硼硅树脂增粘剂对电子、陶瓷硅胶性能的影响

梁广伟 梁广强

摘 要：以硼硅树脂（BSR）为增粘剂，制备了具有良好粘接性能的电子、陶瓷硅胶。研究了它对有机硅胶性能的影响。结果表明BSR可以明显提高有机硅胶的粘接性能。当BSR用量为1.0份时，有机硅胶的综合性能较好，对Al和PPA基材的粘接剪切强度分别为4.25MPa和2.06MPa，拉伸强度为3.67MPa，断裂伸长率为51%，邵氏D硬度为49，折射率为1.532，透光率为90%，粘度为2950mPa·s。

关键词：硼硅树脂;增粘剂;电子、陶瓷硅胶

1 前 言

瓷砖在加工过程中，为了达到防污要求，需要用纳米液（A液）、有机硅助剂（B液）对其进行表面处理。目前市场上A液主要为硅溶胶，B液为硅胶、硅油、硅树脂等。为了提高稳定性、可靠性和耐久性等，也常常需要用到有机硅胶[1]。加成型有机硅胶（简称硅胶）固化时铂催化剂的使用量较少，不产生副产物，可以深层固化，固化后不收缩，有优良的热稳定性、化学稳定性和电性能，是极有发展前景的高性能材料[2]。然而，普通的加成型有機硅胶在应用中存在固化后表面绝大部分为非极性的有机基团，对电子、陶瓷基材的粘接性差，这严重限制了加成型有机硅胶的应用范围[3-4]。

本实验以硼硅树脂（BSR）为增粘剂，制备了具有良好粘接性能的电子、陶瓷硅胶。研究了它对有机硅胶性能的影响。

2 实验部分

2.1 主要原料

苯基乙烯基硅树脂（PVSR）：乙烯基的含量为 3.19wt%，折射率为1.535，自制;

苯基含氢硅油（HMNDP）：活性氢质量分数 0.57%，折射率为1.496，自制;

硼硅树脂（BSR）：粘度为4100mPa·s，折射率为1.544，自制;

铂催化剂：铂的含量为1000ppm，日本信越化学工业株式会社;

1-乙炔基环己醇：分析纯，广德金邦化工有限公司。

2.2 仪器与设备

电动搅拌机：型号JB-25型，上海南汇慧明仪器厂;

真空干燥箱：型号DZF-6050，上海市新苗医疗器械制造有限公司;

冲片机：型号ZY-1025，扬州正艺试验机械有限公司;

电脑式材料拉力试验机：型号LK-103B，东莞力控仪器科技有限公司;

硬度计：型号LX-A，无锡市前洲测量仪器厂;

阿贝折射仪：型号WYA-2W，上海申光仪器仪表有限公司;

紫外可见分光光度计：型号Lambda 950，美国PerkinElmer公司;

旋转粘度计：型号NDJ-1，上海昌吉地质仪器有限公司。

2.3 电子、陶瓷有机硅胶的制备

将80份PVSR、20份HMNDP、适量BSR和0.01份1-乙炔基环己醇在电动搅拌机的作用下混合均匀，然后加入0.2份铂催化剂，搅拌均匀，最后将混合物在真空干燥箱中真空脱泡20min，倒入模具先在80℃下固化1h，然后在150℃下固化3h，制成试样进行各项性能测试。

2.4 测试与表征

2.4.1 粘接性能测试

采用GB/T 13936-1992标准测定有机硅胶对铝片（Al）和聚邻苯二甲酰胺（PPA）的粘接剪切强度，评价硅胶的粘接性能。

2.4.2 力学性能测试

拉伸强度、断裂伸长率按照GB/T 528-2009标准用电子万能试验机测定，试样为哑铃型，厚度为2mm，拉伸速率为500mm/min。

邵氏D硬度按照GB/T 531.1-2008标准用硬度计测定。

2.4.3 折射率测试

硅胶在25℃时的折射率采用阿贝折射仪测定。

2.4.4 透光率测试

用紫外可见分光光度计测定硅胶固化样品的透光率，硅胶的厚度为2mm。

2.4.5粘度测试

粘度按GB/T 2794-1995标准用旋转粘度计测定。

3 结果与讨论

3.1 BSR对加成型有机硅胶粘接性能的影响

图1为BSR用量对加成型有机硅胶粘接性能的影响。从图中可以看出，随着BSR用量增加到1.0份，有机硅胶对Al和PPA基材的粘接性能有明显的改善，表明BSR是一种增粘效果较好的增粘剂。继续增加BSR用量时，有机硅胶剪切强度开始下降。这可能是由于BSR可以通过扩散作用迁移到基材表面并与其产生相互作用，随着BSR用量的增加，基材表面BSR覆盖的面积越大，因此有机硅胶的粘接性能提高。但通常起增粘作用的是一到三层增粘剂分子[5]，因此BSR的最佳用量为1.0份。

3.2 BSR对加成型有机硅胶力学性能的影响

表1为BSR用量对加成型有机硅胶力学性能的影响。由表可知，随着BSR用量的增加，有机硅胶的拉伸强度和硬度减小，断裂伸长率增大。这可能是因为BSR用量越大，SiH键与C=C双键的摩尔比越小，对有机硅胶的力学性能产生负面影响。但由于BSR用量较少，对有机硅胶力学性能的影响较小。当BSR用量为1.0份时，有机硅胶的拉伸强度为3.67MPa，断裂伸长率为51%，邵氏D硬度为49，有机硅胶仍具有较好的力学性能。

3.3 BSR对加成型有机硅胶折射率的影响

表2为BSR用量对加成型有机硅胶折射率的影响。从表中可以看出，当BSR用量低于2.5份时，对有机硅胶的折射率没有影响。这是因为BSR的折射率为1.544，与有机硅胶的折射率接近，而且其用量不大，因此对有机硅胶的折射率无影响。

3.4 BSR对加成型有机硅胶透光率的影响

图2为BSR用量有机硅的透光率。由图可知，随着BSR用量增加到2.5份，有机硅胶在450nm处的透光率由90%下降为88%，变化不大。当BSR的用量为1.0份时，有机硅胶在450nm处的透光率仍为90%，满足使用要求。

3.5 BSR對加成型有机硅胶粘度的影响

表3为BSR用量对加成型有机硅胶粘度的影响。从表中可以看出，随着BSR用量增加，有机硅胶的粘度变化较小。当BSR的用量为1.0份时，有机硅胶的粘度为2950mPa·s。这是因为BSR的粘度（4100mPa·s）与有机硅胶的粘度相差不太大，并且其用量较少，因此对有机硅胶的粘度影响较小。

4 结论

BSR对电子、陶瓷有机硅胶的性能有较大影响。当其用量为1.0份时，有机硅胶的综合性能较佳，对Al和PPA基材的剪切强度分别为4.25MPa和2.06MPa，拉伸强度为3.67MPa，断裂伸长率为51%，邵氏D硬度为49，折射率为1.532，透光率为90%，粘度为2950mPa·s。

参考文献

[1] Chang M.H.， Das D.， Varde P.V.， et al. Light emitting diodes reliability review[J]. Microelectronics Reliability， 2002， 52（5）： 762-782.

[2] Zhan X.B.， Liu H.J.， Zhang J.Y.， et al. Comparative study of silicone resin cured with a linear and a branched cross-linking agent[J]. Industrial and Engineering Chemistry Research， 2014， 53（11）： 4254-4262.

[3] De Buyl F. Silicone sealants and structural adhesives[J]. International Journal of Adhesion and Adhesives， 2001， 21（5）： 411-422.

[4] Roth J.， Albrecht V.， Nitschke M.， et al. Surface Functionalization of silicone rubber for permanent adhesion improvement[J]. Langmuir， 2008， 24（21）： 12603-12611.

[5] Liu J.S.， Wu S.P.， Dong E. Effect of coupling agent as integral blend additive on silicone rubber sealant[J]. Journal of Applied Polymer Science， 2013， 128（4）： 2337-2343.

Effect of the Borosilicone Resin Adhesion Promoter on the Properties of Electronic and Ceramic Silicone Encapsulant

LIANG Guang-wei，LIANG Guang-qiang

（GuangDong Sheensun Technology Co.， Ltd.， Foshan 528145 ）

Abstract： Electronic and ceramic silicone encapsulant with good adhesion was prepared with borosilicone resin （BSR） as adhesion promoter. The influence of BSR on the properties of  silicone encapsulant were investigated. The results showed BSR could markedly improve the adhesion strength of silicone encapsulant. When the content of BSR was 1phr， silicone encapsulant possessed good comprehensive performance. The adhesion shear strength was 4.25MPa and 2.06MPa for Al and PPA substrate， respectively. The tensile strength was 3.67MPa， the elongation at break was 51%， the Shore D hardness was 49， the refractive index was 1.532， the transmittance was 90%， and the viscosity was 2950mPa·s.

Keywords：  borosilicone resin;adhesion promoter;electronic and ceramic silicone encapsulant