CN113174228B - 一种uv湿气双固化有机硅披覆胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UV湿气双固化有机硅披覆胶及其制备方法和应用，所述有机硅披覆胶包括如下制备原料：硅氧烷型预聚体、填料和助剂。本发明的有机硅披覆胶能够克服纯湿气固化披覆胶固化速度慢和纯UV披覆胶阴影部分不能固化的缺点，实现UV湿气双固化，同时具有优异的力学性能和绝缘性能。
Description
技术领域
本发明涉及披覆胶技术领域，特别涉及一种UV湿气双固化有机硅披覆胶及其制备方法和应用。
背景技术
线路板、电子元器件和电器模块等在使用过程中受震动、高尘、盐雾、潮湿、高温等影响，容易出现腐蚀、软化、变形、霉变等问题。在这些电子电器上涂覆披覆胶则可有效避免这些问题。按照基胶类型不同，披覆胶大致可分为有机硅类、聚氨酯类和丙烯酸类。其中有机硅披覆胶的基胶主要为聚硅氧烷，聚硅氧烷具有优异的耐高低温、电气绝缘、耐臭氧、耐辐射、阻燃、憎水等性能，综合性能优于丙烯酸树脂和聚氨酯，因此得到广泛的使用。目前市面上的有机硅披覆胶以缩合型为主，大多只能进行湿气固化，固化速度慢，影响生产效率；而一些有机硅披覆胶虽然具有UV固化性能，但是不能进行湿气固化，UV辐照不到的阴影部分不能进行固化。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种UV湿气双固化有机硅披覆胶(以下称有机硅披覆胶)，以克服纯湿气固化披覆胶固化速度慢和纯UV披覆胶阴影部分不能固化的缺点，能够同时实现UV湿气双固化。
本发明还提供所述有机硅披覆胶的制备方法和应用。
本发明采取的技术方案如下：
本发明的第一方面是提供一种有机硅披覆胶，包括如下制备原料：硅氧烷型预聚体、填料和助剂，所述硅氧烷型预聚体具有如下结构式：
其中，R为
所述n＝0～4。
所述硅氧烷型预聚体在23℃时的粘度500～20000mPa·s。
所述助剂包括光引发剂、活性稀释剂、阻聚剂、催化剂、交联剂、偶联剂中的至少一种。
所述有机硅披覆胶包括如下质量份的制备原料：
硅氧烷型预聚体100份
填料5～20份
光引发剂1～5份
活性稀释剂5～20份
阻聚剂0.1～3份
催化剂0.1～3份
交联剂1～5份
偶联剂0.5～3份。
所述填料包括气相白炭黑、MQ硅树脂中的至少一种。
所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基苯基丙-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚中的任意一种或多种。
所述活性稀释剂包括丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸苯氧基乙酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸乙二醇二丙烯酸酯任意一种或多种。
所述阻聚剂包括对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基对甲苯酚中的任意一种或多种。加入阻聚剂可避免在存储过程中有机硅披覆胶发生不必要的固化，改善有机硅披覆胶的储存性能。
所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二-2-乙基己酸二丁基锡、辛酸亚锡、2-乙基己氧基钛酸酯、钛酸异丙酯、钛酸叔丁酯中的任意一种或多种。
所述交联剂包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种或多种。
所述偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的任意一种或多种。
本发明的第二方面是提供一种有机硅披覆胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将硅氧烷型预聚体和填料混合得到物料1；
2)将所述物料1与光引发剂、活性稀释剂、阻聚剂、催化剂、交联剂、偶联剂混合，得到有机硅披覆胶。
步骤1)更具体为，在真空条件下，将硅氧烷型预聚体和填料搅拌5～20min，然后升温到90～100℃搅拌20～60min，得到物料1。
步骤2)具体为，使所述物料1的温度降至30℃以下，加入光引发剂、活性稀释剂、阻聚剂、催化剂、交联剂、偶联剂，在真空下搅拌30～90min得到有机硅披覆胶。
所述硅氧烷型预聚体由环氧丙烯酸酯和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷反应制得。
所述环氧丙烯酸酯在23℃的粘度为350～15000mPa·s。
所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和环氧丙烯酸酯的摩尔比为1～2：1，优选约2：1。
所述反应在碱性条件下进行，在实际操作用，可加入有机碱，如四甲基氢氧化铵形成适合反应的碱性条件。
所述反应的温度为20～200℃，优选100～150℃；反应的时间为1～5h。
在一个具体的事实方式中，所述硅氧烷型预聚体的制备方法为：将环氧丙烯酸酯和0.5wt％四甲基氢氧化铵投入反应釜，充氮气保护，室温条件下搅拌10min，升温至100℃，按与环氧丙烯酸酯的摩尔比为2：1缓慢滴加γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后继续搅拌90min，升温至150℃，抽真空搅拌2h。
本发明的第三方面是提供上述有机硅披覆胶在制备电路板中的应用。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明的有机披覆胶能够实现UV和湿气双固化，在UV辐射和湿气下均具有较快的干燥速度，同时具有优异的力学性能和绝缘性能。
具体实施方式
以下结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
(1)硅氧烷型预聚体的制备：
将350mPa·s环氧丙烯酸酯和0.5wt％四甲基氢氧化铵投入反应釜，充氮气保护，室温条件下搅拌10min，升温至100℃，按与环氧丙烯酸酯的摩尔比为2:1缓慢滴加γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后继续搅拌90min，升温至150℃，抽真空搅拌2h，得到500mPa·s硅氧烷型预聚体。
(2)UV-湿气双重固化有机硅披覆胶的制备：
将100份500mPa·s硅氧烷型预聚体和10份气相白炭黑投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌10min，然后升温到100℃抽真空搅拌30min；温度降到35℃以下后加入2份2-羟基-2-甲基苯基丙-1-酮、5份丙烯酸异冰片酯、3份对羟基苯甲醚、3份二月桂酸二丁基锡、2份甲基三甲氧基硅烷、3份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到UV湿气双固化有机硅披覆胶。
实施例2
(1)硅氧烷型预聚体的制备：
将600mPa·s环氧丙烯酸酯和0.5wt％四甲基氢氧化铵投入反应釜，充氮气保护，室温条件下搅拌10min，升温至100℃，按与环氧丙烯酸酯的摩尔比为2:1缓慢滴加γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后继续搅拌90min，升温至150℃，抽真空搅拌2h，得到900mPa·s硅氧烷型预聚体。
(2)UV-湿气双重固化有机硅披覆胶的制备：
将100份900mPa·s硅氧烷型预聚体和15份气相白炭黑投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌10min，然后升温到100℃抽真空搅拌30min；温度降到35℃以下后加入4份1-羟基环己基苯基甲酮、10份丙烯酸羟乙酯、3份N,N-对羟基苯甲醚、2.5份二月桂酸二辛基锡、3份甲基三乙氧基硅烷、3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到UV湿气双固化有机硅披覆胶。
实施例3
(1)硅氧烷型预聚体的制备：
将3000mPa·s环氧丙烯酸酯和0.5wt％四甲基氢氧化铵投入反应釜，充氮气保护，室温条件下搅拌10min，升温至100℃，按与环氧丙烯酸酯的摩尔比为2:1缓慢滴加γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后继续搅拌90min，升温至150℃，抽真空搅拌2h，得到5000mPa·s硅氧烷型预聚体。
(2)UV-湿气双重固化有机硅披覆胶的制备：
将100份5000mPa·s硅氧烷型预聚体和15份MQ硅树脂投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌10min，然后升温到100℃抽真空搅拌30min；温度降到35℃以下后加入3份2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、5份丙烯酸异冰片酯、10份丙烯酸羟丙酯、2份2,6-二叔丁基对甲苯酚、2份二-2-乙基己酸二丁基锡、3份乙烯基三甲氧基硅烷、2.5份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到UV湿气双固化有机硅披覆胶。
实施例4
(1)硅氧烷型预聚体的制备：
将8000mPa·s环氧丙烯酸酯和0.5wt％四甲基氢氧化铵投入反应釜，充氮气保护，室温条件下搅拌10min，升温至100℃，按与环氧丙烯酸酯的摩尔比为2:1缓慢滴加γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后继续搅拌90min，升温至150℃，抽真空搅拌2h，得到12000mPa·s硅氧烷型预聚体。
(2)UV-湿气双重固化有机硅披覆胶的制备：
将100份12000mPa·s硅氧烷型预聚体和10份MQ硅树脂投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌10min，然后升温到100℃抽真空搅拌30min；温度降到35℃以下后加入3份三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、18份甲基丙烯酸羟乙酯、2份2,6-二叔丁基对甲苯酚、2份辛酸亚锡、5份乙烯基三乙氧基硅烷、2份3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到UV湿气双固化有机硅披覆胶。
实施例5
(1)硅氧烷型预聚体的制备：
将15000mPa·s环氧丙烯酸酯和0.5wt％四甲基氢氧化铵投入反应釜，充氮气保护，室温条件下搅拌10min，升温至100℃，按与环氧丙烯酸酯的摩尔比为2:1缓慢滴加γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后继续搅拌90min，升温至150℃，抽真空搅拌2h，得到20000mPa·s硅氧烷型预聚体。
(2)UV-湿气双重固化有机硅披覆胶的制备：
将100份20000mPa·s硅氧烷型预聚体和5份MQ硅树脂投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌10min，然后升温到100℃抽真空搅拌30min；温度降到35℃以下后加入5份苯偶姻异丙醚、20份丙烯酸苯氧基乙酯、2份对羟基苯甲醚、2份钛酸叔丁酯、5份甲基三甲氧基硅烷、2份3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到UV湿气双固化有机硅披覆胶。
对比例1
本对比例相较实施例3的主要区别在于：将硅氧烷型预聚体替换成相同粘度的端羟基聚硅氧烷，并省去与端羟基聚硅氧烷相关联的光引发剂和阻聚剂。
具体地，将100份500mPa·s端羟基聚硅氧烷和10份气相白炭黑投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌30min，然后加入3份二月桂酸二丁基锡、2份甲基三甲氧基硅烷、3份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到湿气固化有机硅披覆胶。
对比例2
将100份900mPa·s端羟基聚硅氧烷10份气相白炭黑投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌30min，然后加入2.5份二月桂酸二辛基锡、3份甲基三乙氧基硅烷、3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到湿气固化有机硅披覆胶。
对比例3
将100份5000mPa·s端羟基聚硅氧烷和15份MQ硅树脂投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌30min，然后加入2份二-2-乙基己酸二丁基锡、3份乙烯基三甲氧基硅烷、2.5份N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到湿气固化有机硅披覆胶。
对比例4
将100份12000mPa·s端羟基聚硅氧烷和10份MQ硅树脂投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌30min，然后加入2份辛酸亚锡、5份乙烯基三乙氧基硅烷、2份3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到湿气固化有机硅披覆胶。
对比例5
将100份20000mPa·s端羟基聚硅氧烷和5份MQ硅树脂投入行星机，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌30min，然后加入2份钛酸叔丁酯、5份甲基三甲氧基硅烷、2份3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷，在真空度为-0.1MPa条件下搅拌60min即得到湿气固化有机硅披覆胶。
按照如下标准或条件对实施例1～5和对比例1～5的有机硅披覆胶进行性能测试：
UV辐射表干时间：光强75mW/cm2；
湿气固化表干时间(本发明所称湿气固化指的是在空气氛围、无UV照射下，有机硅披覆胶中的组分与空气中的水分发生反应而固化，对湿度并无特殊要求)：GB/T 13477.5；
粘度：ASTM D2196；
硬度：ASTM D2240；
拉伸强度：ASTM D412；
伸长率：ASTM D412；
介电强度：ASTM D149；
体积电阻率：ASTM D257。
测试结果如下表所示：
表1.实施例1～5的UV湿气双固化有机硅披覆胶性能测试结果
表2.对比例1～5的湿气固化有机硅披覆胶性能测试结果
从测试结果看出，实施例1～5的UV湿气双固化有机硅披覆胶经UV辐射后在短时间内即能表干，相比之下，对比例1～5的湿气固化有机硅披覆胶仅能依靠空气中的水分进行交联反应，在UV辐照下不能表干，且湿气固化表干时间较长。由此可见，UV湿气双固化有机硅披覆胶能大大提升施工的效率。此外，实施例1～5的UV湿气双固化有机硅披覆胶在拉伸强度、硬度等性能上也优于对比例1～5的湿气固化有机硅披覆胶。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种有机硅披覆胶，其特征在于：所述有机硅披覆胶包括如下质量份的制备原料：
硅氧烷型预聚体100份
填料5～20份
光引发剂1～5份
活性稀释剂5～20份
阻聚剂0.1～3份
催化剂0.1～3份
交联剂1～5份
偶联剂0.5～3份；
所述硅氧烷型预聚体的制备方法为：将环氧丙烯酸酯和0.5wt％四甲基氢氧化铵投入反应釜，充氮气保护，室温条件下搅拌10min，升温至100℃，按与环氧丙烯酸酯的摩尔比为2：1缓慢滴加γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加完毕后继续搅拌90min，升温至150℃，抽真空搅拌2h。
2.根据权利要求1所述有机硅披覆胶，其特征在于：所述硅氧烷型预聚体在23℃时的粘度为500～20000mPa·s。
3.根据权利要求1所述有机硅披覆胶，其特征在于：所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基苯基丙-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯、三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述有机硅披覆胶，其特征在于：所述活性稀释剂包括丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸苯氧基乙酯、新戊二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸乙二醇二丙烯酸酯中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述有机硅披覆胶，其特征在于：所述阻聚剂包括对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基对甲酚中的任意一种或多种。
6.权利要求1～5任一项所述有机硅披覆胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将硅氧烷型预聚体和填料混合得到物料1；
2）将所述物料1与光引发剂、活性稀释剂、阻聚剂、催化剂、交联剂、偶联剂混合，得到有机硅披覆胶。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤1）具体为，在真空条件下，将硅氧烷型预聚体和填料搅拌5～20min，然后升温到90～100℃搅拌20～60min，得到物料1；步骤2）具体为，使所述物料1的温度降至30℃以下，加入光引发剂、活性稀释剂、阻聚剂、催化剂、交联剂、偶联剂，在真空下搅拌30～90min得到有机硅披覆胶。
8.权利要求1～5任一项所述有机硅披覆胶在制备电路板中的应用。
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