CN109401723A - 一种无溶剂型led屏封装保护用有机硅灌封胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无溶剂型LED屏封装保护用有机硅灌封胶，包括A组分和B组分，其中，A组分主要由以下质量份数的原料混合制备而成：乙烯基硅油1、乙烯基硅油2、铂金催化剂；B组分主要由以下质量份数的原料混合制备而成：乙烯基硅油1、乙烯基硅油2、扩链剂、交联剂、增粘剂、颜料、白炭黑、硅微粉、氢氧化铝、抑制剂和抗氧剂；乙烯基硅油1为低粘度甲基乙烯基硅油，乙烯基硅油2为高粘度甲基苯基乙烯基硅油。本发明还公开了该有机硅灌封胶的制备方法。本发明的无溶剂型封装保护用有机硅灌封胶，具有绿色、环保、零VOC排放，并通过ROSH、无卤及UL认证，符合国家的要求与行业的发展趋势，这是现有技术中其他灌封胶所不能比拟的。

Description

一种无溶剂型LED屏封装保护用有机硅灌封胶及其制备方法 和应用

技术领域

本发明属于密封胶领域，尤其涉及一种无溶剂型LED屏封装保护用有机硅灌封胶及其制备方法和应用。

背景技术

线路板灌封胶是一种对敏感电路和电子元器件进行长期有效的保护用封装材料，具有稳定的介电绝缘性能，是防止环境污染的有效保证，同时能够在较大的温度和湿度范围内消除冲击和震动所产生的应力。长久以来，由于缩合型有机硅灌封胶兼具硅胶良好的耐候、耐热、放震性能以及优良的粘接性能而被广泛应用于线路板封装保护中。随着国家法律法规对环保的要求越来越高，常规的缩合型有机硅灌封胶因其高溶剂含量以及较多有害副产物释放，而逐渐被限制使用。

而加成型有机硅橡胶因其具有无溶剂、无副产物、生物相容性好等多种绿色环保性能，同时兼具硅胶的耐热、耐候、绝缘性能好等性能优势，而被广泛应用于各医疗、建筑、电子行业，随着国家对环保的要求越来越高，加成型有机硅橡胶逐渐得到更多的应用，但是加成型有机硅橡胶由于其固化机理的限制，其在与各基材的粘接性能上存在较大的差异与不足，极大的限制了其应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种无溶剂型线路板封装保护用有机硅灌封胶及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种无溶剂型LED屏封装保护用有机硅灌封胶，包括A组分和B组分，其中，所述A组分主要由以下质量份数的原料混合制备而成：

乙烯基硅油1 10～20份，

乙烯基硅油2 10～20份，

铂金催化剂 0.1～10份；

所述B组分主要由以下质量份数的原料混合制备而成：

其中，所述乙烯基硅油1为低粘度甲基乙烯基硅油，粘度为100-1000mPa·s；所述乙烯基硅油2为高粘度甲基苯基乙烯基硅油，粘度为1000-10000mPa·s。

本发明选择两种不同分子量和粘度的乙烯基硅油可以平衡操作工艺性与机械性能，同时不同的乙烯基硅油可以在固化过程中分子结构不过于单一，有利于各自性能的改善，如绝缘性能、机械性能等。

上述的有机硅灌封胶，优选的，所述低粘度甲基乙烯基硅油的乙烯基质量含量为0.1％-5％；所述高粘度甲基苯基乙烯基硅油的乙烯基质量含量为0.1％-5％，苯基质量含量为10％-50％。

上述的有机硅灌封胶，优选的，所述颜料为炭黑。

上述的有机硅灌封胶，优选的，所述增粘剂通过酯交换反应由以下原材料制备方法制备得到：

(1)将羟基丙烯酸酯类化合物、乙烯基硅烷化合物、甲基丙烯酰氧烷基硅烷化合物搅拌混合均匀，在搅拌的同时滴入钛酸酯(酯交换反应的促进剂)与硅烷偶联剂；其中，所述羟基丙烯酸酯类化合物选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种；所述乙烯基硅烷化合物选自甲基三(甲基乙烯基)硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述甲基丙烯酰氧烷基硅烷化合物选自甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、甲基(γ-甲基丙烯酰氧丙基)二乙氧基硅烷中的至少一种；(2)升温至50-150℃反应1-10h；

(3)减压蒸馏脱去低沸物，即得到淡黄色增粘剂。

上述的有机硅灌封胶，优选的，所述扩链剂为低含氢的甲基含氢硅油，其氢含量质量为0.03％-0.1％，纯度＞99.98％，粘度为10-100mPa·s；所述交联剂为高含氢的甲基含氢硅油，其氢质量含量为0.1％-1％，纯度＞99.98％，粘度为10-100mPa·s。

上述的有机硅灌封胶，优选的，所述催化剂为铂金催化剂；所述抑制剂为炔醇类抑制剂，选自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，1-己炔基-1-环己醇，3-苯基-1-丁炔-3-醇中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类、磷酸酯类或双酯类化合物中的至少一种。

上述的有机硅灌封胶，优选的，所述的有机硅灌封胶的Si-Vi:Si-H摩尔比为0.5-1.5:1。本发明通过对Si-Vi:Si-H摩尔比的控制来保证有机硅灌封胶的性能，Si-Vi:Si-H过大，会导致交联密度过大，有机硅灌封胶硬度较高，从而降低弹性与附着力；Si-Vi:Si-H摩尔比过小，会导致交联密度过小，有机硅灌封胶硬度较低，甚至失去机械性能，从而对线路板失去封装保护的作用。

本发明还提供一种上述的有机硅灌封胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铂金催化剂与乙烯基硅油2加入乙烯基硅油1中，搅拌均匀，真空脱泡处理，即得到A组分；

(2)将乙烯基硅油1、乙烯基硅油2、交联剂、扩链剂、增粘剂、抑制剂、抗氧剂依次加入搅拌釜中，搅拌均匀，然后加入颜料、白炭黑、硅微粉、氢氧化铝，高速搅拌分散后经研磨机研磨分散均匀，最后真空泡处理，得到B组分。

上述的制备方法，优选的，所述真空脱泡处理是在0.08-0.1MPa的压力下进行；所述高速搅拌分散的搅拌速度2000-3000r/min，时间为30-60min。

本发明还提供一种上述的有机硅灌封胶或者由上述制备方法制备得到的有机硅灌封胶在LED屏线路板封装中的应用，包括以下步骤：

(1)灌胶前将LED屏线路板置于80-100℃下预烘6-8h，去除残留水分；

(2)灌胶开始时，将A组分与B组分按质量比1：5-10混合均匀，得到胶料，并在0.08～0.1MPa压力下真空脱泡5～10min；

(3)使用灌胶设备将所述胶料打入LED屏线路板中，并水平放置，使其自然流平；

(4)灌胶结束后，在室温下固化0.5-5h，即可完全固化，完成对LED屏的封装。

本发明通过选用加成型有机硅材料作为设计主体，彻底解决了现有技术中使用缩合型有机硅材料溶剂含量高、副产物排放多等带来的环保问题；同时通过引入苯基乙烯基硅油，增加链接的刚性，在一定程度上提高了材料的耐热、耐候及机械性能；同时采用自主合成的增粘剂，使其在室温固化条件下，也能保持材料与LED屏的PC、PVC线路板的极佳的附着力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的无溶剂型封装保护用有机硅灌封胶，具有绿色、环保、零VOC排放，并通过ROSH、无卤及UL认证，符合国家的要求与行业的发展趋势，这是现有技术中其他灌封胶所不能比拟的。

(2)本发明的无溶剂型封装保护用有机硅灌封胶，通过对特殊增粘剂进行设计合成：其一，该增粘剂含有乙烯基基团，可以自由参与固化反应，使该增粘剂具有较好的反应性；其二，该增粘剂含有丙烯酰氧基、环氧基等活性基团，使其在室温固化情况下，也可以与LED屏的PC、PVC线路板具有极好的附着力，这是现有技术中其他加成型有机硅灌封胶所不能比拟的。

(3)本发明的无溶剂型封装保护用有机硅灌封胶，通过加入适量的阻燃填料，使其具有极好的阻燃性能，达到UL-V0级别。

(4)本发明的无溶剂型封装保护用有机硅灌封胶，使用低粘度的乙烯基硅油作为主体硅油，使灌封胶具有较低的黏度，较好的解决了现有技术中灌封胶流动性差而导致的LED屏凹凸不平的现象。

(5)本发明的无溶剂型封装保护用有机硅灌封胶，通过加入适量的高粘度的苯基乙烯基硅油，有效的提升了灌封胶的机械性能、耐热性能及耐候性能，相关性能相对于现有技术的灌封材料都有了较大的提升。

实验验证证明本发明的无溶剂型LED屏封装保护用有机硅灌封胶具有优良的耐候、耐高低温、耐紫外线性能，不黄变，硬度、弹性性能与粘结性能保持良好；另外本发明还通过调节Si-Vi:Si:H摩尔比对交联密度进行有效设计与调整，保证了有机硅灌封胶的硬度与弹性。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种本发明的无溶剂型LED屏线路板封装保护用有机硅灌封胶，包括A组分和B组分，其中，A组分由以下质量份数的原料混合制备而成：

乙烯基硅油1 20g，

乙烯基硅油2 10g，

铂金催化剂 0.1g；

B组分由以下质量份数的原料混合制备而成：

其中，乙烯基硅油1为粘度200mpa.s的甲基乙烯基硅油，其乙烯基质量含量为0.70％；乙烯基硅油2为粘度10000mpa.s甲基苯基乙烯基硅油，乙烯基质量含量为0.23％，苯基质量含量为20％；交联剂为含氢量0.50％、纯度＞99.98％、粘度为15mPa·s的甲基苯基含氢硅油，扩链剂为含氢量0.10％、纯度＞99.98％、粘度为10mPa·s的甲基苯基含氢硅油；铂金催化剂为信越铂金催化剂(3000ppm)，抑制剂为1-己炔基-1-环己醇，抗氧剂为磷酸酯类DSTP，有机硅灌封胶Si-Vi:Si:H摩尔比为0.8；其中增粘剂为自制的增粘剂，其具体制备过程为：

(1)将116g丙烯酸羟乙酯、100g乙烯基三甲氧基硅烷、56g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷搅拌混合均匀，在搅拌的同时滴入0.34g钛酸四丁酯与50g硅烷偶联剂KH560；

(2)升温至80℃反应6h；

(3)减压蒸馏脱去低沸物，即得到淡黄色增粘剂。

本实施例的有机硅灌封胶的制备方法，包括A组分的制备和B组分的制备：

(1)将铂金催化剂与乙烯基硅油2加入乙烯基硅油1中，搅拌均匀，最后在0.08MPa的压力下进行真空脱泡处理，即得到A组分；

(2)将乙烯基硅油1、乙烯基硅油2、交联剂、扩链剂、增粘剂、抑制剂、抗氧剂按顺序依次加入搅拌釜中，搅拌均匀，然后依次加入炭黑、白炭黑、硅微粉、氢氧化铝，高速搅拌分散30min，搅拌速度2000r/min，然后经过研磨机研磨使无机填料分散更均匀，最后在0.08MPa的压力下进行脱泡处理，得到B组分。

本实施例的有机硅灌封胶在LED屏线路板封装中的应用，具体包括以下步骤：

(1)灌胶前将LED屏线路板置于80℃下预烘6h，去除残留水分；

(2)灌胶开始时，将A组分与B组分按质量比1：5混合均匀，得到胶料，并在0.08MPa压力下真空脱泡10min；

(3)使用灌胶设备将胶料打入LED屏线路板中，并水平放置，使其自然流平；

(4)灌胶结束后，在室温下固化2h，即可完全固化，完成对LED屏的封装。

对本实施例的有机硅灌封胶的性能进行测试，结果参见表1。

实施例2：

一种本发明的无溶剂型LED屏封装保护用有机硅灌封胶，包括A组分和B组分，其中，A组分由以下质量份数的原料混合制备而成：

乙烯基硅油1 10g，

乙烯基硅油2 10g，

铂金催化剂 0.1g；

B组分由以下质量份数的原料混合制备而成：

其中，乙烯基硅油1为粘度500mpa.s的甲基乙烯基硅油，其乙烯基质量含量为0.52％；乙烯基硅油2为粘度5000mpa.s的甲基苯基乙烯基硅油，乙烯基质量含量为0.21％，苯基质量含量为20％；交联剂为含氢量0.32％、纯度＞99.98％、粘度为15mPa·s的甲基苯基含氢硅油，扩链剂为含氢量0.18％、纯度＞99.98％、粘度为30mPa·s的甲基苯基含氢硅油；铂金催化剂为信越铂金催化剂(3000ppm)、抑制剂为1-己炔-1-环己醇，抗氧剂为磷酸酯类DSTP，有机硅灌封胶中Si-Vi:Si:H摩尔比为0.6；其中增粘剂为自制的增粘剂，其具体制备过程为：

(1)将136g甲基丙烯酸羟乙酯、60g乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、92g甲基(γ-甲基丙烯酰氧丙基)二乙氧基硅烷搅拌混合均匀，在搅拌的同时滴入0.21g钛酸酯与100g硅烷偶联剂KH560；

(2)升温至80℃反应6h；

(3)减压蒸馏脱去低沸物，即得到淡黄色增粘剂。

本实施例的有机硅灌封胶的制备方法，包括A组分的制备和B组分的制备：

(1)将铂金催化剂与乙烯基硅油2加入乙烯基硅油1中，搅拌均匀，最后在0.08MPa的压力下进行真空脱泡处理，即得到A组分；

(2)将乙烯基硅油1、乙烯基硅油2、交联剂、扩链剂、增粘剂、抑制剂、抗氧剂按顺序依次加入搅拌釜中，搅拌均匀，然后依次加入炭黑、白炭黑、硅微粉、氢氧化铝，高速搅拌分散45min，搅拌速度2500r/min，然后经过研磨机研磨使无机填料分散更均匀，最后在0.08MPa的压力下进行脱泡处理，得到B组分。

本实施例的有机硅灌封胶在LED屏线路板封装保护中的应用，具体包括以下步骤：

(1)灌胶前将LED屏线路板置于80℃下预烘6h，去除残留水分；

(2)灌胶开始时，将A组分与B组分按质量比1：8混合均匀，得到胶料，并在0.08MPa压力下真空脱泡5min；

(3)使用灌胶设备将胶料打入LED屏线路板中，并水平放置，使其自然流平；

(4)灌胶结束后，在室温下固化3h，即可完全固化，完成对LED屏的封装。

本实施例的有机硅灌封胶的性能进行测试，结果参见表1。

实施例3：

一种本发明的无溶剂型LED屏封装保护用有机硅灌封胶，包括A组分和B组分，其中，A组分由以下质量份数的原料混合制备而成：

乙烯基硅油1 15g，

乙烯基硅油2 5g，

铂金催化剂 0.1g；

B组分由以下质量份数的原料混合制备而成：

其中，乙烯基硅油1为粘度200mpa.s的甲基乙烯基硅油，乙烯基质量含量为0.76％；乙烯基硅油2为粘度50000mpa.s、乙烯基含量0.21％的甲基苯基乙烯基硅油、苯基质量含量为20％；交联剂为含氢量0.50％、纯度＞99.98％、粘度为15mPa·s的甲基苯基含氢硅油，扩链剂为含氢量0.10％、纯度＞99.98％、粘度为20mPa·s的甲基苯基含氢硅油；铂金催化剂为信越铂金催化剂(3000ppm)、抑制剂为1-己炔基-1-环己醇，抗氧剂为磷酸酯类DSTP，有机硅灌封胶中Si-Vi:Si:H摩尔比为0.6；其中增粘剂为自制的增粘剂，其具体制备过程为：

(1)将58g丙烯酸羟乙酯、50g甲基三(甲基乙烯基)硅氧烷、86gγ-甲基丙烯酰氧丙基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷化合物搅拌混合均匀，在搅拌的同时滴入0.16g钛酸酯与78g硅烷偶联剂KH560；

(2)升温至80℃反应6h；

(3)减压蒸馏脱去低沸物，即得到淡黄色增粘剂。

本实施例的有机硅灌封胶的制备方法，包括A组分的制备和B组分的制备：

(1)将铂金催化剂与乙烯基硅油2加入乙烯基硅油1中，搅拌均匀，最后在0.1MPa的压力下进行真空脱泡处理，即得到A组分；

(2)将乙烯基硅油1、乙烯基硅油2、交联剂、扩链剂、增粘剂、抑制剂、抗氧剂按顺序依次加入搅拌釜中，搅拌均匀，然后依次加入炭黑、白炭黑、硅微粉、氢氧化铝，高速搅拌分散30min，搅拌速度2000r/min，然后经过研磨机研磨使无机填料分散更均匀，最后在0.1MPa的压力下进行脱泡处理，得到B组分。

本实施例的有机硅灌封胶在LED屏线路板封装中的应用，具体包括以下步骤：

(1)灌胶前将LED屏线路板置于80℃下预烘6h，去除残留水分；

(2)灌胶开始时，将A组分与B组分按质量比1：10混合均匀，得到胶料，并在0.1MPa压力下真空脱泡5min；

(3)使用灌胶设备将所述胶料打入LED屏线路板中，并水平放置，使其自然流平；

(4)灌胶结束后，在室温下固化0.5h，即可完全固化，完成对LED屏的封装。

本实施例的有机硅灌封胶的性能进行测试，结果参见表1。

下表1中对比例与实施例1的区别仅在于未添加增粘剂。

表1各实施例制备的有机硅灌封胶的性能检测结果

由表1中的实验数据可知，本发明的有机硅灌封胶在常规下具有较好的粘附性、绝缘性、阻燃性及优良的机械性能，以此灌封胶封装保护的LED屏线路板可长期耐受高低温、耐紫外线、耐臭氧等性能，具有优良的耐候性能，不黄变，硬度、弹性与粘结性能仍能够保持良好。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种无溶剂型LED屏封装保护用有机硅灌封胶，其特征在于，包括A组分和B组分，其中，所述A组分主要由以下质量份数的原料混合制备而成：

乙烯基硅油1 10～20份，

乙烯基硅油2 10～20份，

铂金催化剂 0.1～10份；

所述B组分主要由以下质量份数的原料混合制备而成：

其中，所述乙烯基硅油1为低粘度甲基乙烯基硅油，粘度为100-1000mPa·s；所述乙烯基硅油2为高粘度甲基苯基乙烯基硅油，粘度为1000-10000mPa·s。

2.如权利要求1所述的有机硅灌封胶，其特征在于，所述低粘度甲基乙烯基硅油的乙烯基质量含量为0.1％-5％；所述高粘度甲基苯基乙烯基硅油的乙烯基质量含量为0.1％-5％，苯基质量含量为10％-50％。

3.如权利要求1所述的有机硅灌封胶，其特征在于，所述增粘剂由以下制备方法制备得到：

(1)将羟基丙烯酸酯类化合物、乙烯基硅烷化合物、甲基丙烯酰氧烷基硅烷化合物搅拌混合均匀，在搅拌的同时滴入钛酸酯与硅烷偶联剂；其中，所述羟基丙烯酸酯类化合物选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种；所述乙烯基硅烷化合物选自甲基三(甲基乙烯基)硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述甲基丙烯酰氧烷基硅烷化合物选自甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、甲基(γ-甲基丙烯酰氧丙基)二乙氧基硅烷中的至少一种；

(2)升温至50-150℃反应1-10h；

(3)减压蒸馏脱去低沸物，即得到淡黄色增粘剂。

4.如权利要求1所述的有机硅灌封胶，其特征在于，所述扩链剂为低含氢的甲基含氢硅油，其氢含量质量为0.03％-0.1％，纯度＞99.98％，粘度为10-100mPa·s；所述交联剂为高含氢的甲基含氢硅油，其氢质量含量为0.1％-1％，纯度＞99.98％，粘度为10-100mPa·s。

5.如权利要求1所述的有机硅灌封胶，其特征在于，所述催化剂为铂金催化剂；所述抑制剂为炔醇类抑制剂，选自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，1-己炔基-1-环己醇，3-苯基-1-丁炔-3-醇中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类、磷酸酯类或双酯类化合物中的至少一种。

6.如权利要求1～5任一项所述的有机硅灌封胶，其特征在于，所述的有机硅灌封胶的Si-Vi:Si-H摩尔比为0.5-1.5:1。

7.一种如权利要求1～5任一项所述的有机硅灌封胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将铂金催化剂与乙烯基硅油2加入乙烯基硅油1中，搅拌均匀，真空脱泡处理，即得到A组分；

(2)将乙烯基硅油1、乙烯基硅油2、交联剂、扩链剂、增粘剂、抑制剂、抗氧剂依次加入搅拌釜中，搅拌均匀，然后加入颜料、白炭黑、硅微粉、氢氧化铝，高速搅拌分散后再经研磨机研磨分散均匀，最后真空泡处理，得到B组分。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述真空脱泡处理是在0.08-0.1MPa的压力下进行；所述高速搅拌分散的搅拌速度为2000-3000r/min，时间为30-60min。

9.一种如权利要求1～5任一项所述的有机硅灌封胶或者由权利要求7～8任一项制备方法制备得到的有机硅灌封胶在LED屏线路板封装中的应用，包括以下步骤：

(1)灌胶前将LED屏线路板置于80-100℃下预烘6-8h，去除残留水分；

(2)灌胶开始时，将A组分与B组分按质量比1：5-10混合均匀，得到胶料，并在0.08～0.1MPa压力下真空脱泡5～10min；

(3)使用灌胶设备将所述胶料打入LED屏线路板中，并水平放置，使其自然流平；

(4)灌胶结束后，在室温下固化0.5-5h，即可完全固化，完成对LED屏的封装。