固化速度可调节的有机硅组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种固化速度可调节的有机硅组合物，其包含20～80重量份的有机聚硅氧烷，0～50重量份的补强剂，1～20重量份的含氢聚硅氧烷，有效量的硅氢加成反应催化剂，其中含氢聚硅氧烷选自甲基含氢聚硅氧烷、乙基含氢聚硅氧烷或苯基含氢聚硅氧烷中的至少两种，并且还公开了制备其的方法。所述组合物通过调节含氢聚硅氧烷的种类和用量而可以使在150℃下的固化时间短至5分钟，长至48个小时，可以适用于对固化速度要求不同的各种场合，同时，而且通过使用复配的含氢聚硅氧烷，组合物固化后具有优异的柔韧性和耐冷热交变性，同时还可以具有更好的防潮性和耐热性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有机硅组合物及其制备方法，并且涉及所述有机硅组合物用于包封电子元件如压敏电阻、陶瓷电容、热敏电阻的方法，以及灌封电子元件如电容器的方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，电子电器的应用越来越广泛，但其应用环境复杂，尤其是电子电器趋向集成化、小型化、模块化发展，所以对其使用稳定性提出了更高的要求。影响电子电器稳定性的因素主要有器件受潮、灰尘污染、腐蚀性物质的入侵、机械震动、外力损伤等等。因此需要使用各方面的技术措施来保证电子电器的性能参数稳定，其中聚合物封装是常用的办法。封装是把构成电子元件的各部分按照要求进行合理的布置、组装、键合、连接与环境隔离和保护等的操作工艺，可以强化电子器件的整体性，提高对外来冲击、振动的抵抗力，提高内部元件、线路间的绝缘，改善器件的防水、防潮性能。目前常用的电子封装材料是环氧树脂。但采用环氧树脂作为原料的封装技术存在耐热性不足、耐湿性较差、内应力大等问题，容易损坏元件，缩短使用寿命，且睡起进入元件内部，容易引起短路，烧坏元件。随着对电器可靠性要求的提高，尤其是户外电器，对电子元件冷热冲击性能的要求越来越高，从最初的5循环，已经提高到了1000循环。环氧封装涂层因为环氧树脂天然的脆性，现在很难达到要求。而硅橡胶具有良好的耐热性、耐寒性和电气性质，并且加成型硅橡胶在固化过程中不收缩，不分解产生副产物，可以具有安全、良好的外观，同时固化后的硅橡胶具有良好的柔韧性，用于电子元器件包封或灌封时可以耐受大电流冲击而不开裂不炸裂。现有使用的硅橡胶固化速度较快，一般在150℃下10分钟左右就可以表面固化而不流动，这对于有些需要缓慢固化的场合明显不适用，这限制了硅橡胶的使用范围，同时过短的固化时间还会造成施工困难，以及原料的浪费。因此，开发一种具有合适的固化速度的硅橡胶如在150℃下固化时间为5分钟至48小时的硅橡胶，可以满足硅橡胶在需要不同固化速度的场合的应用，从而拓展了硅橡胶的使用范围和易用性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种固化速度可调节的有机硅组合物及其制备方法和应用，其在150℃下的固化时间为5分钟至48小时，其可以满足用于需要不同固化速度的场合的要求，而且通过使用复配的含氢聚硅氧烷，所得的硅橡胶具有特别优异的柔韧性，当用于电子封装领域时，所述组合物可以用于包封或灌封电子元件，由于具有特别优异的柔韧性而使得电子元件具有优异的耐大电流冲击性和耐冷热交变性。本专利技术的目的通过如下的技术方案而实现：实施方案1一种有机硅组合物，其包含以下组分：(A)20～80重量份的有机聚硅氧烷，其中所述有机聚硅氧烷的分子链上具有至少2个不饱和烯类基团；(B)1～20重量份的含氢聚硅氧烷，其选自以下三种中的至少两种任意组合：(B1)0～10重量份的具有式a)所示结构单元的甲基含氢聚硅氧烷，R1和R2可以相同或不同，并且彼此独立地选自：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、己基、环己基、辛基、壬基或癸基；n1和n2可以相同或不同，并且彼此独立地为1～200，优选为10～100，更优选为20～50之间的整数；当n2为1即为全甲基含氢聚硅氧烷时，此时氢含量高，反应活性强，固化时间最短，固化过程最不易控制。(B2)0～10重量份的具有式b)所示结构单元的乙基含氢聚硅氧烷，其中R1、R2、n1和n2具有如(B1)中结构单元所具有的定义，(B3)0～10重量份的具有式c)所示结构单元的苯基含氢聚硅氧烷，其中R1、R2、n1和n2具有如(B1)中结构单元所具有的定义；(C)0～50重量份的补强剂；(D)有效量的硅氢加成反应催化剂；并且其中含氢聚硅氧烷(B)中所含的氢与有机聚硅氧烷(A)中所含的不饱和烯类基团的摩尔比范围为(1～2)：1，优选(1.11～1.75)：1，更优选(1.14～1.55)：1，特别优选(1.17～1.35)：1，最优选(1.20～1.25)：1。所谓有效量的催化剂是指能够起到加快反应速度的催化作用的最小用量，依据催化剂的不同，有效量通常有不同的有效量的值，例如，氯铂酸作为硅氢加成的高效的催化剂，当其用量为ppm级别时，即可以起到催化的作用。其中，三种含氢聚硅氧烷的活性顺序从大到小依次为：甲基含氢聚硅氧烷>乙基含氢聚硅氧烷>苯基含氢聚硅氧烷。当单独使用甲基含氢聚硅氧烷时，其固化时间大致为分钟级别，从几分钟到几十分钟不等，主要是随着其分子量、本身结构和氢含量的不同，固化时间也会有所变化。分子量越大，本身链长越长、氢含量越低，那么体系固化时间越长，但是即使再长，也不超过一个小时，而且分子量越大和本身链长越长时，该甲基含氢聚硅氧烷的粘度就会越大，在制样时不利于分散，这样就会造成存在局部反应不均匀的现象，所而且有可能发生副反应脱氢，在体系中出现气泡，以当需要较长的固化时间的时候，单独使用甲基含氢聚硅氧烷便不合适。当单独使用乙基含氢聚硅氧烷时，其固化时间大致为小时级别，从0.5小时到8个小时不等，其同样是随着分子量、本身结构和氢含量的不同，固化时间也会有所变化。乙基含氢聚硅氧烷的反应活性一般，适合使用于要求较长固化时间的场合，而且乙基的链长较长，当乙基含氢聚硅氧烷的硅氢键完全反应时，乙基伸向基体外侧，可以具有良好的柔性，并且可以提高体系的疏水性，从而提高防潮性和耐水性。当单独使用苯基含氢聚硅氧烷时，其固化时间同样大致为小时级别，从3小时到50个小时不等，其同样是随着分子量、本身结构和氢含量的不同，固化时间也会有所变化。苯基含氢聚硅氧烷可以用作特定场合下的固化剂，如需要较长的固化时间的场合，由于苯基的引入可以提高体系的耐热性所以可以用于需要较好的耐热性的场合，或者苯基的引入使体系具有刚性，从而提高了体系的透光率，所以可以用于需要较高透光率的场合如LED封装。三种含氢聚硅氧烷固化剂在单独使用时各有特点但是也各有局限性，本专利技术人通过研究发现，当将含氢聚硅氧烷复配使用时，可以具有更多的优点：如更加合理和使用范围更宽的固化时间、固化后橡胶更加优异的柔韧性、更好的耐热性和防潮性。2.实施方案1的有机硅组合物，其中所述不饱和烯类基团为选自以下的一种或多种：乙烯基、丙烯基、烯丙基、异丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、环己烯基，优选为丙烯基和丁烯基。这时因为丙烯基和丁烯基的链长较长，可以使得硅橡胶具有更好的弹性，从而能够耐受大电流的冲击并且不开裂不炸裂。3.实施方案1的的有机硅组合物，其中所述有机聚硅氧烷为直链型，并且具有两个位于分子链两端的不饱和烯类基团。当不饱和烯类基团位于分子链的两端时，其在与含氢聚硅氧烷固化后可以降低体系的支化度，使最终得到的固化后体系不至于过硬而保持有弹性。4.实施方案1的有机硅组合物，其中所述有机聚硅氧烷的粘度范围为100～50000cs，优选500～30000cs，更优选1000～15000cs，更优选范围为1500～10000cs。5.实施方案1的有机硅组合物，其中所述含氢聚硅氧烷中(B1)、(B2)与(B3)的按重量份计的用量之比为(0.5～1.5)：(2.5～3.5)：(0.5～1.5)，优选为(0.8～1.2)：(2.8～3.2)：(0.8～1.2)，更优选为1:3:1。通过调节三者之间的用量而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅组合物，其包含以下组分：(A)20～80重量份的有机聚硅氧烷，其中所述有机聚硅氧烷的分子链上具有至少2个不饱和烯类基团；(B)1～20重量份的含氢聚硅氧烷，其选自以下三种中的至少两种任意组合：(B1)0～10重量份的具有式a)所示结构单元的甲基含氢聚硅氧烷，(B2)0～10重量份的具有式b)所示结构单元的乙基含氢聚硅氧烷，(B3)0～10重量份的具有式c)所示结构单元的苯基含氢聚硅氧烷，其中，R1和R2相同或不同，并且彼此独立地选自：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、己基、环己基、辛基、壬基或癸基；n1和n2相同或不同，并且彼此独立地为1～200，优选为10～100，更优选为20～50之间的整数；(C)0～50重量份的补强剂；(D)有效量的硅氢加成反应催化剂；并且其中含氢聚硅氧烷(B)中所含的氢与有机聚硅氧烷(A)中所含的不饱和烯类基团的摩尔比范围为(1～2)：1，优选(1.11～1.75)：1，更优选(1.14～1.55)：1，特别优选(1.17～1.35)：1，最优选(1.20～1.25)：1。

【技术特征摘要】
1.一种有机硅组合物，其包含以下组分：(A)20～80重量份的有机聚硅氧烷，其中所述有机聚硅氧烷的分子链上具有至少2个不饱和烯类基团；(B)1～20重量份的含氢聚硅氧烷，其选自以下三种中的至少两种任意组合：(B1)0～10重量份的具有式a)所示结构单元的甲基含氢聚硅氧烷，(B2)0～10重量份的具有式b)所示结构单元的乙基含氢聚硅氧烷，(B3)0～10重量份的具有式c)所示结构单元的苯基含氢聚硅氧烷，其中，R1和R2相同或不同，并且彼此独立地选自：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、己基、环己基、辛基、壬基或癸基；n1和n2相同或不同，并且彼此独立地为1～200，优选为10～100，更优选为20～50之间的整数；(C)0～50重量份的补强剂；(D)有效量的硅氢加成反应催化剂；并且其中含氢聚硅氧烷(B)中所含的氢与有机聚硅氧烷(A)中所含的不饱和烯类基团的摩尔比范围为(1～2)：1，优选(1.11～1.75)：1，更优选(1.14～1.55)：1，特别优选(1.17～1.35)：1，最优选(1.20～1.25)：1。2.权利要求1的有机硅组合物，其特征在于，所述(A)中不饱和烯类基团为选自以下的一种或多种：乙烯基、丙烯基、烯丙基、异丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、环己烯基，优选为丙烯基和丁烯基。3.权利要求1的有机硅组合物，其特征在于，所述有机聚硅氧烷为直链型，并且具有两个位于分子链两端的不饱和烯类基团。4.权利要求1的有机硅组合物，其特征在于，所述有机聚硅氧烷的粘度范围为100～50000cs，优选500～30000cs，更优选1000～15000cs，更优选范围为1500～10000cs。5.权利要求1的有机硅组合物，其特征在于，所述含氢聚硅氧烷中(B1)、(B2)与(B3)的按重量份计的用量之比为(0.5～1.5)：(2.5～3.5)：(0.5～1.5)，优选为(0.8～1.2)：(2.8～3.2)：(0.8～1.2)，更优选为1:3:1。6.权利要求1的有机硅组合物，其特征在于，所述补强剂为气相法白炭黑，其BET比表面积至少为50m2/g，优选至少80m2/g，更优选至少120m2/g，甚至更优选至少150m2/g。7.权利要求1的有机硅组合物，其特征在于，所述补强剂为MQ树脂，其中不饱和烯类基团含量范围为1～15％，优选1.5～10％，更优选2～6％，更优选范围为2.5％～4％。8.权利要求7的有机硅组合物，其特征在于，所述MQ树脂中的M与Q单元的摩尔比范围为(0.5～1.3)：1，优选为(0.7～1.0)：1，更优选为0.85：1，并且MQ树脂的数均分子量范围为1000～15000，优选200～10000，更优选范围为3000～5000。9.权利要求1的有机硅组合物，其特征在于，所述催化剂为选自以下的一种或多种的混合物：氯铂酸、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂络合物、二丁基二月桂酸锡、二丁基二辛酸锡、辛酸亚锡或二异丙氧基钛双(乙酰乙酸乙酯基)螯合物、卡斯特催化剂。10.权利要求1的有机硅组合物，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙登海，王典杰，任志成，
申请(专利权)人：天津凯华绝缘材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12