佳恒光電公司制備了一種LED顯示屏用有機硅灌封膠。研究不同粉體對膠黏附性、抗沉淀性的影響，不同廠家生產的3號白油及其含量對耐低溫性的影響，不同偶聯(lián)劑對深層固化的影響。配方優(yōu)化后制備的膠深層固化好，不粘燈，放置3個月粉體不沉淀，在－30℃下固化后的膠體表面無油滲出。

引言

有機硅灌封膠因具有良好的耐高低溫、耐候、耐腐蝕與電氣性能，廣泛應用于電子電器的密封和封裝領域［1］。單組分縮合型硅膠流動性差，因此，目前LED顯示屏模塊或燈條的灌封普遍采用雙組份縮合型硅膠。但縮合型灌封膠在放置過程中易分層，施膠過程中如碰到LED燈珠會粘附在其上，固化后在北方很寒地區(qū)會出現(xiàn)膠表面滲油、深層固化差等現(xiàn)象。作者針對以上4個問題進行了研究，通過對粉體的選擇解決了粘燈及沉淀問題，通過對中性油含量、廠家的研究，改善產品低溫冒油現(xiàn)象。配方優(yōu)化后制備的膠深層固化好，不粘燈，放置3個月粉體不沉淀，在－30℃下膠體表面無油析出。

實驗部分

原材料使用的原材料包括:α，ω－二羥基聚二甲基硅氧烷(107膠)，中國藍星;中性油，各廠家;硅微粉;沉淀白炭黑;二甲基硅油(黏度100mPa·s);甲基三丁酮肟基硅烷;乙烯基三丁酮肟基硅烷;二月桂酸二丁基錫;N－(β－氨乙基)－γ－氨丙基三甲氧基硅烷;正硅酸乙酯。

(1)A組分:將107膠、硅微粉、沉淀白炭黑添加到反應釜里，高速攪拌均勻，冷卻過三輥研磨機，按照比例添加中性油以及助劑、炭黑。攪拌均勻出料將其冷卻至常溫。

(2)B組分:按照其設計比例，將交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、催化劑以及所需物料添加到反應釜，真空攪拌，分散均勻，出料。

性能測試

黏度測試

按照國家標準GB/T2794-2013《膠黏劑黏度的測定單圓筒旋轉黏度計法》，選用BrookField黏度計，25℃測試。

初固時間

將冷卻至常溫的A組分取100g備用，取B組分50g，按mA∶mB=10∶1的比例混合均勻，在(23±2)℃下放置固化，測試膠液表面不黏手的時間為初固時間。

硬度

按照GB/T531.1-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第1部分:邵氏硬度計法(邵氏硬度)》進行測試，在試驗條件下固化24～25h后，測得的ShoreA的數(shù)值為產品的硬度。

結果和討論

冷凍環(huán)境下滲油現(xiàn)象的優(yōu)化研究

LED模組燈距窄，很多在3～10mm之間，因此對灌封膠的黏度要求比較高，一般控制在1000mPa·s左右，為此配方中需要加入惰性油如白油、硅油等降低黏度，但其不參與體系反應，因此需要與體系相容性好，避免固化后游離出體系。體系中的惰性油飽和值隨著溫度的降低而下降，北方冬季溫度常在－30～－20℃，灌封后的LED模組表面會慢慢地滲出油狀物，經(jīng)試驗驗證滲出的油狀物為3號白油，嚴重影響了產品品質。鑒于此，作者對產品中應用的3號白油進行了研究，選取不同供應商生產的3號白油，并研究不同添加量對膠性能的影響。實驗過程中選擇了茂名石化、山東飛天、韓國SK進口3號白油進行研究，配方中加入比例分別為40%、45%、50%、55%、60%、65%。將固化5h后的產品在－30℃下密封冷凍30天，測試其滲油情況。冷凍后的滲油效果如表1所示。

采用不同供應商提供的3號白油，按照梯度使用比例進行對比，結果顯示:韓國SK的3號白油加入量為65%時在冷凍環(huán)境下才出現(xiàn)輕微滲油，茂名石化3號白油加入量為50%時即出現(xiàn)冒油;而山東飛天3號白油加入量為40%時已冒油，且韓國SK的3號白油批次間穩(wěn)定性好，因此決定使用韓國SK3號白油，綜合其他性能添加量確定為45%。

粘燈珠以及抗沉淀性能綜合研究

灌封膠配方中引入粉料對產品進行補強。碳酸鈣和硅微粉作為填料，是有機硅密封膠的主要填充物，可起到填充、補強、降低生產成本等作用。對產品中粉料進行了研究，固定配方中黏度為5000mPa·s的107膠50份，黏度為100mPa·s的甲基硅油10份，SK3號白油的添加量為45份，分別選擇了輕質碳酸鈣，信陽核工業(yè)生產的牌號為A-1、A-2的硅微粉，廣州杰靈生產的牌號為B-1、B-2、B-3的硅微粉進行實驗，研究粉料對其黏度、抗沉淀、粘燈珠、固化效果等方面的影響，結果如表2所示。

上述實驗證明，不同粉料對其產品性能有著較大的影響。使用輕質碳酸鈣作為補強劑，產品放置一段時間后出現(xiàn)增稠且沉淀嚴重，且在使用過程中出現(xiàn)粘燈現(xiàn)象，即膠漿附著于LED燈珠上無法自行流下，分析原因可能是輕質碳酸鈣生產過程中使用的處理劑對產品的較終性能有影響;從試驗結果可知，使用硅微粉相對碳酸鈣加入灌封膠中，其穩(wěn)定性更好，因此硅微粉作為補強填料的優(yōu)選。通過幾種硅微粉的對比試驗發(fā)現(xiàn)，硅微粉的粒徑對產品的抗沉淀性能有著較大影響。當硅微粉的粒徑在2000～2500目時，粒徑較小，二次粒子團聚嚴重，因而在產品中出現(xiàn)分散困難、外觀不光亮、輕微粘燈等現(xiàn)象;硅微粉的粒徑在800目左右時，由于粒徑大易于分散，但粉體在重力作用下沉降快;實驗證明:粉體的粒徑在1200目左右時，其抗沉淀效果、粘燈情況、固化效果綜合效果較優(yōu)，即可選用A-1和B-2兩種硅微粉。但A-1做出的膠固化后硬度偏高，因此較終選擇B-2硅微粉。

深層固化的研究

有機硅灌封膠要求產品深層固化好。硅烷偶聯(lián)劑是一類在分子中同時含有兩種不同化學性質基團的有機硅化合物，它很易水解而形成硅醇鍵。通過使用硅烷偶聯(lián)劑，可在無機物質和有機物質的界面之間形成“搖爪”結構，從而起到增加材料黏接強度的作用;偶聯(lián)劑還有助催化的作用，在基體膠里面添加一定比例的偶聯(lián)劑，對產品的深層固化效果起到不同程度的促進作用，偶聯(lián)劑種類不同，其深層固化效果也有比較明顯的差異。作者采用基本配方中黏度為5000mPa·s107膠50份，黏度為100mPa·s的甲基硅油10份，SK3號白油的添加量為45份，硅微粉B-2添加量為10份進行了試驗，選擇了KH-792、KH-550、KH-560、KH-570四種偶聯(lián)劑進行對比，其配比試驗的深層固化效果如表3所示。

實驗結果表明:其他組分一致的情況下，隨著偶聯(lián)劑含量的增大，分子之間有效碰撞的概率增大，深層固化速率加快;KH-550和KH-792對配方體系深層固化的作用明顯優(yōu)于KH-560、KH-570。研究證明氨基類偶聯(lián)劑助催化作用較好，而雙氨基的KH-792比單氨基的KH-550助催化作用更強，對深層固化影響更大。通過對配方深層固化情況以及固化速度的影響綜合考慮，選擇KH-792作為深層固化劑應用于配方中，其比例為1‰比較符合使用要求，同時也滿足了深層固化效果。

結論

通過對白油、粉體、偶聯(lián)劑的研究，經(jīng)一系列配方優(yōu)化后制備的灌封膠深層固化好，不粘燈，放置3個月粉體不沉淀，在－30℃下膠體表面無滲油現(xiàn)象。