CN111978738B - 一种密封材料组合物以及由其得到的密封材料 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种密封材料组合物以及由其得到的密封材料。该密封材料组合物，其包括以重量份数计的以下组分：其中乙烯基硅油与高反应性聚异丁烯两种材料计为100份，其它材料以其为基准进行配比。乙烯基硅油0～100份；高反应性聚异丁烯20～100份；含氢硅油5～15份；填料50～300份；吸水剂5～15份；增塑剂10～40份；抑制剂0～0.5份；铂金催化剂0.1～0.8份。本发明密封材料组合物，选用高反应性聚异丁烯为主料，其可以与含氢硅油在催化剂存在下发生加成反应，属于加成型导热灌封胶。该密封材料既具有有机硅的耐高低温性能又兼顾了聚异丁烯优异气密性的特点。

Description

一种密封材料组合物以及由其得到的密封材料

技术领域

本发明具体涉及一种密封材料组合物以及由其得到的密封材料，属于高分子材料技术领域。

背景技术

当今世界，科学技术日新月异，人类社会也已进入了高速发展时代，在各个领域都需要用到高分子材料的密封保护，比如电子领域由于电子元件、逻辑电路趋于密集化和小型化，因而对电器的稳定性提出了更高的要求。对电子元件进行灌封封装以有效的防止水分、尘埃及有害气体对电子元器件的侵入，减缓振动，防止外力损伤和稳定元器件参数，将外界的不良影响降到最低。而在风电领域、桥梁钢结构、港口码头等一些容易接触水以及高温高湿的地方，也需要对这些金属材料进行防腐蚀处理，而水和氧气是最容易引起金属腐蚀的物质，如何阻止水汽及空气接触金属材料，是我们能否做好金属防腐的关键条件，用高分子材料灌封胶进行封装和灌封是解决这些腐蚀的有效途径之一。

然而，目前在电子领域主要采用有机硅灌封胶进行封装，而风电、桥梁防腐以及港口码头的一些金属之间的空隙几乎没有进行灌缝，有机硅材料是一种耐高低温、耐紫外、耐臭氧的高分子材料，但是其螺旋式的分子结构决定了其水蒸气透过率很高，在有水以及高温高湿的环境中，各种金属及混凝土材料长时间在水蒸气及有害气体的氛围中很容易渗透进被保护材料内部，这样会造成电子元器件在通电过程中烧掉以及金属材料腐蚀。

在专利CN1205721A中，作者只提出了制备一种高导热的灌封胶，而没有提到吸水能力以及低的水蒸气透过率，专利CN101168620A中则是提到了一种阻燃型导热灌封胶的制备，也不存在吸水能力以及低的水蒸气透过率，专利CN104152103A中作者提出了一种可以提供粘结的有机硅密封胶，虽然粘接力可以提高其防水性能，但因为它仍是有机硅材料，其水蒸气透过率及吸水性能没有体现。

发明内容

本发明提供一种密封材料组合物，选用高反应性聚异丁烯为主料，任选与一定量的乙烯基硅油进行复配，由该密封材料组合物得到的密封材料既兼具有机硅的耐高低温、耐紫外的性能，也有聚异丁烯的水汽透过率低的特性；同时，密封材料组合物中含有一些吸水剂，也对被保护材料的表面材料的水汽进行了一定的吸附。

本申请提供一种密封材料组合物，其包括以重量份数计的以下组分：

在一种实施方式中，所述乙烯基硅油为乙烯基封端的聚有机硅氧烷，其粘度为300～5000cp。

在一种实施方式中，所述高反应性聚异丁烯的粘度为300～3500cp。

在一种实施方式中，所述含氢硅油的侧链含氢或端含氢硅油，其含氢量为0.2～1.55。

在一种实施方式中，所述填料为三氧化二铝、氧化镁、二氧化硅、氧化锌、碳化硅中的一种或其任意组合。

在一种实施方式中，所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-己炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种或其任意组合。

在一种实施方式中，所述的吸水剂为活化粉、无水氯化钙、氧化钙中的一种或任意组合。

在一种实施方式中，所述增塑剂为甲基硅油、八甲基环四硅氧烷、非反应性聚异丁烯中的一种或其任意组合。

在一种实施方式中，所述密封材料组合物为A、B双组分组合物，条件是所述含氢硅油与铂金催化剂不在同一组分，即含氢硅油在A组分，相应的铂金催化剂在B组分，或者含氢硅油在B组分，那么铂金催化剂在A组分。

在一种实施方式中，A组分包含乙烯基硅油、聚异丁烯、含氢硅油、填料、抑制剂和吸水剂；B组分包含乙烯基硅油、聚异丁烯、填料、增塑剂、吸水剂和铂金催化剂；A组分与B组分的重量比为(1～10):1。

另一方面，本申请提供一种密封材料，其由本发明密封材料组合物得到。

本发明的有益效果：

本发明密封材料组合物，选用高反应性聚异丁烯为主料，其可以与含氢硅油在催化剂存在下发生加成反应，属于加成型导热灌封胶。发明的密封材料组合物当将各组分组合时，具有低的粘度，为2000～8000cp，流动性能好；同时，固化后所形成的材料还具有极低的气体透过率。本发明组合物中引入了高反应性聚异丁烯材料以及含氢硅油，同时添加一定的吸水剂、导热填料，利用硅氢加成反应，可以制备出一款既可以防水、防尘也能够提供优异的气密性的密封材料。该密封材料既具有有机硅的耐高低温性能又兼顾了聚异丁烯优异气密性的特点。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

本申请提供一种密封材料组合物，其包括以重量份数计的以下组分：

该密封材料组合物可以形成防腐密封材料，可以用于电子器件等的自流平灌封，以及可以用于风电领域、桥梁钢结构、港口码头等各种领域的封装。

本发明的密封材料组合物包含高反应性聚异丁烯。该高反应性聚异丁烯(HRPIB；Highly Reactive Polyisobutylene)，又称高活性聚异丁烯，是指具有高α-末端双键含量的低分子量聚异丁烯。通常，该高反应性聚异丁烯中α-末端双键含量为≥75％，分子量在900-2500。由于制备该高反应性聚异丁烯的链终止的方式不同，反应生成的异丁烯分子末端的双键会有很多类型：二元取代双键(α-末端双键)、三元取代双键以及四元取代双键。其中各种类型取代双键所占的比例取决于催化剂的性能、反应温度和反应周期，反应周期越长越容易生成化学稳定性较好的四元和三元取代双键。当使用三氯化铝作催化剂时，反应生成的异丁烯分子末端的双键大多数是三元取代双键，其次是四元取代双键，二元取代双键最少(10％)。当使用三氟化硼作催化剂时，反应生成的异丁烯分子末端的双键大多数是二元取代双键(70％-85％)，其次是三元取代双键，四元取代双键最少。在一种实施方式中，用于本申请的高反应性聚异丁烯可以是市售产品，例如扬子石化-巴斯夫有限责任公司生产的相应产品。在一种实施方式中，用于本申请的高反应性聚异丁烯的末端的双键为二元取代双键、三元取代双键及四元取代双键中的一种或多种，其粘度为900～3500cp。在一种实施方式中，该高反应性聚异丁烯的量为20～100份，优选60-100份。

本发明的密封材料组合物可以任选包含乙烯基硅油。在一种实施方式中，所述乙烯基硅油为乙烯基封端的聚有机硅氧烷，其粘度为300～5000cp。在一种实施方式中，该乙烯基硅油的量为0～100份，优选0-40份。

在一种实施方式中，该高反应性聚异丁烯与乙烯基硅油的总量可以为100重量份。

本发明的密封材料组合物还包含含氢硅油。在一种实施方式中，所述含氢硅油的侧链含氢或端基含氢，其含氢量为0.2～1.55(％，m/m)。在一种实施方式中，该含氢硅油的量为5～15份，优选8-15份。

本发明的密封材料组合物还包含填料。在一种实施方式中，所述填料为三氧化二铝、氧化镁、二氧化硅、氧化锌、碳化硅中的一种或其任意组合。在一种实施方式中，填料的量为50～300份，优选100-300份

本发明的密封材料组合物还可以任选包含抑制剂。在一种实施方式中，所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-己炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种或其任意组合。在一种实施方式中，抑制剂的量为0～0.5份，优选0.1-0.3份

本发明的密封材料组合物还可以包含吸水剂。在一种实施方式中，吸水剂为活化粉、无水氯化钙、氧化钙中的一种或任意组合。在一种实施方式中，抑制剂的量为5～15份，优选5-10。

本发明的密封材料组合物还可以包含增塑剂。在一种实施方式中，所述增塑剂为甲基硅油、八甲基环四硅氧烷、非反应性聚异丁烯中的一种或其任意组合。在一种实施方式中，增塑剂的量为10～40份，优选10-30。

本发明的密封材料组合物还包含铂金催化剂。在一种实施方式中，该铂金催化剂为氯铂酸的异丙醇溶液、氯铂酸的四氢呋喃溶液或是铂金与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷的螯合物。铂金催化剂配制方法可以参照《有机硅合成工艺及产品应用》(辛松民，王一璐编著，化学工业出版社)中的方法。其中铂的含量可以为2000～4000ppm。

在本发明密封材料组合物的组合物中，当将其中的含氢硅油与铂金催化剂组合时，会导致含氢硅油自身或者与其他组分发生反应，从而固化成所需的密封材料。在一种实施方式中，可以将本发明密封材料组合物的各组分按照比例现场配置，之后固化为所需的密封材料。不过为了便于储存和运输，在一种实施方式中，可以将所述密封材料组合物分装为A、B双组分组合物，条件是所述含氢硅油与铂金催化剂不在同一组分，即含氢硅油在A组分，相应的铂金催化剂在B组分，或者含氢硅油在B组分，那么铂金催化剂在A组分。

可以根据需要调整A、B两组分中包含的各物质及其含量，条件是含氢硅油和铂金催化剂分别包含于不同的组分中，并且将A组分和B组分组合时这些物质及其总量符合本申请组合物对于各成分的限定。这样的两组分组合物也同样包括在本发明的保护范围之内。

在一种实施方式中，A组分包含乙烯基硅油、聚异丁烯、含氢硅油、填料、抑制剂和吸水剂；B组分包含乙烯基硅油、聚异丁烯、填料、增塑剂、吸水剂和铂金催化剂；A组分与B组分的重量比为(1～10):1。在该实施方式中，可以根据需要确定A组分和B组分中诸如乙烯基硅油、聚异丁烯等成分的量，只要最终将A组分和B组分组合时，这些成分的总量符合本申请组合物对于各成分的上述限定即可。这样的两组分组合物也同样包括在本发明的保护范围之内。该组合物的制备方法，包括以下步骤：取高反应性聚异丁烯、乙烯基硅油、含氢硅油、填料、吸水剂、抑制剂，搅匀得A组分备用；取高反应性聚异丁烯、乙烯基硅油、增塑剂、填料、吸水剂、铂金催化剂，搅匀得B组分备用。使用时，将A组分与B组分按照(1～10):1的质量比混合即可。

另一方面，本发明还涉及由本发明密封材料组合物得到的密封材料。本发明的密封材料组合物当将各组分组合时，具有低的粘度，为2000～8000cp，流动性能好；同时，固化后所形成的材料还具有极低的气体透过率。同时，所得密封材料中加入吸水剂后，在使用中会吸收被粘基材的水分，有助于阻止被灌封材料和钢结构材料在有水及高温高湿的环境下腐蚀，而聚异丁烯的引入可以显著的降低灌封胶的水汽透过率，并且引入的高反应性聚异丁烯具有一定的反应活性，可以与含氢硅油进行加成固化反应，这样固化后的密封材料既具有有机硅的耐高低温性能又兼顾了聚异丁烯优异气密性的特点，此防腐密封材料可以有效的对建筑物及钢结构材料中存在的缝隙进行灌缝密封，阻止水汽进一步渗透到被保护材料内部，有效的防止建筑物及钢结构材料进一步腐蚀。因此，由本发明密封材料组合物得到的密封材料非常适合于作为导热灌封胶(密封材料)使用。该密封材料可以用于电子器件的封装，还可以用于风电领域、桥梁钢结构、港口码头等各种领域的封装。

下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

以下实施例及对比例中采用的原料均可采用市售商品，主要原料说明如下：

粘度为300cp的乙烯基硅油，得自山东东岳有机硅公司；

粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键，得自杨子巴斯夫公司；

含氢量0.5％的含氢硅油，得自浙江润禾有机硅公司。

实施例1

本实施例中的自流平灌封用密封材料组合物，由A、B两种组分组成，以重量份数计，

A组分：粘度为300cp的乙烯基硅油50份、粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键50份，含氢量0.5％的含氢硅油8份、填料三氧化二铝100份和氧化镁100份、吸水剂无水氯化钙5份、抑制剂1-乙炔基-1环己醇0.1份、增塑剂为1300cs的聚异丁烯10份；

B组分：粘度为300cp的乙烯基硅油50份、粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键50份，填料三氧化二铝100份和氧化镁100份、吸水剂无水氯化钙5份、Pt含量3000ppm的铂与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷螯合物0.5份、增塑剂为1300cs的聚异丁烯30份。

本实施例中密封材料组合物的制备方法为：取乙烯基硅油、高反应性聚异丁烯、填料、吸水剂置于双行星搅拌釜中混合均匀，再加入含氢硅油和抑制剂为1-乙炔基-1环己醇，混匀得A组分；取乙烯基硅油、高反应性聚异丁烯、填料、吸水剂和铂与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷螯合物置于双行星搅拌釜中混合均匀，混匀得B组分。

实施例2

本实施例中的自流平灌封用密封材料组合物，由A、B两种组分组成，以重量份数计，

A组分：粘度为300cp的乙烯基硅油40份、粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键60份，含氢量0.5％的含氢硅油10份、填料三氧化二铝100份和氧化镁100份、吸水剂无水氯化钙5份、抑制剂1-乙炔基-1环己醇0.1份。

B组分：增塑剂为1300cs的聚异丁烯30份、Pt含量3000ppm的铂与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷螯合物0.4份。

本实施例中自流平灌封用密封材料组合物的制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例中的自流平灌封用密封材料组合物，由A、B两种组分组成，以重量份数计，

A组分：粘度为300cp的乙烯基硅油30份、粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键70份，含氢量0.5％的含氢硅油12份、填料三氧化二铝100份和氧化镁50份、吸水剂无水氯化钙5份、抑制剂1-乙炔基-1环己醇0.15份、增塑剂为400cs的聚异丁烯10份；

B组分：粘度为300cp的乙烯基硅油30份、粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键70份，填料三氧化二铝100份和氧化镁50份、吸水剂无水氯化钙5份、Pt含量3000ppm的铂与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷螯合物0.4份、增塑剂为400cs的聚异丁烯30份。

本实施例中自流平灌封用密封材料组合物的制备方法同实施例1。

实施例4

本实施例中的自流平灌封用密封材料组合物，由A、B两种组分组成，以重量份数计，

A组分：粘度为300cp的乙烯基硅油20份、粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键80份，含氢量0.8％的含氢硅油10份、填料三氧化二铝100份、吸水剂无水氯化钙5份、抑制剂1-乙炔基-1环己醇0.10份、增塑剂为400cs的聚异丁烯10份；

B组分：粘度为300cp的乙烯基硅油20份、粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键80份，填料三氧化二铝100份、吸水剂无水氯化钙5份、Pt含量3000ppm的铂与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷螯合物0.4份、增塑剂为400cs的聚异丁烯30份

本实施例中自流平灌封用密封材料组合物的制备方法同实施例1。

实施例5

本实施例中的自流平灌封用密封材料组合物，由A、B两种组分组成，以重量份数计，

A组分：粘度为300cp的乙烯基硅油10份、粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键90份，含氢量0.8％的含氢硅油12份、填料三氧化二铝100份、吸水剂无水氯化钙5份、抑制剂1-乙炔基-1环己醇0.10份、增塑剂为400cs的聚异丁烯10份；

B组分：粘度为300cp的乙烯基硅油10份、粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键90份，填料三氧化二铝100份、吸水剂无水氯化钙5份、Pt含量3000ppm的铂与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷螯合物0.5份、增塑剂为400cs的聚异丁烯30份。

本实施例中自流平灌封用密封材料组合物的制备方法同实施例1。

实施例6

本实施例中的自流平灌封用防腐密材料，由A、B两种组分组成，以重量份数计，

A组分：粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键100份，含氢量0.8％的含氢硅油15份、填料三氧化二铝100份、吸水剂无水氯化钙5份、抑制剂1-乙炔基-1环己醇0.10份、增塑剂为400cs的聚异丁烯10份；

B组分：粘度为1000cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键100份，填料三氧化二铝100份、吸水剂无水氯化钙5份、Pt含量3000ppm的铂与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷螯合物0.6份、增塑剂为400cs的聚异丁烯30份.

本实施例中自流平灌封用密封材料组合物的制备方法同实施例1。

实施例7

本实施例中的自流平灌封用防腐密材料，由A、B两种组分组成，以重量份数计，

A组分：粘度为1300cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键100份，含氢量1.0％的含氢硅油14份、填料三氧化二铝100份、吸水剂无水氯化钙5份、抑制剂1-乙炔基-1环己醇0.10份、增塑剂为50cs的二甲基硅油10份；

B组分粘度为1300cp的高反应性聚异丁烯，不饱和键为二元取代双键100份，填料三氧化二铝100份、吸水剂无水氯化钙5份、Pt含量3000ppm的铂与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷螯合物0.6份、增塑剂为50cs的二甲基硅油30份。

本实施例中自流平灌封用密封材料组合物的制备方法同实施例1。

对比例1

A组分：粘度为300cp的乙烯基硅油100份，含氢量0.8％的含氢硅油5份、填料三氧化二铝200份、抑制剂1-乙炔基-1环己醇0.10份；

B组分：粘度为300cp的乙烯基硅油100份，填料三氧化二铝200份、Pt含量3000ppm的铂与乙烯基封端的四甲基二硅氧烷螯合物0.3份。

试验例

(1)取实施例1～7及对比例1的组合物制备灌封胶(实施例2取质量比为10:1的A、B组分混合，其它实施例取质量比为1:1的A、B组分)，利用西安夏溪电子科技有限公司生产的TP-3010导热系数测定仪测试其导热系数，参照标准为ASTM D 2717-95，结果详见下表1。

表1实施例1～7及对比例1的组合物制备的灌封胶的导热性

(2)取实施例1～7及对比例1的组合物制备的灌封胶进行流动性测试，分别对其A、B组分和混合后的粘度进行了测试，结果详见下表2。

表2实施例1～7及对比例1的组合物制备的灌封胶的流动性

(3)实施例1～7及对比例1的组合物制备的灌封胶的水蒸气透过率

试验方法：实施例2取质量比为10:1的A、B组分混合，其它实施例取质量比为1:1的A、B组分，混匀，参照GB/T1037-1988塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式法测定，试验结果评定标准参照Q/ZZY047。试验结果详见下表3。

表3实施例1-7及对比例1的组合物制备的灌封胶的水蒸气透过率

以上结果表明，含有高反应性聚异丁烯的灌封胶其水蒸气透过率变小，并且随着高反应性聚异丁烯的量的增加，灌封胶固化后水蒸气透过率越来越小，所以，高反应性聚异丁烯的加入有效的提高了灌封胶的水蒸气阻隔性能。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种密封材料组合物，其包括以重量份数计的以下组分：

乙烯基硅油 0~100份；

高反应性聚异丁烯 20~100份；

含氢硅油 5～15份；

填料 50～300份；

吸水剂 5~15份；

增塑剂 10～40份；

抑制剂 0～0.5份；

铂金催化剂 0.1～0.8份；

所述密封材料组合物为A、B双组分组合物，

所述密封材料组合物的制备方法，包括以下步骤：取高反应性聚异丁烯、乙烯基硅油、含氢硅油、填料、吸水剂、抑制剂，搅匀得A组分备用；取高反应性聚异丁烯、乙烯基硅油、增塑剂、填料、吸水剂、铂金催化剂，搅匀得B组分备用；使用时，将A组分与B组分按照（1~10）:1的质量比混合即可。

2.根据权利要求1所述的密封材料组合物，其中，所述乙烯基硅油为乙烯基封端的聚有机硅氧烷，其粘度为300～5000cp。

3.根据权利要求1所述的密封材料组合物，其中，所述高反应性聚异丁烯的粘度为300～3500cp。

4.根据权利要求1所述的密封材料组合物，其中，所述含氢硅油的侧链含氢或端含氢硅油，其含氢量为0.2～1.55（%，m/m）。

5.根据权利要求1所述的密封材料组合物，其中，所述填料为三氧化二铝、氧化镁、二氧化硅、氧化锌、碳化硅中的一种或其任意组合。

6.根据权利要求1所述的密封材料组合物，其中，所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、3-甲基-1-己炔基-3-醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种或其任意组合。

7.根据权利要求1所述的密封材料组合物，其中，所述的吸水剂为活化粉、无水氯化钙、氧化钙中的一种或任意组合。

8.根据权利要求1所述的密封材料组合物，其中，所述增塑剂为甲基硅油、八甲基环四硅氧烷、非反应性聚异丁烯中的一种或其任意组合。

9.一种密封材料，其由权利要求1-8中任一项所述的密封材料组合物得到。