摘要:以a, 0一二羥基聚二甲基硅氧烷為基膠，配合沉淀白炭黑、電子級硅微粉、增塑劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑和自制增粘劑等，制得LED全彩顯示屏用雙組分縮合型有機(jī)硅灌封膠。研究了A、B組分質(zhì)量比、增塑劑用量對灌封膠性能的影響;探討了自制增粘劑用量對灌封膠粘接性能的影響;同時(shí)對灌封膠耐熱老化性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，隨著B: A質(zhì)量比增大，灌封膠的線性收縮率也變大;隨著甲基硅油添加量增加，膠料混合后的黏度和硬度不斷減小;當(dāng)自制增粘劑添加量為5.7%時(shí)，灌封膠拉伸剪切強(qiáng)度較大，可達(dá)0.32 MPa;耐熱老化性能研究表明，150 C熱老化1 000 h后，硬度增幅為7度，粘接性能良好。

有機(jī)硅因其優(yōu)于大多數(shù)材料的耐高低溫性，成為電子裝配領(lǐng)域常用的灌封材料，可以起到防潮、防腐蝕、防震、防塵的作用，提高電子元器件使用性能和穩(wěn)定參數(shù)”，2?，F(xiàn)有的雙組分灌封硅膠交聯(lián)的方式有加成和縮合2種。加成型通過硅氫與乙烯基硅油的反應(yīng)形成C-C鍵使體系固化，縮合型通常使用有機(jī)錫類催化劑，通過硅氧鍵與羥基縮合，或硅氧鍵水解后縮合，形成Si-0鍵使體系固化。碳-碳鍵能低于硅-氧鍵，因此加成型產(chǎn)品相對較易出現(xiàn)氧化，耐黃變性較差，長期使用光效的穩(wěn)定難以保證3，;傳統(tǒng)的雙組分縮合型灌封膠粘接性能差，易與基材分離產(chǎn)生脫落，影響灌封的防水防塵效果。因此，本實(shí)驗(yàn)主要從收縮率和粘接性2方面著手，制得LED全彩顯示屏用雙組分灌封膠。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原材料及設(shè)備

a，一二羥基聚二甲基硅氧烷(107硅橡膠)，黏度5 000 mPa. s，中國藍(lán)星;電子級硅微粉900Y，廣州市杰靈控制工程有限公司;沉淀法白炭黑，東莞市華品豐實(shí)業(yè)投資有限公司;甲基硅油，黏度1 000 mPa.s,納新塑化(上海)有限公司;正硅酸乙酯、偶聯(lián)劑、二丁基二月桂酸錫，湖北新藍(lán)天新材料股份有限公司。 脫泡攪拌機(jī)(ZYMC-180)，深圳市中毅科技有限公司;真空捏合機(jī)(KXJ)，無錫科越化工機(jī)械廠;三輥研磨機(jī)(J65)，常州自力化工機(jī)械有限公司。

1.2 增粘劑的制備

將四甲基環(huán)四硅氧烷、烯丙基縮水甘油酯和乙烯基三甲氧基硅烷按100: 30: 40質(zhì)量比稱取，投進(jìn)帶調(diào)速攪拌、溫度計(jì)、回流冷凝管的四口玻璃反應(yīng)瓶中，攪拌使液體混合均勻，在室溫25 C反應(yīng)0.5 h,升溫到80 C時(shí)，滴加0. 2質(zhì)量份的有機(jī)錫，反應(yīng)2 h,混合物減壓蒸餾得淡黃色油狀黏稠的增粘劑"5，61 。

1.3雙組分縮合型有機(jī)硅灌封膠的配制(1) A組分的制備

常溫下按實(shí)驗(yàn)配比稱取一-定量的107膠、硅微粉、沉淀白炭黑添加到反應(yīng)釜里，高速攪拌均勻，冷卻后過三輥研磨機(jī)，按比例添加助劑和顏料，攪拌均勻出料，冷卻至常溫，即可制得A組分。”

(2) B組分的制備

按照配方比例，將交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、催化劑、增粘劑、硅油以及所需物料添加到反應(yīng)釜，真空攪拌，分散均勻，出料，即可制得B組分。

1.4 試樣制備

將A、B組分按一定的質(zhì)量比在脫泡攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻，然后倒入預(yù)置的模具中室溫固化24 h,較后將固化試片從模具中取出進(jìn) 行各項(xiàng)性能測試。

1.5性能測試

黏度:按GB/T 2794- 20 13測試;拉伸強(qiáng)度:按GB/T 528-2009測試;硬度:按GB/T 531. 1一2008測試; 線性收縮率:參照GB /T 13541-1992中收縮率的方法，線性收縮率按式(1)計(jì)算;

式中:δ為線性收縮率，%;D為固化前膠層厚度，mm; D為標(biāo)準(zhǔn)條件下放置24 h后膠層厚度， mm。 熱空氣加速老化試驗(yàn) 按GB/T7141- 2008中的方法A進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為150℃。

2結(jié)果與討論 2.1線性收縮率 考查A、B組分質(zhì)量比對灌封膠線性收縮率的影響，結(jié)果見圖1。

交聯(lián)劑為正硅酸乙酯:甲基三丁酮肟基硅烷:氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷質(zhì)量比10: 1: 0.1的混合液體，其中正硅酸乙酯為主體交聯(lián)劑，甲基三丁酮肟基硅烷為輔助交聯(lián)劑，可改善表干，氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷為固化促進(jìn)劑，可提高固化速度，同時(shí)也是偶聯(lián)劑，可提高粘接強(qiáng)度。由圖1可知，隨著B組分比例的增加，灌封膠線性收縮率不斷增大，同時(shí)B組分比例增加會(huì)導(dǎo)致灌封膠可操作時(shí)間變短，硬度增加。這是由于交聯(lián)劑用量增加，體系交聯(lián)密度增大，導(dǎo)致硬度增加和線性收縮率的增大;同時(shí)催化劑用量增加，降低了體系反應(yīng)活化能，使得可操作時(shí)間變短。

因此A: B較佳質(zhì)量比為100: 8~100 :10。

2.2膠料混合黏度和邵氏硬度

在其他組分不變的前提下，考查了甲基硅油添加量對灌封膠硬度和膠料混合后黏度的影響，結(jié)果見圖2、圖3。

由圖2、圖3可以看出，隨著甲基硅油添加量的增加，灌封膠的硬度和膠料混合黏度不斷降低。這是由于甲基硅油在配方體系中起2個(gè)作用: 1)稀釋劑，在不增大交聯(lián)劑、催化劑配比前提下，增大硫化劑的表觀質(zhì)量，同時(shí)又可降低膠料黏度，有利于施工; 2)增塑劑，甲基硅油是以Si-0-Si為主鏈，甲基為側(cè)鏈的線型有機(jī)硅聚合物，可使硅橡膠分子鏈容易滑動(dòng)從而降低灌封膠的硬度。

綜合考慮，甲基硅油的較佳添加量為30~40份。

2.3粘接性能

將增粘劑直接與交聯(lián)劑、甲基硅油和有機(jī)錫催化劑按一定比例混合，用高速分散機(jī)充分?jǐn)嚢柚频肂組分，將膠料混合均勻后進(jìn)行試驗(yàn)。在其他組分不變的前提下，考查了增粘劑添加量對灌封膠粘接性能的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4可知，粘接強(qiáng)度隨增粘劑添加量增加而先增加后變化不大。由于增粘劑含有環(huán)氧基團(tuán)和硅氧烷基團(tuán)，可與基材表面的羥基形成化學(xué)鍵，提高灌封膠的粘接強(qiáng)度。當(dāng)增粘劑添加量達(dá)5.7份時(shí)，拉伸剪切強(qiáng)度較大，之后變化不大，這是由于增粘劑形成一個(gè)粘接界面薄層分子層時(shí)粘接強(qiáng)度較大，過量的環(huán)氧基團(tuán)未反應(yīng)在體系中起稀釋作用反而影響粘接力。

2.4耐熱性能的研究 將LED燈珠封裝好后，燈珠發(fā)光會(huì)散發(fā)出大量的熱量。為此設(shè)計(jì)了150℃熱烘烤試驗(yàn)，模擬LED灌封膠在實(shí)際應(yīng)用中的耐熱性能。 圖5是150C熱老化時(shí)間對封裝膠硬度的影響。

由表1可見，隨熱老化時(shí)間遞增，灌封膠并沒有出現(xiàn)與塑殼分離脫落現(xiàn)象，說明灌封膠在高溫下仍保持良好的粘接性。

3結(jié)論

(1)隨B: A組分質(zhì)量比增大，灌封膠的線性收縮率也不斷變大，A: B較佳質(zhì)量比為100: 10;

(2) 隨著甲基硅油添加量增加，膠料混合后的黏度和硬度不斷減小，甲基硅油較佳添加量為40份;

(3)當(dāng)自制增粘劑添加量為5.7 %時(shí)，灌封膠拉伸剪切強(qiáng)度較大，達(dá)0. 32 MPa;

(4) 150 C熱老化1 000 h后，硬度增幅為7度，粘接性能良好，未出現(xiàn)膠與塑殼分離

由圖5可見，灌封膠的硬度隨熱老化時(shí)間增加而緩慢增大，當(dāng)熱老化時(shí)間大于800 h后硬度趨于穩(wěn)定，硬度從初始的15度升到22度，說明熱老化時(shí)間對灌封膠的硬度影響很小。這是由于Si-0鍵鍵能較高，單純的熱運(yùn)動(dòng)難以使Si-0均裂;出現(xiàn)硬度增幅是由于早期可交聯(lián)基團(tuán)沒有完全發(fā)生反應(yīng)，隨著加熱時(shí)間增加，體系中的反應(yīng)水被蒸出，促進(jìn)硅烷與水的交聯(lián)反應(yīng)，殘留的可交聯(lián)基團(tuán)發(fā)生緩慢的縮合反應(yīng)，導(dǎo)致107膠發(fā)生進(jìn)一步交聯(lián)，使硬度上升。 脫落現(xiàn)象，表明灌封膠具有良好的耐熱老化性能。