器进行预热，去除表面的杂质；(2)在USB Type‑C连接器上利用防水型硅材料进行点胶处理，点胶后再次预热；(3)将USB Type‑C连接器进行充分冷却；(4)检测冷却后点胶部位的气密性和外观性能；(5)按照IPxx标准进一步检测USB Type‑C连接器的气密性和外观性能。本发明解决了现有技术中存在的点胶后的起鼓等问题，可广泛应用在施胶工艺以及硅材料技术领域。

Description

一种防水型USB/Type-C专用硅材料及解决方案
技术领域
本发明涉及单/双组室温硫化硅橡胶、单/双组份加热硫化有机硅和环氧改性有机硅技术领域，具体是指一种防水型USB/Type-C硅材料；本发明还涉及施胶工艺技术领域，具体是指一种防水型USB/Type-C 专用硅材料及解决方案。
背景技术
现有市场上的含硅材料，在防水型USB/Type-C运用中出现了热稳定性差、整体气密性不良率高，过回流焊后出现裂胶、表面不平整、起鼓、绝缘性能差、气密性不良等问题，CN 106633906A报道了耐热性单组份酮肟型硅橡胶，该发明提到了产品与传统硅橡胶耐热性能提高且300℃条件下工作30天力学性能不改变问题，但未涉及运用于防水型USB/Type-C中出现的整体气密性不良、过回流焊后出现的胶体裂胶、表面不平整、起鼓等问题；CN103044922A报道了一种无卤阻燃型耐高温快速固化丙酮型硅橡胶，提到了该发明可避免使用有机锡催化剂、储存稳定性好、耐热稳定性优异且有一定的阻燃效果，但未涉及运用于防水型USB/Type-C中出现的整体气密性不良、过回流焊后出现的胶体裂胶、表面不平整、起鼓等问题； CN 107142060A报道了一种耐高温有机硅粘接剂，运用了环氧树脂，提到了该发明在高温条件下保持良好的力学性能，但未涉及运用于防水型USB/Type-C中出现的整体气密性不良、过回流焊后出现的胶体裂胶、表面不平整、起鼓等问题，且未涉及到该发明在防水型USB/Type-C中的运用性能表征；CN 104194711A 报道了一种耐高温粘接剂，该发明提到了此粘接剂具有耐高温、耐腐蚀、耐磨性能好、摩擦系数小、绝缘性好、防水性好等优异性能，未涉及运用于防水型USB/Type-C中出现的整体气密性不良、过回流焊后出现的胶体裂胶、表面不平整、起鼓等问题，且未涉及到该发明在防水型USB/Type-C中的运用性能表征。
且目前关于USB/Type-C连接器的点胶工艺也出现一些相应的问题，包括点胶后的表面气密性不好、出现起鼓、裂缝等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种防水型USB/Type-C专用硅材料，包括以下重量比的材料：硅氧烷聚合物100份，增塑剂0--18份，耐高温填料0.2--100份，补强填料1--50份，交联剂 0.5--12.5份，偶联剂0.1--2.8份，稳定剂0.02--0.5份，催化剂0.001--6份和助剂0.1--5份。
优选地，所述硅氧烷聚合物和增塑剂的通式均为XSi2RO[SiMeR1O]m[MeSiR2O]nSiRX，其中X 表示烷基、羟基、烷氧基、链烯基、乙酰氧基、氢基、碳官能团基或聚醚链段活性基团，R表示烷烃基、芳基，R1表示羟基、氢基或乙烯基，R2表示烷基、芳基、链烯基、三氟丙基、氰基、氢基、官能团基或聚醚链段，n和m均表示自然数；且所述硅氧烷聚合物和增塑剂均作为基础原料，且同时包含其中任意两种以上不同聚合度的混合物，所述增塑剂还包括邻苯二甲酸二烷基酯。
优选地，所述邻苯二甲酸二烷基酯包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二己酯和邻苯二甲酸二异丙酯。
优选地，所述耐高温填料包括过渡金属元素的氧化物，包括二氧化钛、氧化铁红、氧化铈、氧化铝、氧化锆和氧化钒；还包括炭黑、碳化硅、氮化硼、铜粉、铝粉、玻璃微粉、云母粉和硅微粉，以及其一种以上的混合物；其还包括炭黑、碳化硅、氮化硼、铜粉、铝粉、玻璃微粉、云母粉和硅微粉经硅烷偶联剂、 D4、硅氮烷和硬脂酸处理后的产物。
优选地，所述补强填料包括白炭黑、碳酸钙、MQ型硅树脂、石英粉和硅藻土，同时包括其中一种或以上的混合物，还包括用硅烷偶联剂、D4、硅氮烷和硬脂酸处理后的产物。
优选地，所述交联剂含有可水解多官能硅烷化合物，通式为R(4-n)SiYn，其中n＝3、4，R为烷基、苯基；Y为可水解的基团，包括烷氧基、酰氧基、酮肟基、酰胺基、异丙烯氧基和氨基，同时包括1至3官能度的硅烷化合物及其混合物。
优选地，所述偶联剂是分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，通式为(Y-R)4-nSiXn，其中Y为链烯基、环氧基、卤素、氨基、巯基、叠氮基和异氰酸基，R为短链的亚烷基和苯基；X为易水解基团，包括烷氧基、酰氧基、酮肟基、酰胺基、异丙烯氧基、氨基和氢基，同时包括其中任意一种或一种以上的混合物及其反应合成产物。
优选地，所述稳定剂为乙烯基环体、乙炔环己醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇和3-苯基-1-丁炔-3-醇，还包括一种以上的混合物以及上述不同纯度的混合物。
优选地，所述催化剂为有机锡催化剂、有机钛催化剂、胍烃基烷氧基硅烷催化剂和铂金催化剂，其中：有机锡催化剂包括二羧酸二烷基锡、二烷基二芳氧基锡、二烷基锡双及二羧酸亚锡，还包括其中一种或一种以上的混合物、不同稀释浓度的混合物及其处理后的产物；有机钛催化剂包括单烷氧基钛酸酯、多烷氧基钛酸酯、二烷氧基钛双配合物、钛酸二元醇酯和β-二酮配合物，同时包括一种或一种以上的混合物以及不同稀释浓度的混合物；胍烃基烷氧基硅烷催化剂包括1,1,3,3,-四甲基胍丙基三甲氧基硅烷；铂金催化剂包括铂-乙烯基硅氧烷配合物和铂-炔烃基配合物，同时包括一种或一种以上的混合物及其不同稀释浓度的混合物；所述助剂包括染料、有机硅流平剂和触变剂。
本发明还提供一种技术方案：一种防水型USB/Type-C的解决方案，所述USB/Type-C采用上述所述的防水型硅材料进行施胶，包括以下步骤：
(1)将USB/Type-C连接器进行一定时间的预热，待连接器表面温度大于25℃时，利用有机溶剂去除连接器表面的杂质；
(2)在步骤(1)中处理后的USB/Type-C连接器上利用防水型硅材料进行点胶处理，点胶后再次预热，并使其温度大于25℃；
(3)将步骤(2)中点胶后的USB/Type-C连接器放置在环境温度中进行充分冷却；
(4)通过显微镜检测步骤(3)中冷却后点胶部位的气密性和外观性能，包括气泡、翻边和裂缝；
(5)对USB/Type-C连接器的施胶位置进行回流焊老化实验，依次包括升温、保温和降温三个过程，其中：总时长为1～60min，保温时间为1～3600s，保温温度为280～600K；
(6)按照IPxx标准进一步检测步骤(5)中检测后的USB/Type-C连接器的气密性和外观性能，检验合格后点胶工艺完成。
采用以上材料和解决方案后，本发明具有如下优点：本发明利用硅氧烷聚合物、耐高温填料、补强填料、增塑剂、耐高温填料、补强填料、交联剂、偶联剂、稳定剂和催化剂等材料制作成防水型硅材料，并将之应用在USB/Type-C连接器的点胶工艺上，解决了现有技术中胶水的气密性不良率高、过回流焊出现起鼓、裂胶，气密性不合格等诸多问题；本发明制作工艺简单，设备通俗易懂，原料易得，成本不高，具有很高的市场推广价值。
附图说明
图1是一种防水型USB/Type-C专用硅材料及解决方案中回流焊的过程示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明。
实施例一：一种防水型USB/Type-C专用硅材料，包括以下重量比的材料：硅氧烷聚合物100份，增塑剂2份，耐高温填料3份，补强填料10份，交联剂10份，偶联剂2.3份，稳定剂0.45份，催化剂0.589 份和助剂0.9份。
在具体应用时，硅氧烷聚合物和增塑剂的通式均为XSi2RO[SiMeR1O]m[MeSiR2O]nSiRX，其中X 表示烷基、羟基、烷氧基、链烯基、乙酰氧基、氢基、碳官能团基或聚醚链段活性基团，R表示烷烃基、芳基，R1表示羟基、氢基或乙烯基，R2表示烷基、芳基、链烯基、三氟丙基、氰基、氢基、官能团基或聚醚链段，n和m均表示自然数；且硅氧烷聚合物和增塑剂均作为基础原料，且同时包含其中任意两种以上不同聚合度的混合物，增塑剂还包括邻苯二甲酸二丁酯。耐高温填料选用过渡金属元素的氧化物，具体可用二氧化钛。补强填料选用白炭黑。交联剂通式设置为R(4-n)SiYn，其中n＝3、4，R为烷基、苯基；Y为可水解的基团，包括烷氧基、酰氧基、酮肟基、酰胺基、异丙烯氧基和氨基，同时包括1至3官能度的硅烷化合物及其混合物。偶联剂设置为通式(Y-R)4-nSiXn，其中Y为链烯基、环氧基、卤素、氨基、巯基、叠氮基和异氰酸基，R为短链的亚烷基和苯基；X为易水解基团，包括烷氧基、酰氧基、酮肟基、酰胺基、异丙烯氧基、氨基和氢基，同时包括其中任意一种或一种以上的混合物及其反应合成产物。稳定剂设置为乙烯基环体。催化剂采用二羧酸二烷基锡；助剂采用有机硅流平剂。
应用上述有机硅材料，对USB/Type-C进行施胶，包括以下步骤：
(1)将USB/Type-C连接器进行一定时间的预热，待连接器表面温度大于25℃时，利用有机溶剂去除连接器表面的杂质；
(2)在步骤(1)中处理后的USB/Type-C连接器上利用防水型硅材料进行点胶处理，点胶后再次预热，并使其温度大于25℃；
(3)将步骤(2)中点胶后的USB/Type-C连接器放置在环境温度中进行充分冷却；
(4)通过显微镜检测步骤(3)中冷却后点胶部位的气密性和外观性能，包括气泡、翻边和裂缝；
(5)对USB/Type-C连接器的施胶位置进行回流焊老化实验，依次包括升温、保温和降温三个过程，其中：总时长为1～60min，保温时间为1～3600s，保温温度为280～600K；
(6)按照IPxx标准进一步检测步骤(5)中检测后的USB/Type-C连接器的气密性和外观性能，检验合格后点胶工艺完成。
在具体操作过程中，先经过升温区对施胶连接器进行升温，且最高温度不超过280～600K，K表示开尔文温度。
在对施胶对象和未采用本发明方法施胶的比较案例进行气密性和外观的检测之后，得出如表1和表2 中的结果：
其中：表1和表2中的案例1～5为采用本发明的施胶工艺的连接器，比较案例为为采用本发明的施胶工艺的连接器，NG表示有一定的瑕疵。
表1本发明和比较案例在回流焊前后气密性性能测试结果及外观合格率
表2本发明和比较案例在回流焊前后气密性性能测试结果及合格率

Claims (10)

1.一种防水型USB/Type-C专用硅材料，其特征在于，包括以下重量比的材料：硅氧烷聚合物100份，增塑剂0--18份，耐高温填料0.2--100份，补强填料1--50份，交联剂0.5--12.5份，偶联剂0.1--2.8份，稳定剂0.02--0.5份，催化剂0.001--6份和助剂0.1--5份。
2.根据权利要求1所述的一种防水型USB/Type-C专用硅材料，其特征在于，所述硅氧烷聚合物和增塑剂的通式均为XSi2RO[SiMeR1O]m[MeSiR2O]nSiRX，其中X表示烷基、羟基、烷氧基、链烯基、乙酰氧基、氢基、碳官能团基或聚醚链段活性基团，R表示烷烃基、芳基，R1表示羟基、氢基或乙烯基，R2表示烷基、芳基、链烯基、三氟丙基、氰基、氢基、官能团基或聚醚链段，n和m均表示自然数；且所述硅氧烷聚合物和增塑剂均作为基础原料，且同时包含其中任意两种以上不同聚合度的混合物，所述增塑剂还包括邻苯二甲酸二烷基酯。
3.根据权利要求2所述的一种防水型USB/Type-C专用硅材料，其特征在于，所述邻苯二甲酸二烷基酯包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二己酯和邻苯二甲酸二异丙酯。
4.根据权利要求1所述的一种防水型USB/Type-C专用硅材料，其特征在于，所述耐高温填料包括过渡金属元素的氧化物，包括二氧化钛、氧化铁红、氧化铈、氧化铝、氧化锆和氧化钒；还包括炭黑、碳化硅、氮化硼、铜粉、铝粉、玻璃微粉、云母粉和硅微粉，以及其一种以上的混合物；其还包括炭黑、碳化硅、氮化硼、铜粉、铝粉、玻璃微粉、云母粉和硅微粉经硅烷偶联剂、D4、硅氮烷和硬脂酸处理后的产物。
5.根据权利要求1所述的一种防水型USB/Type-C专用硅材料，其特征在于，所述补强填料包括白炭黑、碳酸钙、硅树脂、石英粉和硅藻土，同时包括其中一种或以上的混合物，还包括用硅烷偶联剂、D4、硅氮烷和硬脂酸处理后的产物。
6.根据权利要求1所述的一种防水型USB/Type-C专用硅材料，其特征在于，所述交联剂含有可水解多官能硅烷化合物，通式为R(4-n)SiYn，其中n＝3、4，R为烷基、苯基；Y为可水解的基团，包括烷氧基、酰氧基、酮肟基、酰胺基、异丙烯氧基和氨基，同时包括1至3官能度的硅烷化合物及其混合物。
7.根据权利要求1所述的一种防水型USB/Type-C专用硅材料，其特征在于，所述偶联剂是分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，通式为(Y-R)4-nSiXn，其中Y为链烯基、环氧基、卤素、氨基、巯基、叠氮基和异氰酸基，R为短链的亚烷基和苯基；X为易水解基团，包括烷氧基、酰氧基、酮肟基、酰胺基、异丙烯氧基、氨基和氢基，同时包括其中任意一种或一种以上的混合物及其反应合成产物。
8.根据权利要求1所述的一种防水型USB/Type-C专用硅材料，其特征在于，所述稳定剂为乙烯基环体、乙炔环己醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇和3-苯基-1-丁炔-3-醇，还包括一种以上的混合物以及上述不同纯度的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种防水型USB/Type-C专用硅材料，其特征在于，所述催化剂为有机锡催化剂、有机钛催化剂、胍烃基烷氧基硅烷催化剂和铂金催化剂，其中：有机锡催化剂包括二羧酸二烷基锡、二烷基二芳氧基锡、二烷基锡双及二羧酸亚锡，还包括其中一种或一种以上的混合物、不同稀释浓度的混合物及其处理后的产物；有机钛催化剂包括单烷氧基钛酸酯、多烷氧基钛酸酯、二烷氧基钛双配合物、钛酸二元醇酯和β-二酮配合物，同时包括一种或一种以上的混合物以及不同稀释浓度的混合物；胍烃基烷氧基硅烷催化剂包括1,1,3,3,-四甲基胍丙基三甲氧基硅烷；铂金催化剂包括铂-乙烯基硅氧烷配合物和铂-炔烃基配合物，同时包括一种或一种以上的混合物及其不同稀释浓度的混合物；所述助剂包括染料、有机硅流平剂和触变剂。
10.一种防水型USB/Type-C的解决方案，其特征在于，所述USB/Type-C采用权利要求1～9任一项所述的防水型硅材料进行施胶，包括以下步骤：
(1)将USB/Type-C连接器进行一定时间的预热，待连接器表面温度大于25℃时，利用有机溶剂去除连接器表面的杂质；
(2)在步骤(1)中处理后的USB/Type-C连接器上利用防水型硅材料进行点胶处理，点胶后再次预热，并使其温度大于25℃；
(3)将步骤(2)中点胶后的USB/Type-C连接器放置在环境温度中进行充分冷却；
(4)通过显微镜检测步骤(3)中冷却后点胶部位的气密性和外观性能，包括气泡、翻边和裂缝；
(5)对USB/Type-C连接器的施胶位置进行回流焊老化实验，依次包括升温、保温和降温三个过程，其中：总时长为1～60min，保温时间为1～3600s，保温温度为280～600K；
(6)按照IPxx标准进一步检测步骤(5)中检测后的USB/Type-C连接器的气密性和外观性能，检验合格后点胶工艺完成。
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