一种用于UV固化的有机硅组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种用于UV固化的有机硅组合物，由如下重量份的原料组成：100份双端具有UV活性官能团的聚硅氧烷，10-30份具有UV活性官能团的有机硅树脂，5-10份具有UV活性的有机硅低聚体，0.1-10份自由基光引发剂。本发明专利技术提供一种用于UV固化的有机硅组合物，此有机硅组合物的机械性能优异、安全环保，具有高度透明性、高强度和低收缩率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于UV固化的有机硅组合物
本专利技术涉及一种用于UV固化的有机硅组合物，属于化工、电子领域。
技术介绍
UV固化的有机硅树脂材料，与传统有机硅材料相比，其固化方式节能，且固化速度快。而与普通UV固化有机树脂相比，则有较好的耐温性、耐候性、耐黄变性。因此，UV固化有机硅材料可以用在离形涂料(隔离剂)、光纤涂料、电子封装材料、膜材料等方面。一般来讲，光固化有机硅体系主要由3种组分组成：光敏性的聚硅氧烷(有机硅预聚物)、光引发剂和活性稀释剂。另外根据具体的用途，还可添加其它填料或助剂。其中，活性稀释剂是指小分子的具有丙烯酰氧基的活性单体。传统的非有机硅类单体，包括单官能、双官能、三官能及四官能单体，随着活性基团数量的提高，单体的固化活性逐渐提高，固化得到的材料硬度也逐渐增大。单官能单体，如丙烯酸异冰片酯(IBOA)，丙烯酸羟乙酯，丙烯酸异丁酯，普通存在挥发性高，气味浓重的缺点。双官能基单体，如二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)等,刺激性较小，溶解力强，活性高，对基材的粘接力大。而三官能单体的粘度一般很大，活性高，但是对人体有较大的刺激性。更高官能度的单体也有商品化产品，其应用范围则更小。上述单体与以UV固化的有机硅树脂体系相容性差，有的单体在与有机硅组分混合后即变浑浊。有的单体，在与有机硅组分混合后虽然透明，但是固化后立即变白，无法作为光学透明材料使用。另外，上述单体的挥发性高，生物毒性大。难以满足在应用于电子封装领域中对电气性能及耐热性、耐黄变性的要求。传统的非有机硅体系的UV固化胶粘剂配方的另一个缺点是，由于体系中存在有大量的双键，在UV光引发的自由基聚合过程中，密度变化引起较大的收缩，收缩率为2％左右。另外，由于有机硅本身的透氧性较高，用于UV固化的有机硅体系，相比普通的UV固化树脂体系受到氧气阻聚的效应更明显。因此，有机硅的UV固化体系一般是在氮气气氛中进行，且需要的固化能量较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有UV固化胶粘剂收缩率大、气味重、毒性高、易开裂等缺点，提供一种用于UV固化的有机硅组合物，本组合物的机械性能优异、安全环保，具有高度透明性、高强度和低收缩率。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于UV固化的有机硅组合物，其特征在于，由如下重量份的原料组成：1)100份双端具有UV活性官能团的聚硅氧烷；2)10-30份具有UV活性官能团的有机硅树脂；3)5-10份具有UV活性的有机硅低聚体；4)0.1-10份自由基光引发剂。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述双端具有UV活性官能团的聚硅氧烷的分子量为1000-100000，其分子通式为：其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6分别代表具有1～10个C原子的烃基基团，R1、R2、R3、R4、R5和R6代表的烃基基团相同或不同，A代表具有UV光固化活性的基团，该基团中具有丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基，A代表的基团包括下列结构中的一种或几种：R7代表具有1～10个C原子的亚烃基团，或R7代表在碳原子之间有氧原子间隔的亚醚基，R7的实例包括：亚烷基，例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、1-甲基亚乙基、1,4-亚丁基、1-甲基-1，3-亚丙基、2-甲基-1，3-亚丙基、1，1-二甲基-亚乙基、亚戊基中的一种或几种；亚芳基，如苯撑；亚醚基，如-CH2-CH2-CH2-OCH2-CH2-CH2-；进一步，所述R1、R2、R3、R4、R5和R6分别代表具有1～10个C原子的烷基、芳基、链烯基、炔基中的一种或几种，例如：甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1，2-二甲基丙基、2，2-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、环戊基、环己基、甲基环己基、苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基、苄基、苯乙基、乙烯基、烯丙基、丙烯基、苯乙烯基、苯丙烯基、乙炔基、丙炔基中的一种或几种；所述R7代表具有1～6个C原子的亚烃基，或在碳原子之间有氧原子间隔的亚醚基。进一步，所述R1、R2、R3、R4、R5和R6分别代表具有1～6个C原子的烷基、芳基、链烯基、炔基中的一种或几种，例如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、辛基、环戊基、苯基中的一种或几种。所述R7代表具有1～4个C原子的亚烃基，或在碳原子之间有氧原子间隔的亚醚基。进一步，所述具有UV活性官能团的有机硅树脂具有如下通式：[R1R2R3SiO1/2]a[SiO2]b[A-SiO3/2]c,其中，R1、R2、R3和A代表的结构如上所述，a、b和c分别代表有机硅树脂中结构单元所占的摩尔分数，a+b+c＝1,且0<c<1。进一步，所述具有UV活性的有机硅低聚体指含有一个或几个与硅原子直接相连的丙烯酰氧丙基或甲基丙烯酰氧丙基的小分子聚硅氧烷，用于参与UV光引发的自由基聚合反应，粘度为1-500mPa.s,这些小分子聚硅氧烷的结构及制备方法参见中国专利201310518918.0《一种用于UV固化树脂的有机硅丙烯酸酯和有机硅甲基丙烯酸酯单体的制备方法》公开的说明书，部分结构如下所示：进一步，所述自由基光引发剂为苯偶姻、苯偶姻衍生物、苯偶酰基、苯偶酰基衍生物、苯乙酮、苯乙酮衍生物、二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、硫杂蒽酮、硫杂蒽酮衍生物中的一种或几种。进一步，所述自由基光引发剂为二苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮(商品名Irgacure184，CibaSpecialtyChemicalsInc.)、2,2-二甲基羟基苯乙酮(商品名Darocure1173,CibaSpecialtyChemicalsInc.)、2，2二甲基-α-羟基对异丙基苯乙酮(商品名Darocure1116，Merck&Co.,Inc.)、1-羟基环己基苯酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(商品名Irgacure907，北京英力科技发展有限公司)、2-羟基-2-甲基-1苯基-1-丙酮、异丙基硫杂蒽酮、安息香醚(商品名VIcure10，百灵威科技有限公司)中的一种或几种。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一个优点是配方体系中各组分的极性相近，无论在固化前还是固化后，都不会出现发白现象，能得到具有高透明性的UV光固化有机硅材料，特别适用于光学领域的应用。本专利技术的第二个优点是通过调节具有UV活性官能团的有机硅树脂的量，能得到在一定范围内性能可调节的高强度UV光固化有机硅材料。本专利技术的第三个优点是通过调节具有UV活性的有机硅低聚体的量，可以得到具有不同粘度的、操作性不同的UV光固化有机硅材料。本专利技术的第四个优点是利用有机硅树脂及线性体的特性，能得到具有低收缩率的、耐温性好、耐黄变的UV光固化有机硅材料。附图说明图1a为本专利技术实施例1制备的端氢聚硅氧烷的红外谱图；图1b为本专利技术实施例1制备的聚硅氧烷DA-1的红外谱图；图2为本专利技术实施例2制备的有机硅树脂MA-2的红外谱图；图3为本专利技术实施例3制备的有机硅低聚体TM-3的红外谱图；具体实施方式以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1双端具有UV活性官本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于UV固化的有机硅组合物，其特征在于，由如下重量份的原料组成：1)100份双端具有UV活性官能团的聚硅氧烷；2)10‑30份具有UV活性官能团的有机硅树脂；3)5‑10份具有UV活性的有机硅低聚体；4)0.1‑10份自由基光引发剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于UV固化的有机硅组合物，其特征在于，由如下重量份的原料组成：DA-1100份，MA-210份，TM-35份，光引发剂11731份，其中，所述DA-1的合成方法为:向5-L三口瓶中加入粘度为10Pa.s且Si-H含量为0.003％的端氢聚硅氧烷2000g，1,6-己二醇二丙烯酸酯20g,正庚烷500mL,含量为5000ppm的铂-乙烯基聚硅氧烷配合物1g,配以机械搅拌和温度计、置于加热油浴中，加热至70℃搅拌反应5小时，停止加热及搅拌，将反应混合物减压蒸馏除去溶剂，得到无色透明的双端具有UV活性官能团的聚硅氧烷DA-1；所述MA-2的合成方法为：向5-L三口瓶中加入248.35g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、1065.54g四甲氧基硅烷、162.38g六甲基二硅氧烷、310g浓度2wt％的硫酸水溶液、1500mL正庚烷，配以机械搅拌、温度计、dean-stark管和冷凝管、接收瓶，将混合物在室温下搅拌2小时后，液体温度升高到40℃，此时将油浴加热温度升高到70℃，搅拌反应2小时后，继续升温蒸馏生成的甲醇，直到液体温度升至80℃，停止搅拌与加热，待反应混合物降至室温后，向反应产物中加入7.09g氢氧化钾、1500mL正庚烷以及30mL水，继续升温油浴温度至80℃，并保温搅拌8小时，停止加热及搅拌，静置过夜，将反应混合物以水洗至中性，减压蒸馏除去溶剂，得到透明的无色不挥发性液体硅树脂，命名为MA-2；所述TM-3的合成方法为：向一个配有恒压漏斗、磁力搅拌、氮气保护的500mL的三口瓶中，加入117.16g丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，0.15g三氟甲磺酸，0.15gBHT,加热至50℃，通过恒压漏斗向反应瓶中滴加198.35g乙酰氧基三甲基硅烷，滴加完成后，搅拌反应2小时，升温到80℃，将生成的乙酸甲酯蒸出，反应完毕后，将反应产物转移到分液漏斗中，加150mL正庚烷，以每次100mL水洗6次，得到中性的溶液，减压旋转蒸发得到丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷,命名为TM-3，2.一种用于UV固化的有机硅组合物，其特征在于，由如下重量份的原料组成：DA-1100份，MA-220份，TM-35份，光引发剂11731份，其中，所述DA-1的合成方法为:向5-L三口瓶中加入粘度为10Pa.s且Si-H含量为0.003％的端氢聚硅氧烷2000g，1,6-己二醇二丙烯酸酯20g,正庚烷500mL,含量为5000ppm的铂-乙烯基聚硅氧烷配合物1g,配以机械搅拌和温度计、置于加热油浴中，加热至70℃搅拌反应5小时，停止加热及搅拌，将反应混合物减压蒸馏除去溶剂，得到无色透明的双端具有UV活性官能团的聚硅氧烷DA-1；所述MA-2的合成方法为：向5-L三口瓶中加入248.35g甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、1065.54g四甲氧基硅烷、162.38g六甲基二硅氧烷、310g浓度2wt％的硫酸水溶液、1500mL正庚烷，配以机械搅拌、温度计、dean-stark管和冷凝管、接收瓶，将混合物在室温下搅拌2小时后，液体温度升高到40℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维，张学超，王建斌，陈田安，
申请(专利权)人：烟台德邦先进硅材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37