專利名稱：無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物及制備方法
技術領域：
本發明公開一種無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物及制備方法，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于聚氨酯灌封膠組合物類制造技術領域，本發明聚氨酯電子灌封膠組合物可以應用在柔性印制電路板LED軟帶燈條表面的封裝，也可應用于光學元器件、太陽能電池板等產品的表面封裝。
背景技術：
很多用于戶外及使用年限長的產品都要求產品的各個部件具有穩定的使用性能， 對于透光率要求高的產品尤為如此。一些用到灌封膠的產品，如光電、LED軟光條、太陽能電池板等對灌封膠的耐黃變性能要求極高，這些產品要求所使用的灌封膠在戶外使用五年以上膠層也不能有發黃的現象。目前用于光電LED、太陽能電池板封裝的樹脂主要有硅樹脂和環氧樹脂兩種，聚氨酯樹脂灌封膠組合物是應對硅樹脂和環氧樹脂灌封膠的性能缺點所研究開發出來的產品。硅樹脂由于價格高昂，同時硅樹脂的耐劃傷性能差，封裝產品易損壞而導致很少廠家采用硅樹脂封裝LED軟光條。目前絕大部分LED應用廠家生產的軟光條均采用環氧樹脂體系。雖然用環氧樹脂體系生產LED軟光條工藝簡單，制品良品率高，但環氧樹脂體系固有的性能缺點卻使軟光條在應用中受到了極大的限制。環氧樹脂體系的固有缺點主要體現在以下幾個方面1、環氧樹脂體系在室溫低于10°C時，LED軟光條的封裝樹脂會出現變硬，不能彎曲甚至斷裂的情況，導致LED軟光條在低溫下不能進行施工。2、環氧樹脂體系在溫度高于50°C的環境中，韌性變差，折彎處出現斷裂，除了影響軟光條的外觀之外，LED軟光條的防水性能也受到極大的影響。3、環氧樹脂體系的耐太陽紫外光性能極差，LED軟光條在戶外放置半個月后，樹脂開始變為淡黃色，隨著戶外放置時間延長，樹脂顏色加深。導致軟光條的LED燈發出的光出現色差、偏暗及黑燈等問題。4、環氧樹脂體系在戶外放置一年后，樹脂開始出現粉化、龜裂等現象。除了影響軟光條的發光效率外，粉化和龜裂的樹脂還極大的影響了 LED軟光條的防水性能，可能導致光條短路的現象。目前市場上有一些耐黃變的透明聚氨酯材料，但這種材料應用在LED軟帶燈條以及電子線路板上時，在線路板的焊接位置出現脫層和氣泡的現象。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供了一種無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物，本研究發明可以克服以上樹脂的缺點，保證制品無氣泡，在戶外使用五年也不會發生泛黃現象，同時在溫度低于零下20°C也保持良好的柔韌性能。
同時本發明還提供一種無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物的制備方法。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的一種無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物，該組合物為雙組分體系，其中第一組分包含一種或多種異氰酸酯聚合物；第二組分包含A)、一種或多種含活性氫化合物的高分子多元醇或有機胺；B)、用于消除氣泡的消泡劑；體系中的異氰酸酯基團摩爾當量與含活性氫化合物組分摩爾當量比例為 1. 0 0. 8 1. 0 1. 5。進一步，無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物體系中，第二組分還包含1)、用于促進異氰酸酯聚合物和含活性氫化合物化合的催化劑；2)、低分子量的擴鏈劑及交聯劑；3)、一種或多種環保增塑劑；體系中的異氰酸酯基團摩爾當量與含活性氫化合物組分摩爾當量比例為 1. 0 0. 8 1. 0 1. 5。上述組合物中異氰酸酯聚合物為脂肪族多異氰酸酯、脂環族多異氰酸酯和/或該類型的多異氰酸酯衍生物及預聚體。脂肪族多異氰酸酯為己二異氰酸酯(HDI)，苯二亞甲基二異氰酸酯O(DI)，四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)；脂環族多異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，二環己基甲烷二異氰酸酯(氫化MDT)；多異氰酸酯衍生物為一種或多種HDI縮二脲、HDI三聚體、IPDI三聚體；多異氰酸酯預聚體為脂肪族和/或脂環族多異氰酸酯與含活性氫化合物的反應產物。高分子多元醇為相對分子量為300 6000的聚醚多元醇或聚酯多元醇，具體可根據客戶對產品性能要求的不同對分子量進行相應的調整，高分子多元醇的選擇可以為聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、丙烯酸多元醇，其中優選聚氧化丙烯多元醇(PPG)、 聚氧化乙烯多元醇(PEG)、聚四氫呋喃醚多元醇(PTMG)、聚己內酯多元醇(PCL)、聚碳酸脂多元醇(P⑶L)。經過改性的丙烯酸多元醇也是優選的。所采用的多元醇為一種或多種羥基官能度為2. 0,3. 0和/或4. 0的多元醇。用于促進異氰酸酯和含活性氫化合物的催化劑為一種或多種有機錫、有機鉍、有機鉛和/或有機鋅。灌封膠組合物采用的擴鏈劑及交聯劑為活性氫當量為40 300的多元醇和/或有機胺，所采用的擴鏈劑可以是低分子量二元醇、三元醇和/或四元醇，也可以是脂肪族有機胺和脂環族有機胺。一般情況下，為避免體系反應過快，脂肪族有機胺和脂環族有機胺必須進行相應的改性，以延長體系操作時間。二元醇可以選擇1，4_丁二醇，1，3_丁二醇，乙二
醇，二乙二醇，丙二醇，二丙二醇，1,6-己二醇等。三元醇可以選擇三羥甲基丙烷，己三醇，環己三醇等。根據上述提供的原材料，本發明無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物制備方法，包括如下步驟含活性氫化合物組分的制備將一種和/或幾種高分子多元醇，擴鏈劑，增塑劑依次添加入反應釜中，在85°C 120°C、真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下攪拌1. 0 3. 0小時左右后降溫，當溫度下降到55°C 65°C時加入催化劑助劑及消泡劑并混合均勻，其中所述的高分子多元醇含兩個及兩個以上羥基官能團，分子量為300 6000，擴鏈劑為低分
子量多元醇和/或有機胺；含異氰酸酯基團組分的制備將一種和/或幾種高分子多元醇加入反應釜中，升溫至85°C 120°C，真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下，攪拌1. 0 2. 0小時以脫除水汽，降溫至65°C 85°C后加入多異氰酸酯，在65°C 85°C環境中進行反應2 6小時，降溫至常溫后出料，其中高分子多元醇含兩個及兩個以上羥基官能團，分子量為300 6000 ；上述雙組分組合物體系中的異氰酸酯基團摩爾當量與含活性氫化合物組分摩爾當量比例為1.0 0.8 1.0 1.5。通過上述方法所制備的無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物為無色透明的固體，該組合物用于制備粘合劑、密封膠、灌封膠或披覆膠。根據用戶對膠水性能的不同要求，如組合物粘度、組合物間的配比、組合物的操作時間等，可以對組合物的制備方法進行各組分比例的穿插調整。本發明的透明聚氨酯電子灌封膠解決了透明環氧樹脂灌封膠及傳統透明聚氨酯電子灌封膠所固有的缺點，具有以下顯著優點1、在各種電子線路板上灌封時，不會產生氣泡殘留，保證制品的透光率。2、制品在戶外使用三年也不會發生泛黃現象。3、溫度為-30°C 100°C的范圍內，制品的彎曲部分不會斷裂。4、制品長期使用也保持優秀的柔韌性能，不會發生粉化變硬的現象。同時本發明采用傳統的生產工藝和設備，可以充分利用現有資源進行加工生產， 降低了生產成本。本發明的聚氨酯電子灌封膠操作性能可以根據用戶的要求進行調整，滿足不同制品對灌封膠的工藝性能要求。
具體實施例方式本發明目的是解決現有傳統封裝樹脂所固有的缺陷，提供一種可以長期使用且保持性能穩定的透明聚氨酯電子灌封膠組合物及制備方法。本發明的聚氨酯電子灌封膠組合物的制備方法，其中組合物為雙組分，各成分按照重量百分比例計算。多異氰酸酯的種類為脂肪族多異氰酸酯、脂環族多異氰酸酯和/或該類型的多異氰酸酯衍生物及預聚體。脂肪族多異氰酸酯優選己二異氰酸酯(HDI)，苯二亞甲基二異氰酸酯O(DI)，四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)。脂環族多異氰酸酯優選異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，二環己基甲烷二異氰酸酯 (氫化MDI)。多異氰酸酯衍生物優選HDI縮二脲、HDI三聚體、IPDI三聚體。多異氰酸酯預聚體為脂肪族和/或脂環族多異氰酸酯與含活性氫化合物的反應產物。本發明灌封膠組合物所采用的催化劑優選有機錫、有機鉍、有機鉛、有機汞和/或有機鋅等化合物，所采用的消泡劑為有機硅或丙烯酸類型的消泡劑。
高分子多元醇的選擇可以為聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、丙烯酸多元醇，其中優選聚氧化丙烯多元醇(PPG)、聚氧化乙烯多元醇(PEG)、聚四氫呋喃醚多元醇 (PTMG)、聚己內酯多元醇(PCL)、聚碳酸脂多元醇(P⑶L)。經過改性的丙烯酸多元醇也是優選的。高分子多元醇選擇的分子量范圍可以為300 6000之間。根據客戶對產品性能要求的不同對分子量進行相應的調整。灌封膠組合物采用的擴鏈劑可以是低分子量二元醇、三元醇和/或四元醇，也可以是脂肪族有機胺和脂環族有機胺。一般情況下，為避免體系反應過快，脂肪族有機胺和脂環族有機胺必須進行相應的改性，以延長體系操作時間。二元醇可以選擇1，4_ 丁二醇，1，
3-丁二醇，乙二醇，二乙二醇，丙二醇，二丙二醇，1，6_己二醇等。三元醇可以選擇三羥甲基丙烷，己三醇，環己三醇等。根據上述提供的原材料，本發明的耐黃變聚氨酯電子灌封膠組合物的制備方法為含活性氫化合物組分的制備將一種和/或幾種高分子多元醇(含兩個及兩個以上羥基官能團，分子量為300 6000)，擴鏈劑(低分子量多元醇和/或有機胺)，增塑劑依次按重量百分比例添加入反應釜中，在85°C 120°C、真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下攪拌1. 0 3. 0小時左右后降溫。當溫度下降到55°C 65°C左右時加入催化劑等助劑并混合均勻。含異氰酸酯基團組分的制備將一種和/或幾種高分子多元醇(含兩個及兩個以上羥基官能團，分子量為300 6000)加入反應釜中，升溫至85°C 120°C，真空度為 0. 05Mpa 0. IMpa的環境下，攪拌1. 0 2. 0小時以脫除水汽。降溫至65°C 85°C左右后加入多異氰酸酯，在65°C 85°C環境中進行反應2 6小時，降溫至常溫后出料。根據用戶對膠水性能的不同要求，如組合物粘度、組合物間的配比、組合物的操作時間等，可以對組合物的制備方法進行各組分比例的穿插調整。具體實施例如下，其中各比例均為各組分的重量比例。實施例1 含活性氫化合物組分的制備將聚氧化丙烯多元醇(分子量1000)65份，1,4- 丁二醇15份，增塑劑偏苯三酸三辛酯(TOM) 18. 5份依次按重量百分比例添加入反應釜中，在 85°C 120°C、真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下攪拌1. 0 3. 0小時左右后降溫。當溫度下降到 65°C時加入有機鋅催化劑1份及消泡劑0. 5份混合均勻后出料。含異氰酸酯基團組分的制備將聚酯多元醇(分子量2000) 25份，聚醚多元醇(分子量3000)30份加入反應釜中，升溫至85°C 120°C，真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下，攪拌1.0 2.0小時以脫除水汽。降溫至65°C 85°C左右后加入己二異氰酸酯(HDI)45 份，在65°C 85°C環境中進行反應2 6小時，降溫至常溫后出料。實施例2 含活性氫化合物組分的制備將聚氧化丙烯多元醇(分子量1000)70份，1,4- 丁二醇12份，增塑劑二甘醇二苯甲酸酯16.5份依次按重量百分比例添加入反應釜中，在 85°C 120°C、真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下攪拌1. 0 3. 0小時左右后降溫。當溫度下降到 65°C左右時加入有機鋅催化劑1份及消泡劑0. 5份混合均勻后出料。
含異氰酸酯基團組分的制備將聚酯多元醇(分子量2000) 30份，三羥甲基丙烷 (分子量134) 10份加入反應釜中，升溫至85°C 120°C，真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下，攪拌1.0 2.0小時以脫除水汽。降溫至65°C 85°C左右后加入己二異氰酸酯(HDI)60 份，在65°C 85°C環境中進行反應2 6小時，降溫至常溫后出料。實施例3 含活性氫化合物組分的制備將聚氧化丙烯多元醇(分子量1000)60份，1,4- 丁二醇16份，增塑劑檸檬酸三丁酯22. 5份依次按重量百分比例添加入反應釜中，在85°C 120°C、真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下攪拌1. 0 3. 0小時左右后降溫。當溫度下降到55°C 65°C左右時加入有機鋅催化劑1份及消泡劑0. 5份混合均勻后出料。含異氰酸酯基團組分的制備將聚酯多元醇(分子量1000) 20份，聚醚多元醇(分子量3000)20份加入反應釜中，升溫至85°C 120°C，真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下，攪拌1. 0 2. 0小時以脫除水汽。降溫至65°C 85°C左右后加入異佛爾酮二異氰酸酯 (IPDI) 60份，在65°C 85°C環境中進行反應2 6小時，降溫至常溫后出料。以上所記載，僅為利用本創作技術內容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創作所做的修飾、變化，皆屬本創作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。
權利要求
1.一種無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物，該組合物為雙組分體系，其中第一組分包含一種或多種異氰酸酯聚合物；第二組分包含A)、一種或多種含活性氫化合物的高分子多元醇或有機胺； B)、用于消除氣泡的消泡劑；體系中的異氰酸酯基團摩爾當量與含活性氫化合物組分摩爾當量比例為 1. 0 0. 8 1. 0 1. 5。
2.根據權利要求1所述的無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物，其特征在于所述體系中第二組分還包含1)、用于促進異氰酸酯聚合物和含活性氫化合物反應的催化劑；2)、低分子量的擴鏈劑及交聯劑；3)、一種或多種環保增塑劑；體系中的異氰酸酯基團摩爾當量與含活性氫化合物組分摩爾當量比例為 1. 0 0. 8 1. 0 1. 5。
3.權利要求1或2所述的聚氨酯電子灌封膠組合物，其特征在于所述的異氰酸酯聚合物為脂肪族多異氰酸酯、脂環族多異氰酸酯和/或該類型的多異氰酸酯衍生物及預聚體。
4.權利要求3所述的聚氨酯電子灌封膠組合物，其特征在于所述的脂肪族多異氰酸酯為己二異氰酸酯HDI，苯二亞甲基二異氰酸酯》)1，四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯TM)(DI ；所述的脂環族多異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯IPDI，二環己基甲烷二異氰酸酯；所述的多異氰酸酯衍生物為一種或多種HDI縮二脲、HDI三聚體、IPDI三聚體；所述的多異氰酸酯預聚體為脂肪族和/或脂環族多異氰酸酯與含活性氫化合物的反應產物。
5.權利要求1或2所述的聚氨酯電子灌封膠組合物，其特征在于所述的高分子多元醇為相對分子量為300 6000的聚醚多元醇或聚酯多元醇。
6.權利要求1或2所述的聚氨酯電子灌封膠組合物，其特征在于所采用的多元醇為一種或多種羥基官能度為2. 0,3. 0和/或4. 0的多元醇。
7.權利要求2所述的聚氨酯電子灌封膠組合物，其特征在于所述的催化劑為一種或多種有機錫、有機鉍、有機鉛和/或有機鋅；所述的增塑劑為偏苯三酸三辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、檸檬酸三丁酯和/或其它環保增塑劑；所采用的消泡劑為有機硅或丙烯酸類型的消泡劑。
8.權利要求2所述的聚氨酯電子灌封膠組合物，其特征在于所采用的擴鏈劑及交聯劑為活性氫當量為40 300的多元醇和/或有機胺。
9.權利要求1至8任一項所述的聚氨酯電子灌封膠組合物，其特征在于所制備的聚氨酯電子灌封膠組合物為無色透明的固體，該組合物用于制備粘合劑、密封膠、灌封膠或披覆膠。
10.一種無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物制備方法，所采用的材料為權利要求1至9所述的用于制備無氣泡耐黃變的聚氨酯電子灌封膠組合物采用的組分，包括如下步驟含活性氫化合物組分的制備將一種和/或幾種高分子多元醇，擴鏈劑，增塑劑依次添加入反應釜中，在85°C 120°C、真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下攪拌1. 0 3. 0小時左右后降溫，當溫度下降到55°C 65°C時加入催化劑助劑及消泡劑并混合均勻，其中所述的高分子多元醇含兩個及兩個以上羥基官能團，分子量為300 6000，擴鏈劑為低分子量多元醇和/或有機胺；含異氰酸酯基團組分的制備將一種和/或幾種高分子多元醇加入反應釜中，升溫至 85°C 120°C，真空度為0. 05Mpa 0. IMpa的環境下，攪拌1. 0 2. 0小時以脫除水汽，降溫至65°C 85°C后加入多異氰酸酯，在65°C 85°C環境中進行反應2 6小時，降溫至常溫后出料，其中高分子多元醇含兩個及兩個以上羥基官能團，分子量為300 6000 ；上述雙組分型組合物體系中的異氰酸酯基團摩爾當量與含活性氫化合物組分摩爾當量比例為1. 0 0. 8 1. 0 1. 5。
全文摘要
一種無氣泡耐黃變聚氨酯電子灌封膠組合物及制備方法，該組合物原材料主要由耐候性能優良的多元醇化合物、多異氰酸酯化合物和其他助劑組成的雙組分體系，體系中異氰酸酯基團摩爾當量與含活性氫化合物組分的摩爾當量比例為1.0∶0.8～1.0∶1.5。本發明組合物解決了傳統透明灌封膠在長期使用后發生的發黃、變脆、變硬、斷裂等現象，采用耐候性能優良的原材料和獨特合成工藝生產出灌封膠組合物，本組合物還具有優秀的耐候性能，制品長期使用也不會發生以上不良現象，可以應用于對繞曲性能和耐黃變性能要求極高的柔性印制電路板LED軟帶燈條產品，也可大量應用于光學元器件、光電及太陽能電池板等行業。
文檔編號C08G18/48GK102174171SQ20111000868
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月12日 優先權日2011年1月12日
發明者童華德 申請人:廈門譽匠復合材料有限公司