紫外光-湿气双固化改性有机硅胶粘剂的制备及其性能研究

类彦辉，陈何国，林树忠，陈思斌

（广州市白云化工实业有限公司，广东 广州 510540）

紫外光-湿气双固化改性有机硅胶粘剂的制备及其性能研究

类彦辉，陈何国，林树忠，陈思斌

（广州市白云化工实业有限公司，广东 广州 510540）

制备了一种可以紫外光-湿气双固化的改性有机硅胶粘剂，对并其部分主要性能进行了测试。结果表明，改性有机硅胶粘剂具有良好的固化性能、粘接性能、耐老化及电绝缘性能等，适用于某些特定部件的快速粘接封装。

有机硅胶粘剂；双固化；性能

目前，随着大规模自动化连续生产的发展以及环保要求的提高，紫外光固化材料在涂料、胶粘剂、油墨等领域得到广泛应用。紫外光固化技术不仅可以实现高效快速固化，而且固化过程低能耗无污染，便于工厂的流水化生产作业，符合环保要求。但是深层或阴影区域难以进行紫外光固化过程，影响粘接封装效果[1，2]。有机硅胶粘剂具有优异的物理化学性能，如耐高低温、耐候性能，电绝缘性能和粘接性能等，广泛应用于电子电器、汽车船舶、灯具照明等领域的粘接封装[3]。但是传统结构的聚硅氧烷多为湿气固化或加成固化，无法直接用于紫外光固化体系。

本文合成了一种可用于紫外光-湿气双固化的聚硅氧烷单体，进而制备了改性有机硅胶粘剂。同时，对部分试验因素进行了探讨，并对胶粘剂的部分主要性能进行了测试。

1 实验部分

1.1 主要原料

改性聚硅氧烷，自制；对苯二酚、甲基丙烯酸、四乙基溴化铵、己二醇二丙烯酸酯、二苯甲酮，国药集团化学试剂有限公司；光引发剂1173、819、TPO，巴斯夫（中国）有限公司；聚二甲基硅氧烷，信越化学工业株式会社；气相白炭黑，赢创德固赛特种化学（上海）有限公司；增粘剂、二月桂酸二丁基锡，迈图高新材料集团。

1.2 主要设备

KXJ- 2行星搅拌机，无锡科越化工机械厂；AG- IC20KN万能材料试验机，日本岛津公司；OL- THS- 80ZC微电脑恒温恒湿机，深圳市欧朗试验设备有限公司；LX- A橡胶硬度计，上海六菱仪器厂；ZST- 121体积表面电阻率测定仪，北京中航时代仪器设备有限公司。

1.3 制备方法

基本配方：改性聚硅氧烷75份，聚二甲基硅氧烷10份，气相白炭黑2份，己二醇二丙烯酸酯8份，光引发剂3份，增粘剂2份，二月桂酸二丁基锡0. 2份。在室温下，将上述原材料置于行星搅拌机中，于真空度0. 095 MPa，转速200 r/ min下搅拌120 min，即得紫外光-湿气双固化改性有机硅胶粘剂。

1.4 性能测试

光固化性能：将一定厚度的胶粘剂涂层在100 mW/ cm2紫外光下照射30 s后 ，测试其表面和内部固化情况，并测量不同UV辐射时间下的胶层固化深度；

力学性能：按照GB/ T528—2009测试；

湿气固化过程分析：先将2 mm厚的胶粘剂涂层在100 mW/ cm2紫外光下照射60 s后，置于23 ℃，50% RH环境下7 d，在不同时段测试胶体的力学性能[4]；

邵氏硬度：按照GB/ T531. 1—2008测试；

体积电阻率：按照GB/ T1692—2008测试。

2 结果与讨论

2.1 光引发剂对光固化性能的影响

由表1可知，光引发剂的种类和用量对胶粘剂的光固化性能有一定影响。当光引发剂用量较少时，不足以引发足量基团发生交联反应，表现为难以固化和发黏。当达到一定用量，光固化反应程度提高，转化率升高，且当用量均为3%时，光引发剂1173表现出更高效的引发效果。

表1 光引发剂对光固化性能的影响Tab.1 Effect of UV-initiator on UV-curing properties

2.2 UV辐射对固化深度的影响

在紫外光辐射下，胶粘剂中的光引发剂吸收能量受激发产生自由基，引发聚合反应，固化形成体型结构。由图1可知，胶粘剂的光固化深度随紫外光辐射时间的延长而提高，当辐射时间为60 s时，基本达到最大光固化深度。对于厚的胶粘剂涂层，其更深层的固化则需要湿气固化完成。同时可以看出，紫外光辐射能量提高，有利于提高胶层的初始和最终固化深度。

图1 UV辐射对固化深度的影响Fig.1 Effect of UV irradiance on cured depth

2.3 湿气固化过程分析

同时，对于胶层厚度大于最大固化深度或基材透明度较差等无法通过紫外光固化的阴影区域，也完全可由湿气固化完成，实现粘接封装效果。

2.4 耐高低温性能

由图3可以看出，合成的双固化改性有机硅胶粘剂具有良好的耐高低温性能，在-20～150℃内力学性能变化较小，可以较长时间在此温度范围内使用。在较短的时间内，能承受更高或更低的温度。这是由聚硅氧分子链结构的柔顺性和耐热性决定的。

图3 胶粘剂的耐高低温性能Fig.3 Resistance to high and low temperature for adhesive

当湿气渗透已发生紫外光固化的胶层，在有机锡的催化作用下，与甲氧基发生水解反应，然后缩合聚合形成交联体系，使得拉伸强度提高，断裂伸长率有所降低，如图2所示。

图2 湿气固化过程中力学性能的变化Fig.2 Changes of mechanical properties during moisture curing

2.5 其他性能

由表2可知，合成的双固化改性有机硅胶粘剂能有效降低胶体黄变现象，同时具有良好的电绝缘性能，对玻璃、陶瓷和多数金属等材料具有良好的粘接性能。另外，可以通过调整不同的增粘剂组合，满足其他基材如PMMA、PC等的粘接需求。

表2 其他性能（典型值）Tab.2 Other properties（typical values）

3 结语

（1）在紫外光辐射下，可以快速固化形成具有一定厚度和粘接强度的硅胶体系，而后可以继续发生湿气固化，粘接强度和力学性能得到加强。对于紫外光无法完成固化的区域，可由湿气固化完成，达到预期效果；

（2）胶粘剂固化后具有良好的粘接性能、耐高低温和电绝缘性能等，可广泛用于多种材料的粘接封装，尤其是满足电子电器、照明灯具等领域某些特定部件的快速粘接封装要求。

[1]杨海冬,曲春燕,王德志.紫外光(UV)固化胶黏剂的研究进展[J].黑龙江科学,2012, 3(6):38- 40.

[2]王德海,江棂.紫外光固化材料[M].科学出版社,2001.

[3]黄文润.液体硅橡胶[M].四川科学技术出版社,2009.

[4]郝锐颖.紫外/湿气双固化聚硅氧烷丙烯酸酯固化行为及性能研究[D].北京:北京化工大学,2014.

Preparation and properties of dual UV-moisture curable modified silicone adhesive

LEI Yan-hui, CHEN He-guo, LIN Shu-zhong, CHEN Si-bin
(Guangzhou Baiyun Chemical Industry Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 510540, China)

A type of dual UV-Moisture curable modified silicone adhesive was prepared and some main properties were tested. The results indicate that the adhesive can be used for the fast bonding of certain parts for its excellent curing, adhesion, aging resistance and electrical insulation properties.

silicone adhesive; dual curing; properties

TQ433.4+38

A

1001-5922（2017）05-0035-03

2016- 12- 19

类彦辉（1989-），男，硕士，工程师，主要从事有机硅及MS胶粘剂的技术研发。E- mail：leiyanhui601@ 163. com。