一种丙烯酸酯改性有机硅树脂及其在UV/湿气双重固化有机硅三防漆中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种丙烯酸酯改性有机硅树脂及其在UV/湿气双重固化有机硅三防漆中的应用，在装有搅拌、冷凝回流装置的三口烧瓶中，按一定比例加入双羟基封端的羟基硅油、含双键硅烷偶联剂、去离子水以及有机锡催化剂，在一定条件下进行反应，反应产物依次通过萃取/离心结合方式、减压纯化处理等步骤得到丙烯酸酯改性有机硅树脂，其结构中同时含有功能化双键基团和硅羟基基团，两者的结合可实现紫外光与湿气的双重固化功能。将丙烯酸酯改性有机硅树脂作为基础树脂制备具有紫外光和湿气双重固化效能的有机硅树脂三防漆。有机硅树脂三防漆可广泛应用于多种材料的粘结灌封，尤其是电子电器、照明灯具等领域的粘结封装。照明灯具等领域的粘结封装。照明灯具等领域的粘结封装。

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯酸酯改性有机硅树脂及其在UV/湿气双重固化有机硅三防漆中的应用


[0001]本专利技术属于有机硅材料
，具体涉及一种丙烯酸酯改性有机硅树脂剂，及其在UV/湿气双重固化的有机硅三防漆中的应用。

技术介绍

[0002]有机硅聚合物材料由于其独特的组成和分子结构具有优异的耐高低温、耐候、耐老化、低表面张力以及生理惰性，在航空航天、军工、化工、交通运输、建筑等行业中都得到了广泛地研究和应用，并逐步走进日常生活中。值得注意的是，有机硅树脂在电子工业中发挥了特别突出的作用。这主要归结于，由有机硅树脂制备的胶黏剂和涂料等功能化产品具有优良的粘结、绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防腐蚀、防老化、耐电晕等功能，可用作电子元器件的封装材料，从而保护线路板及相关设备免受环境侵蚀，提高电子产品的使用稳定性与寿命。
[0003]但是传统有机硅材料的固化方式一般为以下几种：通过过氧化物引发剂引发双键基团聚合的热自由基固化；通过在铂催化剂作用下双键基团与硅氢进行热加成固化；通过烷氧基与空气中的水分反应，从而进行湿气固化。但上述固化方式往往需要高温或者几个小时甚至长达数天的时间才能固化，这在一定程度上限制了有机硅材料在一些领域的应用。
[0004]UV固化是在具有一定能量的射线照射下，引发单体或低聚物中的不饱和双键快速聚合而获得迅速交联的一种技术。早在2004年的辐射固化国际会议上，紫外光固化技术就被定义为具有“5E”特性的工业技术，即efficient(高效)、enabling(适应性广)、economical(经济)、energy saving(节能)、environmental friendly(环境友好)。因此，该技术在胶黏剂、涂层涂装、电子封装等产业领域有非常广阔的应用前景。这为有机硅树脂的快速固化及其高效产业化提供了一条全新的技术思路。目前，根据固化基团的差异，UV固化体系一般可分为自由基固化体系和阳离子固化体系。目前常用的UV固化材料一般为丙烯酸酯类树脂，按照自由基固化机理进行固化。此类树脂具有强的UV反应活性，可以根据不同的应用条件调整粘度和硬度，已经是非常成熟的UV固化材料。。
[0005]尽管如此，但传统丙烯酸酯类UV固化树脂仍存在以下缺陷：(1)虽然传统的基于丙烯酸酯类树脂具有非常高的UV反应活性，固化速率极快(一般为秒级)，但该类基团固有的自由基聚合机理使其对环境中氧气非常敏感，氧气的存在会对(甲基)丙烯酸酯基团产生明显的阻聚效应，导致固化后材料表面出现发粘现象；(2)由于紫外固化树脂体系的固化过程是由紫外光引发，因此该体系的紫外固化效率将受限于固化对象的形状、厚度、颜色等。例如，对于形状复杂的固化对象，其无法被光直接照射到的区域以及形成阴影的区域将无法实现完全紫外固化。(3)此类树脂还存在耐高低温性能差，耐老化性能差等诸多缺陷，难以满足一些领域的性能要求。因此，对于应用于电子元器件粘结/封装的紫外固化胶黏剂和三防漆来说，上述问题尤为突出。针对阴影区域不能固化完全，公开号CN102925062A的专利技术专
利提供了一种UV/加热双固化的透明树脂，虽然解决了阴影部分固化不完全的问题，但需要加热的过程，生产效率依旧没有提升。
[0006]基于此，研究者提供了一种紫外
‑
湿气双固化有机硅树脂的解决方案，该方案一方面可以通过紫外固化技术实现快速定型/达到表干；另一方面可以通过空气中的水分进行湿气固化，解决氧阻聚导致的表面发粘以及使得阴影或底层等区域内不能被紫外固化的区域也实现完全固化。同时这种双固化有机硅树脂既保留了传统有机硅材料极好的物理化学性质，还实现了高效快速固化，而且固化过程安全低能耗无污染。极大拓宽了有机硅树脂的应用领域。公开号CN109370507A的专利技术专利公布了一种低粘度的UV/湿气双重固化的三防胶及其制备方法，该三防胶在紫外光照射下，能够快速固化，阴影部分可以通过湿气进一步完全固化。但其氧阻聚问题比较明显，且在高温条件下容易发生黄变。公开号CN 111040726 A的专利技术专利公开了一种UV/湿气双固化有机硅披覆胶及其制备方法，能够在紫外光照射下迅速固化定型，并且通过湿气进一步固化完全，达到和传统热固化有机硅树脂类似的机械性能，以及耐老化性能，但其制备工艺复杂，需要使用浓硫酸等危险原料。

技术实现思路
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[0007]本专利技术针对上述现有技术的不足，目的之一在于提供一种具有紫外光和湿气双重固化功能特性的丙烯酸酯改性有机硅树脂，目的之二在于将丙烯酸酯改性有机硅树脂作为基础树脂制备具有紫外光和湿气双重固化效能的有机硅树脂三防漆。有机硅树脂三防漆具有耐高低温性能，能够快速进行紫外光固化，且通过二段湿气反应可实现其在光照射不到的阴影区域进行进一步固化。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:
[0009]一种具有紫外光和湿气双重固化功能特性的丙烯酸酯改性有机硅树脂，其结构式如(1)所示：
[0010][0011]其中端基R1为
‑
OH，R2为
‑
H；R3和R4分别为
‑
CH3或
‑
H；R5和R6分别为
‑
CH3、
‑
CH2CH3、
‑
C6H5、
‑
CH＝CH2或
‑
CH＝CHCH3。x＝0
‑
30；y＝20
‑
1000；z＝0
‑
30；x,y,z均为整数，且x，z不同时为0。其结构中同时含有功能化双键基团和硅羟基基团，两者的结合可实现紫外光与湿气的双重固化功能。
[0012]所述丙烯酸酯改性有机硅树脂的制备步骤为：在装有搅拌、冷凝回流装置的三口烧瓶中，按一定比例加入双羟基封端的羟基硅油、含双键硅烷偶联剂、去离子水以及有机锡催化剂。在一定条件下进行反应，反应产物依次通过萃取/离心结合方式、减压纯化处理等步骤得到目标有机硅树脂产物。反应过程中，含双键硅烷偶联剂先与水发生水解反应，生成硅醇(硅羟基)；然后在催化剂的作用下，硅醇再与双羟基封端的羟基硅油发生缩聚反应。通
过调整试验条件可有效调节双键的官能度(官能度最高可达到10以上)，保证了紫外光固化速率与固化产物的力学强度。
[0013]上面所述丙烯酸酯改性有机硅树脂制备方法中，双羟基封端的羟基硅油与含双键硅烷偶联剂的质量比为1:1～8:1；所述去离子水与含双键硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～7:1；所述有机锡催化剂的添加量为体系总质量的0.2％～3.0％；反应条件：机械搅拌转速为300～1000rpm，反应温度为0～50℃，反应时间为2～24h；产物纯化萃取溶剂为甲醇、乙醇、正己烷等有机溶剂中的一种或几种，萃取剂与反应液体积比为0.5:1～5:1，离心条件：1000～10000rpm，1～50min；减压纯化处理(除去体系内少量萃取剂)采用真空烘箱体系(30～70℃,50
‑
500Pa,1～24h)。
[0014]进一步，所述双羟基封端的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有紫外光和湿气双重固化功能特性的丙烯酸酯改性有机硅树脂，其特征在于，结构式如(1)所示：其中，端基R1为
‑
OH，R2为
‑
H；R3和R4分别为
‑
CH3或
‑
H；R5和R6分别为
‑
CH3、
‑
CH2CH3、
‑
C6H5、
‑
CH＝CH2或
‑
CH＝CHCH3。x＝0
‑
30；y＝20
‑
1000；z＝0
‑
30；x,y,z均为整数，且x，z不同时为0。2.根据权利要求1所述的具有紫外光和湿气双重固化功能特性的丙烯酸酯改性有机硅树脂，其特征在于，丙烯酸酯改性有机硅树脂制备步骤为：在装有搅拌、冷凝回流装置的三口烧瓶中，按一定比例加入双羟基封端的羟基硅油、含双键硅烷偶联剂、去离子水以及有机锡催化剂，在一定条件下进行反应，反应产物依次通过萃取/离心结合方式、减压纯化处理得到丙烯酸酯改性有机硅树脂。3.根据权利要求2所述的具有紫外光和湿气双重固化功能特性的丙烯酸酯改性有机硅树脂，其特征在于，双羟基封端的羟基硅油与含双键硅烷偶联剂的质量比为1:1～8:1；所述去离子水与硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～7:1；所述有机锡催化剂的添加量为体系总质量的0.2％～3.0％；反应条件：机械搅拌转速为300～1000rpm，反应温度为0～50℃，反应时间为2～24h；产物纯化萃取溶剂为甲醇、乙醇、正己烷等有机溶剂中的一种或几种，萃取剂与反应液体积比为0.5:1～5:1，离心条件：1000～10000rpm，1～50min；减压纯化处理采用真空烘箱体系(30～70℃,50
‑
500Pa,1～24h)。4.根据权利要求2所述的具有紫外光和湿气双重固化功能特性的丙烯酸酯改性有机硅树脂，其特征在于，所述双羟基封端的羟基硅油结构式如(2)所示，粘度为50mPa.s～80000mPa.s。其中R5和R6分别为
‑
CH3、
‑
CH2CH3、
‑
C6H5、
‑
CH＝CH2或
‑
CH＝CHCH3，n＝20
‑
1000。所述有机锡催化剂包括二乙基己酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二乙酸二辛基锡、二辛酸二丁基锡、二甲基马来酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、二甲氧基二丁基锡、二硬脂酸二辛基锡、二甲基二丁基锡、二苯氧基二丁基锡、二乙酰丙酮二丁基锡、硬脂酸锡、辛酸锡和环烷酸锡、三异丙氧基单丁基锡和三辛酸单丁基锡其中
的一种或几种。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广法，张跃康，闫业海，赵帅，崔健，鹿丽，高爱林，赵平，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：