一种数码显示屏灌封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及灌封胶技术领域，特别是涉及一种数码显示屏灌封胶及其制备方法。

背景技术

数码显示屏是一种带有数字显示的电子显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而适用于制作时钟、计数器等功能的产品。

目前，常用的数码显示屏灌封胶主要有聚氨酯灌封胶、有机硅灌封胶和环氧灌封胶，其中，环氧灌封胶具有优秀的耐高温性能和电气绝缘能力，操作简单，固化前后性能稳定，对多种金属底材和多孔底材都有优秀的附着力，应用较为广阔，但是现有的环氧灌封胶普遍存在固化后易开裂（在固化发生体积收缩时因取向而造成不同部位收缩率不一致）、耐冷热冲击性能较差（无法消除冷热冲击下产生的内应力）的问题。

例如，申请公布号：CN108192546A，申请公布日2018年06月22日，中国专利公开了一种LED户外显示屏用环氧灌封胶及其制备方法，该环氧灌封胶仍然存在固化后易开裂以及耐冷热冲击性能差的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数码显示屏灌封胶及其制备方法，用于解决现有环氧灌封胶固化后容易开裂、耐冷热冲击性能差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种数码显示屏灌封胶，所述数码显示屏灌封胶由以下重量份的组分制得：双组分环氧灌封胶120~180份，扩散剂4~8份，聚硅氧烷接枝玻纤粉5~10份和改性空心玻璃微珠0.5~2份。

本发明配方中的双组分环氧灌封胶为现有常规的双组分环氧树脂灌封胶，可直接市购，通常包括A组分和B组分，A组分和B组分混合后可固化。为解决环氧灌封胶固化后容易开裂的技术问题，本申请中通过加入适量玻纤粉（作为填充增强材料）这一技术手段来解决，但是常规的玻纤粉表面呈亲水性，难以均匀分散到胶液中，且表面能较大，容易团聚，且玻纤粉的密度较胶液的密度小，容易浮向表层而外露，产生浮纤现象；故本申请通过采用聚硅氧烷接枝玻纤粉以克服产生浮纤的现象，聚硅氧烷是一种以重复的（-Si-O-Si-）键为主链，有机基团直接连接在硅原子上的典型的半无机高分子材料，耐高低温好，具有很强的疏水性，可以融合高分子，其接枝在玻纤粉表面可以有效提高玻纤粉在双组分环氧树脂灌封胶中的浸润性，增强玻纤粉与双组分环氧树脂灌封胶的界面粘结性，提高分散性，避免团聚和浮纤现象；但是增加玻纤粉以后会导致固化后的灌封胶变脆，进而导致耐冷热冲击性能进一步变差，而本领域的常规手段是通过添加增韧剂解决，但是增韧剂成本较高，且增韧剂的耐热性或耐老化性较差，本申请中创造性地通过添加空心玻璃微珠解决了添加玻纤粉后导致固化后的灌封胶的耐冷热冲击性能进一步变差问题，空心玻璃微珠化学稳定性好，并能提高固化后的灌封胶的力学性能，同时空心玻璃微珠是各向同性的微小圆球，能有效分散或消除冷热冲击下产生的内应力，从而能够提高固化后的灌封胶的耐冷热冲击性能，除此之外，空心玻璃微珠还能改善光扩散性和绝缘性；硅烷偶联剂同时具有亲水性官能团和疏水性官能团的物质，其亲水性官能团为极性基团，可以在空心玻璃微珠表面发生化学反应；疏水性官能团为非极性基团，可以与双组分环氧树脂灌封胶发生化学反应，有效改善空心玻璃微珠与胶液之间的界面粘结性。

优选地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三（β-甲氧乙氧基）硅烷)中的一种。

优选地，所述聚硅氧烷接枝玻纤粉的直径为10~15μm，长径比为（10~15）:1。改性玻纤粉在提高强度的同时，还要考虑对胶液黏度及在灌封过程中的流动性的影响，本申请采用上述粒径及长径比的聚硅氧烷接枝玻纤粉，可以尽可能使得其与胶液流动性保持一致，避免浮纤现象。

优选地，所述聚硅氧烷接枝玻纤粉采用包括如下步骤的方法制得：

A）将玻纤粉于110~120℃真空干燥后，与甲苯-2，4二异氰酸酯、二醋酸二丁基锡分散于甲苯中，磁力搅拌并通入N

B）将TDI改性玻纤粉、二醋酸二丁基锡和2-羟基-4-（2-羟基乙氧基）-2-甲基苯丙酮分散于甲苯中，磁力搅拌并通入N

C）将单乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、光引发剂改性玻纤粉分散于庚烷中，通入N

优选地，步骤B）中，所述TDI改性玻纤粉与2-羟基-4-（2-羟基乙氧基）-2-甲基苯丙酮的质量比为1：（0.5~1），所述TDI改性玻纤粉与甲苯的质量体积比为0.03~0.05g/mL；所述TDI改性玻纤粉与二醋酸二丁基锡的质量体积比为150~200g/mL。

优选地，步骤C）中，所述光引发剂改性玻纤粉与单乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷的质量体积比为0.05~0.10 g/mL；所述光引发剂改性玻纤粉与庚烷的质量体积比为0.05~0.15 g/mL；所述紫外光的波长为250~276nm，紫外光源的辐照光强为8~11mW/cm

优选地，所述改性空心玻璃微珠采用包括如下步骤的方法制得：将空心玻璃微珠于碱液中刻蚀处理，过滤，水洗涤至中性后，分散于乙醇中得空心玻璃微珠的乙醇分散体系；将硅烷偶联剂的乙醇溶液滴加到空心玻璃微珠的乙醇分散体系中进行反应，过滤、乙醇洗涤，得改性空心玻璃微珠。

优选地，所述空心玻璃微珠的直径为5~20μm，壁厚为1~3μm；所述碱液为浓度为30~40wt%的氢氧化钠溶液；刻蚀处理的温度为50~80℃；反应温度为25~35℃，反应时间为16~24h；所述硅烷偶联剂的加入量为空心玻璃微珠质量的0.8~1.2%；所述硅烷偶联剂的乙醇溶液的浓度为4~8wt%；所述空心玻璃微珠的乙醇分散体系的浓度为0.15~0.25g/mL。

本发明还提供了一种数码显示屏灌封胶的制备方法，包括以下步骤：将聚硅氧烷包覆玻纤粉、改性空心玻璃微珠、双组分环氧灌封胶和扩散剂按配比混合均匀，即制得数码显示屏灌封胶。

优选地，所述双组分环氧灌封胶在混合前先预热至75~80℃；在3~4 toor/40℃条件下真空脱泡混合均匀。双组分环氧灌封胶中含有环氧树脂，在冬天气温较低时会出现黏度过高的情况，因此需要提前预热，提高其流动性，确保混合均匀。

本发明还提供给了一种数码显示屏灌封胶的使用方法，将数码显示屏灌封胶灌封于数码显示屏的待封装部，于85~95℃固化形成密封胶层。

如上所述，本发明的数码显示屏灌封胶及其制备方法，具有以下有益效果：

（1）采用聚硅氧烷接枝玻纤粉，在增强胶层的抗裂性的同时，有效解决玻纤粉在灌封胶体系中的团聚和浮纤问题；

（2）加入空心玻璃微珠有效分散或消除冷热冲击下产生的内应力，提高冷热冲击性能；

（3）制备方法简单，对设备无特殊要求，易于产业化，可广泛应用于数码显示屏等电子元器件的密封中。

附图说明

图1为实施例1的数码显示屏灌封胶固化后的密封胶层经冷热冲击实验后的实物图。

图2为实施例2的数码显示屏灌封胶固化后的密封胶层经冷热冲击实验后的实物图。

图3为实施例3的数码显示屏灌封胶固化后的密封胶层经冷热冲击实验后的实物图。

图4为对比例1的灌封胶固化形成的密封胶层经冷热冲击实验后的实物图。

图5为对比例2的灌封胶固化形成的密封胶层经冷热冲击实验后的实物图。

图6为对比例3的灌封胶固化形成的密封胶层经冷热冲击实验后的实物图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

各种原料和试剂均购自商业供应商，未经进一步纯化，除非另有说明。易受潮的原料和试剂均存放于全密封瓶中，并直接使用，均未经过特殊处理。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

本申请以下各实施例和对比例的灌封胶固化后形成的密封胶层的耐温度冲击性能检测方法如下：常温25℃放置10min--85±2℃放置30min，常温25℃放置10min，低温-25±2℃放置30min，常温25℃放置10min，循环500次，取出常温下恢复2小时。

测试条件：

试验温度1：低温-25℃；试验时间1：0.5h；

试验温度1：高温+85℃；试验时间1：0.5h；

试验循环：1h为一个循环；共500个循环；

试验状态：不通电；

本申请以下各实施例和对比例的灌封胶固化后形成的密封胶层的硬度测试参照GB/T 15023-1994《电气绝缘无溶剂可聚合树脂复合物试验方法》。

实施例1

本实施例提供了一种数码显示屏灌封胶，由以下组分制得：双组分环氧灌封胶（安徽天池先锋油品制造公司，型号XF-MK）180g，扩散剂（安徽天池先锋油品制造公司，DK090）8g，聚硅氧烷接枝玻纤粉（直径为15μm，长径比为10:1）10g和改性空心玻璃微珠（山西海诺科技股份有限公司，型号HN60，直径15μm，壁厚为2μm）1.5g。

所述聚硅氧烷接枝玻纤粉采用包括如下步骤的方法制得：

A）将12g玻纤粉于110℃真空干燥6h后，与5mL甲苯-2，4二异氰酸酯（TDI）、0.05mL二醋酸二丁基锡分散于200mL甲苯中，磁力搅拌并通入N

B）将5g TDI改性玻纤粉、0.025mL二醋酸二丁基锡和5.0g 2-羟基-4-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮分散于甲苯中，磁力搅拌并通入N

C）将5mL单乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、0.3g光引发剂改性玻纤粉分散于5.0mL庚烷中，通入N

所述改性空心玻璃微珠采用包括如下步骤的方法制得：将1g空心玻璃微珠于10mL浓度为35wt%的氢氧化钠溶液中刻蚀处理，刻蚀处理的温度为60℃，过滤，采用去离子水洗涤至中性，分散于乙醇中形成浓度为0.20g/mL的空心玻璃微珠的乙醇分散体系，将浓度为6wt%的乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液滴加到空心玻璃微珠的乙醇分散体系中于25℃进行反应20h，控制乙烯基三乙氧基硅烷的加入量为空心玻璃微珠质量的1.0%，过滤、乙醇洗涤，得改性空心玻璃微珠。

本实施例还提供了一种数码显示屏灌封胶的制备方法，包括以下步骤：将双组分环氧灌封胶预热至80℃，然后与改性空心玻璃微珠、双组分环氧灌封胶和扩散剂按配比于3~4 toor/40℃条件下真空脱泡混合均匀，即制得数码显示屏灌封胶。

本实施例提供了一种数码显示屏灌封胶的使用方法，将上述制得的玻纤增强环氧灌封胶滴胶灌封于待封装部，于90℃固化5h形成密封胶层。

本实施例数码显示屏灌封胶固化后形成的密封胶层的硬度为85A，经冷热冲击实验后的实物图如图1所示，密封胶层表面光滑，未出现开裂现象，无浮纤现象，胶层内部无玻纤团聚现象。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，数码显示屏灌封胶的配方不同，其余工艺完全相同：所述数码显示屏灌封胶由以下组分制得：双组分环氧灌封胶（昆山嘉之美电子材料有限公司，型号5225A/B）120g，扩散剂（安徽天池先锋油品制造公司，DK090）4g，聚硅氧烷接枝玻纤粉（直径为10μm，长径比为15:1）5g，改性空心玻璃微珠（天台精工西力玻璃珠有限公司，直径20μm，壁厚为3μm）0.5g。

本实施例的数码显示屏灌封胶固化后的形成的密封胶层的硬度为88A，经冷热冲击实验后的实物图如图2所示，密封胶层表面光滑，未出现开裂现象，无浮纤现象，胶层内部无玻纤团聚现象。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，数码显示屏灌封胶的配方不同，其余工艺完全相同：所述数码显示屏灌封胶由以下组分制得：双组分环氧灌封胶（广东洛邦新材料有限公司，型号LD-202）180g，扩散剂（霍泥韦尔AC6A）6g，聚硅氧烷接枝玻纤粉（直径为12μm，长径比为11:1）8g，改性空心玻璃微珠（天台精工西力玻璃珠有限公司，直径5μm，壁厚为1μm）2g。

本实施例的数码显示屏灌封胶固化后的形成的密封胶层的硬度为80A，经冷热冲击实验后的实物图如图3所示，密封胶层表面光滑，未出现开裂现象，无浮纤现象，胶层内部无玻纤团聚现象。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于，采用未经过聚硅氧烷接枝的玻纤粉，其余工艺完全相同。

本对比例的灌封胶固化后形成的密封胶层的硬度过高，为90A，经过冷热冲击实验后的实物图如图4所示，密封胶层表面出现开裂现象，且表面有明显的浮纤现象，胶层内部有明显的玻纤团聚现象。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于，未添加改性空心玻璃微珠，其余工艺完全相同。

本对比例的灌封胶固化后形成的密封胶层的硬度过高，为88A，经冷热冲击实验后的实物图如图5所示，密封胶层出现开裂现象，内部无玻纤团聚现象，胶层表面有少许浮纤。

对比例3

对比例3与实施例1的区别在于，步骤2）中，采用未经过改性的空心玻璃微珠，其余工艺完全相同。

本对比例的灌封胶固化后形成的密封胶层的硬度为83A，经冷热冲击实验后的实物图如图6所示，密封胶层引脚处出现开裂现象，内部有团聚现象，表面有少许浮纤。

通过比较实施例1与对比例1可知，采用聚硅氧烷接枝玻纤粉，在增强胶层的抗裂性的同时，有效解决玻纤粉在灌封胶体系中的团聚和浮纤问题；通过比较实施例1与对比例2可知，添加改性空心玻璃微珠可以降低胶层的硬度，避免拉伤基材，释放应力，防止开裂，提高耐冷热冲击性能；通过比较实施例1与对比例3可知，未经过改性的空心玻璃微珠在胶层中分散性较差，容易发生团聚，采用本申请先碱液刻蚀，再硅烷偶联剂改性的空心玻璃微珠解决了对比例3的问题，提高了空心玻璃微珠与胶液之间的界面粘结性，从而提高相容性。

综上所述，只有严格按照本申请的配方组分的种类和比例，并结合特定的工艺步骤才可以协同作用得到固化后形成胶层表面光滑，无浮纤和团聚现象，硬度低，不易开裂，耐冷热冲击性能优异的数码显示屏灌封胶。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。