一种透明UV原位固化有机硅密封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机硅胶领域，尤其涉及一种透明UV原位固化有机硅密封胶及其制备方法。

背景技术

电子及工业常见装配所需的密封垫圈或采用弹性密封垫圈直接装配，但这涉及到配套材料的精准度及公差问题，以及装配难以实现完全自动化，往往带来附加成本的上升及生产效率的下降；或有采用密封胶进行热原位固化来解决，或进行室温固化来解决，但这种方式，或带来高温设备能耗的问题，或带来反应时间较长，产能受限的问题。

UV固化材料具有固化快、节能、常温固化、污染少等优点，越来越受到各行各业的青睐。常用UV固化一般为丙烯酸酯类树脂，其具有优异的UV反应活性，并且可根据不同的应用需求制成各种不同硬度和弹性的材料，具有广泛的市场应用。但是，传统丙烯酸酯类材料因为材料本身的局限性，长期处于120℃甚至以上时，容易氧化裂解，造成材料性能的衰减，因而很难在苛刻环境中使用。

有机硅材料因为其优异的耐高低温、耐候、耐老化、耐腐蚀、低表面张力以及生理惰性等，在航空航天、电子电气、化工、交通运输、医疗卫生、日常生活等方面均已得到了广泛的应用。常见有机硅材料固化方式为高温固化或湿气固化，在一定程度上限制了有机硅材料的应用及下游产能的提升。

发明内容

针对现有有机硅密封胶固化方式单一的问题，本发明提供一种透明UV原位固化有机硅密封胶，包括如下重量份的组分：改性有机硅树脂75-95份、巯基官能化有机硅材料1-10份、填料1-10份以及光引发剂0.5-4份。

改性有机硅树脂的数据分子量为300-100000，结构为：

(R

式中，R

所述R

每个R

巯基官能化有机硅材料的结构为：

(R

式中，每个R

本发明所用填料为亲油性白炭黑，所用光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉苯甲酮或2-异丙基硫杂蒽酮中的一种或多种的组合。

本发明透明UV原位固化有机硅密封胶的制备方法为：

1)制备改性有机硅树脂

将按目标改性有机硅树脂的结构将对应摩尔比的封头剂、环体、二烷氧基硅烷单体和催化剂混合后升温至40-50℃，搅拌反应0.5-1.5h，再加入多烷氧基硅烷单体加入反应瓶中，并缓慢滴加去离子水，保温反应30-60min后升温至100-130℃，蒸除副产物乙醇及多余的水，保持体系内部温度在90℃以上，保温反应2-8h，即得；

2)制备巯基官能化有机硅材料

将按目标巯基官能化有机硅的结构将对应摩尔比的封头剂、环体、二烷氧基硅烷单体和催化剂，升温至40-50℃，搅拌反应0.5-1.5h，加入三烷氧基硅烷单体，并缓慢滴加去离子水，保温反应30-60min后升温至100-130℃，蒸除副产物乙醇及多余的水，保持体系内部温度在90℃以上，保温反应2-4h，即得；

3)制备密封胶

在黄光灯环境下，按重量份称取各组分，将改性有机硅树脂、巯基官能化有机硅材和填料加入搅拌釜中，在低于35℃、＞0.09MPa的真空条件下搅拌均匀后，加入光引发剂，搅拌均匀即得。

步骤1)和步骤2)中，催化剂的添加量为封头剂、小分子环体和二烷氧基硅烷单体总质量的0.5-1.5‰，添加去离子水的摩尔量为二烷氧基硅烷单体摩尔量的0.5-1.5倍；

本发明的有益效果是：本发明改性有机硅树脂的制备采用了水解的方式引入丙烯酸基团，一方面可以实现不同结构及粘度产品的制备，另一方面，可通过单体比例的调整容易获得目标官能度及官能团位置确定的改性有机硅树脂，更有利于配方交联结构及性能的可调整性。巯基官能化有机硅材料可改善UV有机硅材料的表面氧阻聚现象，使产品固化后表面干爽，且通过水解法合成的巯基官能化的有机硅材料，与主体树脂具有很好的相容性，且通过调整巯基的位置，可更有效得发挥表面抗氧阻聚的作用，同时在配方中，可起到调整产品粘度及润湿增塑剂的作用。本发明透明UV原位固化有机硅密封胶属于单组分胶，可满足自动化点胶、快速UV辐照进行原位固化，达到全自动化快速原位定型密封垫圈的效果。

具体实施方式

以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

说明：本发明实施例中，Me代表甲基，Ph代表苯基。

一、改性有机硅树脂的制备

1、改性有机硅树脂(a)

向2L三口烧瓶中加入154.4g封头剂B、74.4g环体A、1186g八甲基环四硅氧烷、1.5g浓硫酸、10g乙醇和10g去离子水，升温至50℃，搅拌反应1h，然后将109g甲基三甲氧基硅烷加入反应瓶中，并向其中缓慢滴加40g去离子水，滴加完毕后，保温反应30min，随后升温至120℃，蒸除副产物乙醇及多余的水。待体系内部温度升高至90℃以上，保温反应3h后，加入甲苯萃取，蒸馏水水洗至中性，减压蒸馏除去溶剂及小分子，即得到目标产物具有高光敏反应活性的改性有机硅树脂(a)，目标产物结构通式为(R

2、改性有机硅树脂(b)

在氮气保护下，向2L三口烧瓶中加入77.2g封头剂B、1483g八甲基环四硅氧烷和2g四甲基氢氧化铵，升温至40℃，搅拌反应0.5h，随后升温至100℃，待体系内部温度升高至90℃以上，保温反应7h，待保温反应结束后，升温至140℃，抽真空搅拌反应3h后，即得到目标产物具有高光敏反应活性的改性有机硅树脂(b)，目标产物结构通式为(R

3、改性有机硅树脂(c)

向2L三口烧瓶中加入64.8g六甲基二硅氧烷、74.4g环体A、1459g甲基苯基二甲氧基硅烷、200g去离子水和3g四甲基氢氧化铵，升温至50℃搅拌反应1h后，升温至100℃，蒸除副产物乙醇及多余的水，待体系内部升温至90℃后，保温反应2h,保温反应结束后，升温至140℃，抽真空搅拌反应3h后，即得到目标产物具有高光敏反应活性的改性有机硅树脂(c)，目标产物结构通式为(Me

4、改性有机硅树脂(d)

向2L三口烧瓶中加入162.38g六甲基二硅氧烷、93g环体A、741.55g八甲基环四硅氧烷、1.5g浓硫酸、10g乙醇和10g去离子水，升温至45℃，搅拌反应1.5h，然后将417g正硅酸乙酯加入反应瓶中，并向其中缓慢滴加100g去离子水，滴加完毕后，保温反应30min，随后升温至120℃，蒸除副产物乙醇及多余的水。待体系内部温度升高至90℃以上，保温反应2h，加入甲苯萃取后，蒸馏水水洗至中性，减压蒸馏除去溶剂及小分子，即得到目标产物具有高光敏反应活性的改性有机硅树脂(d)，目标产物结构通式为(Me

二、巯基官能化有机硅材料的制备

1、巯基官能化有机硅材料(α)

向1L三口烧瓶中加入81.2g六甲基二硅氧烷、74.155g八甲基环四硅氧烷、5g浓硫酸、20g乙醇和8g去离子水，升温至50℃，搅拌反应30min，然后将392.68g巯丙基三甲氧基硅烷加入反应瓶中，并向其中缓慢滴加70g去离子水，滴加完毕后，保温反应30min，随后升温至120℃，蒸除副产物乙醇及多余的水，待体系内部温度升高至90℃以上，保温反应4h，加入甲苯稀释后，蒸馏水水洗至中性，减压蒸馏除去溶剂及小分子，即得到目标产物巯基官能化有机硅材料(α)，目标产物结构通式为(Me

2、巯基官能化有机硅材料(β)

向2L三口烧瓶中加入81.2g六甲基二硅氧烷、721.36g甲基巯丙基二甲氧基硅烷、733.08g二苯基二甲氧基硅烷、2g四甲基氢氧化铵和190g水，升温至50℃，搅拌反应1h，随后，升温至100℃，蒸除副产物乙醇及多余的水，待体系内部升温至90℃后，保温反应2h，保温反应结束后，升温至140℃，抽真空搅拌反应3h后，即得到目标产物巯基官能化有机硅材料(β)，目标产物结构通式为(Me

三、透明UV原位固化有机硅密封胶的制备

实施例1

在黄光灯环境下，称取90g具有高光敏反应活性的改性有机硅树脂(a)、3g巯基官能化有机硅材料(α)、6g疏水性气象硅DM-20S放于混胶设备中，在低于35℃、＞0.09MPa真空条件下搅拌均匀，随后加入1.2g光引发剂1173，在低于35℃、＞0.09MPa真空条件下混合搅拌均匀后，灌装于黑色胶管中。

实施例2

在黄光灯环境下，称取28g具有高光敏反应活性的改性有机硅树脂(b)、50g具有高光敏反应活性的改性有机硅树脂(d)、6.6g巯基官能化有机硅材料(α)、15g疏水性气象硅H2000放于混胶设备中，在低于35℃、＞0.09MPa真空条件下搅拌均匀，随后加入2g光引发剂907和1g光引发剂184(使用前，将其碾成粉末)，在低于35℃、＞0.09MPa真空条件下混合搅拌均匀后，灌装于黑色胶管中。

实施例3

在黄光灯环境下，称取85g具有高光敏反应活性的改性有机硅树脂(c)、2g巯基官能化有机硅材料(β)、10g疏水性气象硅H2000放于混胶设备中，在低于35℃、＞0.09MPa真空条件下搅拌均匀，随后加入2g光引发剂TPO(使用前，将其碾成粉末)，在低于35℃、＞0.09MPa真空条件下混合搅拌均匀后，灌装于黑色胶管中。

将实施例1-3所得透明UV原位固化有机硅密封胶制成1.5mm的胶膜，进行LED-UV照射，照射时间为10s，照射完成之后，将胶膜揭下，按照标准(GB/T528-2009)进行测试，结果如表1所示。

表1.实施例1-3测试结果

从测试结果中可以看出：①本发明所得透明UV原位固化有机硅密封胶可以实现UV辐照快速固化(10s即可完成固化)，且固化后表面干爽，克服了表面氧阻聚现象；②胶水固化以后，硬度可实现较大幅度的变化，且具有非常好的形变能力，弹性好，起到密封垫圈的效果。在本专利范围内，可以实现不同结构及粘度产品的制备，可通过单体比例的调整容易获得目标官能度及官能团位置确定的改性有机硅树脂，有利于配方交联结构及性能的可调整性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。