一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法與應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及有機硅高分子【技術領域】，為解決光學透明的縮合型有機硅橡膠硬度等機械力學性能及耐熱性能偏低的問題，本發明提供了一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法，用羥基硅油、羥基封端梯形聚倍半硅氧烷和稀釋劑經攪拌30~120min后，減壓抽真空至0.096MPa，同時維持攪拌30~120min，停止減壓后加入交聯劑和催化劑，繼續攪拌30~120min后，抽真空至0.096MPa維持20~60min后灌裝，得到的含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠既改善了硅橡膠的機械力學性能，又提高了硅橡膠的耐熱性能和耐輻射性能。
【專利說明】一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及有機硅高分子【技術領域】，具體地說涉及一種含梯形聚倍半硅氧烷的縮合型單組份光學透明硅橡膠。
技術背景
[0002]透明硅橡膠因其優越的光學透明性，在光學器件、對光學有較高要求的電子電器等領域的應用越來越廣泛。光學透明硅橡膠有加成型和縮合型兩類。加成型硅橡膠雖然可以有非常優良的光學透明性、良好的機械力學性能和尺寸穩定性，但其致命弱點是與基材粘接性不夠好，雖然有時添加增粘劑可改善其粘接性能，但有時難以滿足對粘接性要求較高的應用。而縮合型光學透明硅橡膠不僅與基材具有優越的粘接性能，而且縮合型單組份硅橡膠還具有優良的耐熱、耐寒、粘接等性能，已在電子電器、建筑等領域獲得廣泛應用，人們對其研究開發和應用的探索，至今方興未艾。
[0003]普通硅橡膠未經補強時強度較低，其使用范圍較窄。用氣相法白炭黑進行補強雖然可以有效提高硅橡膠的強度，但由于氣相法白炭黑混煉困難、粉塵大、易結構化，隨著白炭黑用量的增加，膠料黏度急劇增大，造成加工困難，從而影響施膠工藝；更重要的是，氣相法白碳黑與有機硅材料的折光率相差較大，加入氣相法白碳黑往往會嚴重降低硅橡膠的透光率，從而難以獲得透明硅橡膠。
[0004]梯形聚倍半硅氧烷是一種具有梯形雙鏈結構和有機無機雜化的有機硅高分子，其分子特殊的結構使它在耐熱耐氧化性、絕緣性、耐熱性、耐輻射性和氣體滲透性等方面比一般高分子材料有顯著的優勢，有望在電子領域、航天和航空材料和光學器件涂層等方面獲得廣泛應用。王安營等向脫醇型RTV-1硅橡膠中添加適量的梯形甲基聚倍半硅氧烷和導熱填料(氧化鋅和氧化鎂)，考察了梯形甲基聚倍半硅氧烷對硅橡膠性能的影響(王安營、李興建、段繼海、李建隆，有機硅材料，2012,26 (4):221 — 226)。梯形甲基聚倍半硅氧烷的加入，可顯著提高硅橡膠的耐熱性能。但所得產品基本無透光率，不能作為光學透明材料使用。并且制品硬度不高于33 Shore A，硬度明顯偏低。
【發明內容】
[0005]為解決光學透明的縮合型有機硅橡膠硬度等機械力學性能及耐熱性能偏低的問題，本發明提供了一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法，既改善了硅橡膠的機械力學性能，又提高了硅橡膠的耐熱性能和耐輻射性能。
[0006]同時本發明還提出了一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠在光學器件、電子電器封裝等領域的應用。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠，用羥基硅油、羥基封端梯形聚倍半硅氧烷和稀釋劑經攪拌3(Tl20min后，減壓抽真空至0.096MPa，同時維持攪拌3(T120min，停止減壓后加入交聯劑和催化劑，繼續攪拌3(Tl20min后，抽真空至0.096M Pa維持2(T60min后灌裝，得到含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠。
[0008]所述羥基硅油選自二甲基羥基硅油、含甲基苯基娃氧鏈節的羥基硅油、含二苯基娃氧鏈節的羥基硅油、含二氣丙基娃氧鏈節的羥基硅油中的一種，羥基硅油的粘度為500~300000mpa.S。
[0009]羥基封端梯形聚倍半娃氧焼的末端基為羥基，側基選自甲基、乙基、苯基、Y —(2，3_環氧丙氧)丙基、Y—氨丙基、Y-甲基丙烯酰氧基丙基中的一種或幾種，羥基封端梯形聚倍半硅氧烷用量為羥基硅油質量的5%~100%。 [0010]所述的稀釋劑選自三甲基硅氧鏈節封端的二甲基硅油，三甲基硅氧鏈節封端、含甲基苯基硅氧鏈節的二甲基硅油，三甲基硅氧鏈節封端、含二苯基硅氧鏈節的硅油，三甲基硅氧鏈節封端、含三氟丙基硅氧鏈節的二甲基硅油，三甲基硅氧鏈節封端、含三氟丙基硅氧鏈節的甲基苯基硅油中的一種，稀釋劑的粘度為50(T5000mpa.s，用量為羥基硅油質量的5% ~15%。
[0011]所述的交聯劑選自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四異丙酯、正硅酸四丁酯、正硅酸異丁酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基二乙氧基硅烷、苯基二異丙氧基硅烷、Y 一氣丙基二乙氧基硅烷(KH550)、Y 一(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、Y —甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、甲基三丁酮肟、乙基三丁酮肟中的一種或者幾種的混合物，交聯劑用量為羥基硅油質量的0.01%~10%。
[0012]所述的催化劑選自辛酸亞錫、二丁基二月桂酸錫、鈦酸異丙酯、太酸正丁酯、乙酰丙酮鈦中的一種或幾種的混合物，催化劑用量為羥基硅油質量的0.029Π).6%。
[0013]本發明的一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠在光學器件、電子電器封裝中的應用。使用時含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠在室溫下操作期f4h，ri2h表干，48~72h完全固化。固化物透光率>95%，硬度15飛O Shore A，拉伸強度0.8~5.2MPa，斷裂伸長率100%~350%。具有透明度高、對基材粘接性良好、儲存期長等優點。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明的含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠既改善了硅橡膠的機械力學性能，又提高了硅橡膠的耐熱性能和耐輻射性能。
【具體實施方式】
[0015]下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明，實施例中所用原料均可市購，但實施例不是對本發明保護范圍的限制。
[0016]實施例1
向5L行星攪拌機爸中加入2Kg粘度20000mpa.s的二甲基羥基硅油,0.2kg三甲基娃氧鏈節封端、粘度5000mpa.s的二甲基硅油,0.2Kg含羥基的甲基梯形聚倍半硅氧烷,經行星攪拌機攪拌30min，然后減壓抽真空至0.096MPa攪拌120min，停止減壓，快速加入6g正娃酸甲酯，0.6g二丁基二月桂酸錫，隨后繼續攪拌30min,抽真空至0.096MPa維持60min后將產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠I。
[0017]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠I在室溫下、空氣中可操作時間約2h，6h表干，72h完全固化，固化物透光率99.0%，硬度42 Shore A，拉伸強度2.5 MPa，斷裂伸長率350%。
[0018]實施例2向5L行星攪拌機爸中加入2Kg粘度50000 mpa ? s的含甲基苯基娃氧鏈節的羥基娃油,0.2kg粘度1000mpa ? s的三甲基封端、含甲基苯基娃氧鏈節的硅油,0.3Kg含羥基的苯基梯形聚倍半硅氧烷，經行星攪拌機攪拌30min,然后減壓抽真空至0.096MPa攪拌30min,停止減壓，快速加入4g正硅酸乙酯、2g KH550和2g KH560, Ig乙酰丙酮鈦，隨后繼續攪拌120min，抽真空至0.096MPa維持20 min后產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠2。
[0019]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠2在室溫下、空氣中可操作時間約lh，8h表干，48 h完全固化，固化物透光率99.0%，硬度48 Shore A，拉伸強度1.8 MPa，斷裂伸長率320%。
[0020]實施例3
向5L行星攪拌機釜中加入1.5Kg粘度300000 mpa ? s的二甲基羥基硅油和0.5Kg粘度500mpa ? s的二甲基羥基硅油,0.1kg三甲基娃氧鏈節封端、粘度2000mpa ? s的二甲基硅油，0.15Kg含羥基的甲基梯形聚倍半硅氧烷，經行星攪拌機攪拌60 min，然后減壓抽真空至0.096MPa攪拌60 min,停止減壓,快速加入3g正娃酸乙酯和3g正娃酸異丙酯，Ig辛酸亞錫，隨后繼續攪拌60 min，抽真空至0.096MPa維持60min后產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠3。
[0021]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠3在室溫下、空氣中可操作時間約4h，IOh表干，72h完全固化，固化物透光率99.0%，硬度34 Shore A，拉伸強度3.8 MPa，斷裂伸長率350%。
[0022]實施例4
向5L行星攪拌機釜中加入2Kg粘度100000 mpa ? s的含三氟丙基硅氧鏈節的羥基硅油,0.3kg粘度1500 mpa ? s的三甲基娃氧鏈節封端、含三氟丙基娃氧鏈節的二甲基娃油，0.2Kg含羥基的甲基梯形聚倍半硅氧烷，經行星攪拌機攪拌60min，然后減壓抽真空至0.096MPa攪拌60min,停止減壓，快速加入4g甲基三甲氧基硅烷、3g甲基三丁酮月虧、2gKH560，0.4g 二丁基二月桂酸錫，隨后繼續攪拌60min，抽真空至0.096MPa維持40min后產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠4。
[0023]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠4在室溫下、空氣中可操作時間約4h，6h表干，54 h完全固化，固化物透光率99.0%，硬度35 Shore A，拉伸強度2.8 MPa，斷裂伸長率300%。
[0024] 實施例5
向5L行星攪拌機爸中加入2Kg粘度1000OOmpa *s的含三氟丙基娃氧鏈節的羥基硅油，
0.3kg粘度1500 mpa *s的三甲基娃氧鏈節封端、含三氟丙基娃氧鏈節的二甲基硅油,0.2Kg含羥基的甲基梯形聚倍半硅氧烷，經行星攪拌機攪拌40min，然后減壓抽真空至0.096MPa攪拌40min，停止減壓，快速加入4g甲基三乙氧基硅烷、3g乙基三丁酮肟、40g KH560，0.4g二丁基二月桂酸錫，隨后繼續攪拌40min，抽真空至0.096MPa維持40min后產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠5。
[0025]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠5在室溫下、空氣中可操作時間約4h，6h表干，72h完全固化，固化物透光率98.0%，硬度40 Shore A，拉伸強度3.0 MPa，斷裂伸長率250%。
[0026]實施例6
向5L行星攪拌機爸中加入2Kg粘度1000OOmpa ? s的含二苯基娃氧鏈節的羥基硅油，
0.3kg粘度1500 mpa ? s的三甲基娃氧鏈節封端、含二苯基娃氧鏈節的硅油,0.3Kg含輕基的苯基梯形聚倍半硅氧烷，經行星攪拌機攪拌90min,然后減壓抽真空至0.096MPa攪拌90min，停止減壓，快速加入4g甲基三甲氧基硅烷和2g苯基三甲氧基硅烷、20 g KH560，
0.8g二丁基二月桂酸錫，隨后繼續攪拌60min，抽真空至0.096MPa維持30min后產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠6。
[0027]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠6在室溫下、空氣中可操作時間約2h，4h表干，72h完全固化，固化物透光率97.0%，硬度55 Shore A，拉伸強度2.0 MPa，斷裂伸長率200%。
[0028]實施例7
向5L行星攪拌機爸中加入2Kg粘度1000OOmpa *s的含三氟丙基娃氧鏈節的羥基硅油，
0.3kg粘度1500 mpa *s的三甲基娃氧鏈節封端、含三氟丙基娃氧鏈節的二甲基硅油,0.2Kg含羥基的乙基梯形聚倍半硅氧烷，經行星攪拌機攪拌30min，然后減壓抽真空至0.096MPa攪拌30min,停止減壓,快速加入4g甲基三甲氧基硅烷、3g乙基三丁酮月虧、2g KH560,0.4g二丁基二月桂酸錫，隨后繼續攪拌30min，抽真空至0.096MPa維持20min后產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠7。
[0029]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠7在室溫下、空氣中可操作時間約4h，6h表干，72h完全固化，固化物透光率99.5%，硬度42 Shore A，拉伸強度3.1 MPa，斷裂伸長率280%。
[0030]實施例8
向5L干凈的行星攪拌機 釜中加入1.5Kg粘度300000mpa-s的二甲基羥基硅油和0.5Kg粘度500mpa *s的二甲基羥基硅油,0.1kg三甲基娃氧鏈節封端、粘度500 mpa.s的二甲基硅油，0.1Kg含羥基的丙基梯形聚倍半硅氧烷，經行星攪拌機攪拌60min，然后減壓抽真空至0.096MPa攪拌60min,停止減壓,快速加入3g正娃酸乙酯和3g正娃酸異丙酯,0.5 g太酸正丁酯，隨后繼續攪拌60min，抽真空至0.096MPa維持60min后產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠8。
[0031]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠8在室溫下、空氣中可操作時間約4h，IOh表干，72h完全固化，固化物透光率99.0%，硬度18 Shore A,拉伸強度1.2 MPa,斷裂伸長率
100% ο
[0032]實施例9
向5L干凈的行星攪拌機釜中加入1.5Kg粘度300000mpa-s的二甲基羥基硅油和0.5Kg粘度50000mpa *s的二甲基羥基硅油,0.1kg三甲基娃氧鏈節封端、粘度500 mpa.s的二甲基硅油，0.15Kg含羥基的Y —(2，3_環氧丙氧)丙基梯形聚倍半硅氧烷和0.15kg含羥基的Y —氨丙基梯形聚倍半硅氧烷，經行星攪拌機攪拌90min，然后減壓抽真空至0.096MPa攪拌90min,停止減壓,快速加入30g正娃酸乙酯和30g正娃酸異丙酯,2 g辛酸亞錫，隨后繼續攪拌90min，抽真空至0.096MPa維持60min后產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠9。
[0033]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠9在室溫下、空氣中可操作時間約4h，12h表干，72h完全固化，固化物透光率96.0%，硬度48 Shore A，拉伸強度3.5 MPa，斷裂伸長率350%。
[0034]實施例10
向5L干凈的行星攪拌機釜中加入1.5Kg粘度300000mpa-s的二甲基羥基硅油和0.5Kg粘度3000mpa.s的二甲基羥基硅油,0.1kg三甲基娃氧鏈節封端、粘度500 mpa.s的二甲基硅油，IKg含羥基的Y - (2，3-環氧丙氧)丙基梯形聚倍半硅氧烷和Ikg含羥基的Y-甲基丙烯酰氧基丙基梯形聚倍半硅氧烷，經行星攪拌機攪拌30min，然后減壓抽真空至
0.096MPa攪拌90min，停止減壓，快速加入200 g正硅酸異丙酯，12g鈦酸異丙酯，隨后繼續攪拌60min，抽真空至0.096MPa維持30min后產品灌裝，即為含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠10。
[0035]含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠10在室溫下、空氣中可操作時間約4h，IOh表干，48h完全固化，固化物透光率98.0%，硬度50 Shore A，拉伸強度3.1 MPa，斷裂伸長率300% .
【權利要求】
1.一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法，其特征在于，用羥基硅油、羥基封端梯形聚倍半硅氧烷和稀釋劑經攪拌3(Tl20min后，減壓抽真空至0.096MPa,同時維持攪拌3(Tl20min，停止減壓后加入交聯劑和催化劑，繼續攪拌3(Tl20min后，抽真空至0.096MPa維持2(T60min后灌裝，得到含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠。
2.根據權利要求1所述的一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法，其特征在于，所述羥基硅油選自二甲基羥基硅油、含甲基苯基硅氧鏈節的羥基硅油、含二苯基娃氧鏈節的羥基硅油、含二氣丙基娃氧鏈節的羥基硅油中的一種，羥基硅油的粘度為500~300000mpa.S。
3.根據權利要求1和2所述的一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法，其特征在于，羥基封端梯形聚倍半硅氧烷的末端基為羥基，側基選自甲基、乙基、苯基、Y -(2，3_環氧丙氧)丙基、Y—氨丙基、Y-甲基丙烯酰氧基丙基中的一種或幾種，羥基封端梯形聚倍半硅氧烷用量為羥基硅油質量的5%~100%。
4.根據權利要求1所述的一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法，其特征在于，所述的稀釋劑選自三甲基硅氧鏈節封端的二甲基硅油，三甲基硅氧鏈節封端、含甲基苯基硅氧鏈節的二甲基硅油，三甲基硅氧鏈節封端、含二苯基硅氧鏈節的硅油，三甲基硅氧鏈節封端、含三氟丙基硅氧鏈節的二甲基硅油，三甲基硅氧鏈節封端、含三氟丙基硅氧鏈節的甲基苯基硅油中的一種，稀釋劑的粘度為50(T5000mpa.s，用量為羥基硅油質量的5%~15%。
5.根據權利要求1所 述的一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法，其特征在于，所述的交聯劑選自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四異丙酯、正硅酸四丁酯、正娃酸異丁酷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、甲基二丙氧基硅烷、苯基二甲氧基娃燒、苯基二乙氧基硅烷、苯基二異丙氧基硅烷、Y 一氛丙基二乙氧基硅烷、Y 一 (2, 3_環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基三丁酮肟、乙基三丁酮肟中的一種或者幾種的混合物，交聯劑用量為羥基硅油質量的0.01%~10%。
6.根據權利要求1所述的一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法，其特征在于，所述的催化劑選自辛酸亞錫、二丁基二月桂酸錫、鈦酸異丙酯、太酸正丁酯、乙酰丙酮鈦中的一種或幾種的混合物，催化劑用量為羥基硅油質量的0.029Π).6%。
7.—種如權利要求1至6中任一項所述的一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的制備方法得到的一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠在光學器件、電子電器封裝中的應用。
8.根據權利要求7所述的一種含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠的應用，其特征在于，使用時，含梯形聚倍半硅氧烷的透明硅橡膠在室溫下操作期f4h，ri2h表干，48~72h完全固化。
【文檔編號】C09J11/06GK103525358SQ201310285809
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月9日 優先權日:2013年7月9日
【發明者】楊雄發, 曹誠, 陳忠紅, 來國橋, 蔣劍雄, 吳連斌, 華西林 申請人:杭州師范大學