本發(fā)明涉及有機硅橡膠技術領域，尤其涉及一種單組份阻燃耐高溫圍壩膠及其制備方法。
背景技術：
LED作為第四代光源，相比傳統(tǒng)光源，具有節(jié)能環(huán)保、超長壽命等無可比擬的優(yōu)勢，被譽為21世紀的綠色照明產(chǎn)品。LED光源又可分為點光源與面光源，二者相比：(1)LED點光源屬于激光類產(chǎn)品，因此功率越大越刺眼，不適合小孩家庭使用，但LED面光源沒此問題；(2)點光源散熱面小，即使用大量散熱器也無法快速導出熱量，因此光衰變快，而LED面光源同樣功率散熱面大了幾十倍，散熱效果很好，使用壽命接近理論值(5000～10000h)；(3)傳統(tǒng)LED燈多顆組合成一盞燈具，焊點多，故障較多，而面光源焊點少，安裝簡單適合廣泛推廣。因此，LED面光源是將來光源產(chǎn)品發(fā)展的重要方向。
市場對面光源高光效和高可靠性要求逐步提高，發(fā)光面的邊框材質(zhì)選擇對發(fā)光面的效果及光效的穩(wěn)定有重要影響。目前市場上LED面光源的發(fā)光面邊框有三種材質(zhì)，即：鋁圈、硅膠圈和PPA。相比其他兩種，用液體硅膠圍壩具有成本低、生產(chǎn)工藝方便快捷、可以根據(jù)需要圍壩成不同形狀的出光面，與發(fā)光面混成一體等顯著優(yōu)點。所以用液體硅膠圍壩逐漸成為面光源發(fā)光邊框的主流。
液體硅橡膠圍壩的主要不足之處有以下幾點：
(1)耐高溫性能不足，面光源一般集成了多個發(fā)光芯片，功率在10瓦以上，部分大功率產(chǎn)品達到50瓦甚至100瓦，在工作時，芯片溫度非常高，達到200℃以上，對圍壩膠的耐溫性能提出了更高的要求。一般的硅膠圍壩膠產(chǎn)品在如此的高溫條件下很快就會出現(xiàn)發(fā)黃、粉化等問題，嚴重影響了光源壽命。
(2)觸變性與流動性的矛盾難以協(xié)調(diào)，圍壩膠要求良好的觸變性以保證膠的厚度達到要求，同時又要兼顧流動性，以方便點膠，一般的圍壩膠產(chǎn)品在此兩點上難以做到兼顧。
(3)對產(chǎn)品的阻燃性關注不足，一般圍壩膠產(chǎn)品均對阻燃性能缺乏關注，然爾面對大功率光源產(chǎn)品正常工作時高溫實際情況，阻燃性能必須引起關注。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有圍壩膠產(chǎn)品不耐高溫，觸變性與流動性不能兼顧，以及阻燃性能不足的問題，而提供一種單組份阻燃性能強，耐高溫性能優(yōu)異，觸變性好，點膠順暢的圍壩膠產(chǎn)品以及其制備方法。
本發(fā)明提出的單組份阻燃耐高溫圍壩膠，由下列重量百分比含量的原料配制而成：端乙烯基硅油40.0～60.0％、乙烯基硅樹脂20.0～40.0％、含氫硅油5.0～15.0％、填料5.0～20.0％、氣相二氧化硅1.0～10.0％、催化劑0.1～0.5％、抑制劑0.1～1.0％、阻燃劑0～15.0％、耐高溫助劑0.5～10.0％、增粘劑0～2.0％。
其中端乙烯基硅油優(yōu)選低粘度端乙烯基聚硅氧烷，粘度500～5000cp(25℃)，乙烯基含量0.06～0.2mmol/g的乙烯基硅油。
其中乙烯基硅樹脂優(yōu)選粘度在5000～100000cp(25℃)，乙烯基含量0.1～0.5mmol/g的乙烯基硅樹脂。
其中含氫硅油優(yōu)選粘度在20～1000cp(25℃)，Si-H含量在1～16mmol/g的含氫硅油。
其中填料選擇輕質(zhì)碳酸鈣、氧化鋁、鈦白粉、滑石粉、抗撕裂粉以及甲基MQ樹脂粉其中之一或不同原料的組合。
優(yōu)選鈉米級輕質(zhì)碳酸鈣、鈉米級鈦白粉、粒度在1-20μm的輕質(zhì)碳酸鈣的組合”。
其中氣相二氧化硅優(yōu)選經(jīng)過二甲基二氯硅氧烷、二甲基二硅氧烷等表面處理的疏水型氣相二氧化硅，比表面積優(yōu)選100～250m2/g。
其中催化劑為市售鉑金催化劑，有效成分含量3000～20000ppm，優(yōu)選3000～5000ppm。
其中抑制劑為為市售乙炔基環(huán)己醇類加成型硅橡膠抑制劑，粘度100～1000cp，乙烯基含量0.1～10mmol/g。
其中阻燃劑為市售硅橡膠阻燃劑，優(yōu)選無鹵阻燃劑。
其中耐高溫助劑為市售硅膠耐熱劑，優(yōu)選淺色或無色的粉體或液體。
其中增粘劑為乙烯基聚硅氧烷改性的硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選乙烯基聚硅氧烷改性的KH560，KH550，或者KH590等。
本發(fā)明提出的單組份阻燃耐高溫圍壩膠的制備方法，其工藝步驟如下：
步驟1：填料混合料的配制
將所述的填料置于金屬或陶瓷盤中，在105～150℃的烤箱中高溫烘烤3～5h，去除填料中吸附的水分；將所述的填料和所述的氣相二氧化硅、端乙烯基硅油、乙烯基硅樹脂按照配比投入雙行星攪拌機中，真空條件下高速分散攪拌1～3h，分散轉(zhuǎn)速在1000～3000rpm，攪拌轉(zhuǎn)速40～100rpm，真空度達到-0.1MPa；攪拌完成后，利用三輥研磨機研磨三次，使得填料混合料的細度小于100μm。優(yōu)選產(chǎn)品細度小于50μm，細度越小，產(chǎn)品表面越細膩。
步驟2：圍壩膠的配制
按所述圍壩膠的配比稱取所述的填料混合料以及其他所需原料，先將所述的填料混合料和含氫硅油、阻燃劑、耐高溫助劑、增粘劑投入雙行星攪拌機中，攪拌1～3h，分散轉(zhuǎn)速500～2000rpm，攪拌轉(zhuǎn)速40～100rpm，真空度-0.1MPa，料溫10～30℃，攪拌均勻后，加入所述的催化劑、抑制劑，再在真空度-0.1MPa下攪拌1～2h，待催化劑與抑制劑分散均勻后，即可分裝出料。
本發(fā)明產(chǎn)品可適用于客戶常用的18號、20號等規(guī)格針頭點膠，點膠壓力根據(jù)針頭不同，點膠速度不同，一般在0.2～0.6MPa之間調(diào)整。本產(chǎn)品的固化方式采用加熱固化，150℃加熱0.5h即可完全固化。本發(fā)明產(chǎn)品對常用鋁基板、陶瓷基板以及表面涂于油墨的其它類型基板均有良好的附著力和使用穩(wěn)定性。本發(fā)明產(chǎn)品的儲存采用低溫冷藏儲存，儲存溫度一般控制在2～8℃，儲存期可長達6月。
具體實施方式
本發(fā)明提出的單組份阻燃耐高溫圍壩膠，可以由下列重量百分比含量的原料配制而成：端乙烯基硅油40.0～60.0％、乙烯基硅樹脂20.0～40.0％、含氫硅油5.0～15.0％、填料5.0～20.0％、氣相二氧化硅1.0～10.0％、催化劑0.1～0.5％、抑制劑0.1～1.0％、阻燃劑0～15.0％、耐高溫助劑0.5～10.0％、增粘劑0～2.0％。
其中制備所述圍壩膠的各原料，可以根據(jù)不同的要求選擇如下：
端乙烯基硅油優(yōu)選低粘度端乙烯基聚硅氧烷，粘度500～5000cp(在25℃時)，乙烯基含量0.06～0.2mmol/g的乙烯基硅油。乙烯基硅樹脂優(yōu)選粘度在5000～100000cp(在25℃時)，乙烯基含量0.1～0.5mmol/g的乙烯基硅樹脂。含氫硅油優(yōu)選粘度在20～1000cp(在25℃時)，Si-H含量在1～16mmol/g的含氫硅油。填料選擇輕質(zhì)碳酸鈣、氧化鋁、鈦白粉、滑石粉、抗撕裂粉以及甲基MQ樹脂粉其中之一或不同原料的組合。
優(yōu)選鈉米級輕質(zhì)碳酸鈣、鈉米級鈦白粉、粒度在1-20μm的輕質(zhì)碳酸鈣的組合”。
氣相二氧化硅優(yōu)選經(jīng)過二甲基二氯硅氧烷、二甲基二硅氧烷等表面處理的疏水型氣相二氧化硅，比表面積優(yōu)選100～250m2/g。催化劑為市售鉑金催化劑，有效成分含量3000～20000ppm，優(yōu)選3000～5000ppm。抑制劑為為市售乙炔基環(huán)己醇類加成型硅橡膠抑制劑，粘度100～1000cp，乙烯基含量0.1～10mmol/g。阻燃劑為市售硅橡膠阻燃劑，優(yōu)選無鹵阻燃劑。耐高溫助劑為市售硅膠耐熱劑，優(yōu)選淺色或無色的粉體或液體。增粘劑為乙烯基聚硅氧烷改性的硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選乙烯基聚硅氧烷改性的KH560，KH550，或者KH590等。
為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚，以下通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例1
本實施例1的單組份阻燃耐高溫圍壩膠由下列重量百分含量的原料配制而成：
按上述的重量百分比配方，配制圍壩膠的工藝步驟：
(1)填料混合料的配制
將所述配制填料的納米碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、納米鈦白粉以及抗撕裂粉分別置于金屬或陶瓷盤中，在150℃的烤箱中高溫烘烤3h，去除填料中吸附的水分；將上述四種粉料和所述的氣相二氧化硅、端乙烯基硅油、乙烯基硅樹脂按照配比投入雙行星攪拌機中，真空條件下高速分散攪拌2h，分散轉(zhuǎn)速在2000rpm，攪拌轉(zhuǎn)速50rpm，真空度達到-0.1MPa；攪拌完成后，利用三輥研磨機研磨三次，使得填料混合料的細度為20μm。
(2)圍壩膠的配制
按所述圍壩膠的配比稱取所述的填料混合料以及其他所需原料，先將所述的填料混合料和含氫硅油、阻燃劑、耐高溫助劑、增粘劑投入雙行星攪拌機中，攪拌2h，分散轉(zhuǎn)速1500rpm，攪拌轉(zhuǎn)速50rpm，真空度-0.1MPa，料溫17℃，攪拌均勻后，加入所述的催化劑、抑制劑，再在真空度-0.1MPa下攪拌1.5h，待催化劑與抑制劑分散均勻后，即可分裝出料。
所述的雙行星攪拌機的轉(zhuǎn)子分成兩種，即攪拌轉(zhuǎn)子和分散轉(zhuǎn)子，所有轉(zhuǎn)子的運動形態(tài)又有兩種，即自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)。一般情況下，攪拌物料時，攪拌轉(zhuǎn)子在反應釜內(nèi)邊公轉(zhuǎn)邊自轉(zhuǎn)，達到讓物料整體均勻的目的，但其攪拌速度不高，一般不超過150rpm，分散轉(zhuǎn)子在反應釜內(nèi)與攪拌轉(zhuǎn)子同速公轉(zhuǎn)的同時，其自轉(zhuǎn)速度非常高，可達到3000-4000rpm，達到讓物料在局部迅速混合均勻的目的，同時，其高轉(zhuǎn)速帶來的高剪切效果能夠?qū)F聚的粉體迅速分散開。兩種轉(zhuǎn)速可單獨調(diào)節(jié)，彼此不影響。
本實施例的產(chǎn)品性能如下：
本實施例1產(chǎn)品硬度適中，柔韌性好，點膠順暢，固化收縮小，耐高溫性能優(yōu)異，防火等級達到UL94V-0級，完全符合現(xiàn)有市場對圍壩膠的要求，同時能夠滿足面光源功率不斷提升對圍壩膠的未來需求。
實施例2
本實施例2的單組份阻燃耐高溫圍壩膠由下列重量百分含量的原料配制而成：
按上述重量百分比配方，配制圍壩膠的工藝步驟：
(1)填料混合料的配制
將所述配制的填料的輕質(zhì)碳酸鈣、鈦白粉、滑石粉分別置于金屬或陶瓷盤中，在150℃的烤箱中高溫烘烤3h，去除填料中吸附的水分；將所述的上述三種粉料、和所述的氣相二氧化硅、端乙烯基硅油、乙烯基硅樹脂按照配比投入雙行星攪拌機中，真空條件下高速分散攪拌2h，分散轉(zhuǎn)速在2500rpm，攪拌轉(zhuǎn)速50rpm，真空度達到-0.1MPa；攪拌完成后，利用三輥研磨機研磨三次，使得填料混合料的細度小于30μm。
(2)圍壩膠的配制
按所述圍壩膠的配比稱取所述的填料混合料以及其他所需原料，先將所述的填料混合料和含氫硅油、阻燃劑、耐高溫助劑、增粘劑投入雙行星攪拌機中，攪拌2h，分散轉(zhuǎn)速1500rpm，攪拌轉(zhuǎn)速50rpm，真空度-0.1MPa，料溫17℃，攪拌均勻后，加入所述的催化劑、抑制劑，再在真空度-0.1MPa下攪拌1.5h，待催化劑與抑制劑分散均勻后，即可分裝出料。
本實施例的產(chǎn)品性能如下：
本實施例2相比實施例1，硬度適中，柔韌性好，點膠順暢，固化收縮小，耐高溫性能優(yōu)異，防火等級達到UL94V-0級，與實施例1相比，填料用量增加，粘度略高，成本降低，符合現(xiàn)有市場對圍壩膠的要求。
根據(jù)不同的要求，單組份阻燃耐高溫圍壩膠還可以根據(jù)下列重量百分含量的原料配方配制而成：
在單組份阻燃耐高溫圍壩膠的制備過程中，根據(jù)需要可以選用不同的工藝參數(shù)：
步驟1：填料混合料的配制
填料可以選取在105～150℃的烤箱中高溫烘烤3～5h，在真空條件下，可與選擇高速分散攪拌1～3h，分散轉(zhuǎn)速在1000～3000rpm，攪拌轉(zhuǎn)速40～100rpm，研磨三次，使得填料混合料的細度小于100μm也可以。優(yōu)選細度小于50μm，細度越小，產(chǎn)品表面越細膩。
步驟2：圍壩膠的配制
將填料混合料和含氫硅油、阻燃劑、耐高溫助劑、增粘劑投入雙行星攪拌機中，可以選擇攪拌1～3h，分散轉(zhuǎn)速500～2000rpm，攪拌轉(zhuǎn)速40～100rpm，料溫10～30℃。加入催化劑、抑制劑，再在真空度-0.1MPa下，可以選擇攪拌1～2h。
本發(fā)明產(chǎn)品的主要測試方法有：
(1)粘度
采用盤片式粘度計進行測試，測試溫度25℃、7#轉(zhuǎn)子、20rpm。
(2)固化收縮
測試固化前后產(chǎn)品的高溫收縮比例。
(3)細度
采用150μm型的細度計進行測試。
(4)熱老化性能
將產(chǎn)品固化成拉伸強度測試樣條，在280℃進行熱老化，測試其拉伸強度的保有率。
(5)硬度
采用紹氏硬度計進行測試。
(6)剪切強度
按照《GB/T7124-2008膠粘劑拉伸剪切強度的測定(剛性材料對剛性材料)》采用鋁片進行測試
根據(jù)以上測試，本發(fā)明提供的圍壩膠的典型性能指標如下：
本發(fā)明產(chǎn)品可適用于市場常用的18號、20號等規(guī)格針頭點膠，點膠壓力根據(jù)針頭不同，點膠速度不同，一般在0.2～0.6MPa之間調(diào)整。本發(fā)明產(chǎn)品的固化方式采用加熱固化，150℃加熱0.5h即可完全固化。本發(fā)明產(chǎn)品對常用鋁基板、陶瓷基板以及表面涂于油墨的其它類型基板均有良好的附著力和使用穩(wěn)定性。本發(fā)明產(chǎn)品的儲存采用低溫冷藏儲存，儲存溫度一般控制在2～8℃，儲存期可長達6月。