MQ树脂对加成型RTV有机硅灌封胶补强性能研究

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有机硅灌封胶的基本配方为 m(乙烯基硅 油)∶m(氢氧化铝)∶m(三氧化二铝)∶m(MQ 树脂)∶m(抑 制剂)=100∶60∶140∶X∶0.01(X 为变量)。
在 乙 烯 基 硅 油 中 加 入 MQ(MDQ 或 MTQ)树 脂 的甲苯溶液,搅拌均匀,在-0.1 MPa、120 ℃条件下抽 真空若干时间(脱除溶剂);然后加入氢氧化铝和三氧 化二铝,混合均匀,经高速分散机搅拌 5 min、-0.1 MPa 脱泡 10 min 和 25 ℃静置 2 h 后, 测定胶料黏度;待 黏度测试完毕时加入含氢硅油、 铂催化剂及炔基环 己醇,混合均匀;经高速分散机搅拌 5 min、抽真空脱 泡 8 min、注模和室温固化 24 h 后,取 出 胶 片 ,裁 切 成所需形状。
摘 要:采 用 正 硅 酸 酯 水 解 法 制 备 了 含 乙 烯 基 单 元 的 MQ 树 脂 、含 二 官 能 团 D 单 元 的 MDQ 树 脂 和 含 三 官 能 团 T 单 元 的 MTQ 树 脂 , 并 以 此 作 为 加 成 型 RTV ( 室 温 硫 化 ) 有 机 硅 灌 封 胶 的 补 强 填 料 。 研 究 了 MQ 树 脂 用 量 、M/Q 值 和 乙 烯 基 含 量 等 对 含 阻 燃 剂 和 导 热 填 料 的 加 成 型 RTV 有 机 硅 灌 封 胶 性 能 的 影 响 。 结 果 表 明 :三 种 树 脂 均 能 有 效 改 善 灌 封 胶 的 力 学 性 能 , 同 时 对 胶 料 黏 度 影 响 不 大 ; 当 MQ 树 脂 中 M/Q 值 为 0.6 、w(乙 烯 基 )=6.8%和 w(MQ 树 脂 )=7%时 ,灌 封 胶 的 增 强 效 果 相 对 最 好 ;当 MmDdQq 树 脂 中 n(d)∶n(m+ d+q)=10∶100 或 MmTtQq 树 脂 中 n(t)∶n(m+t+q)≈20∶100 时 ,灌 封 胶 具 有 相 对 较 好 的 增 强 效 果 。
MQ 树脂是由单官能度硅氧链节(R3SiO1/2,简称 M)和四官能度硅氧链节(SiO4/2,简称 Q)构成的有机 硅树脂。 此外,在 MQ 树脂中添加二官能度硅氧链 节(R2SiO,简称 D)或 三 官 能 度 硅 氧 链 节 (RSiO3/2,简 称 T),亦可制得 MDQ 或 MTQ 树脂。宁志强[7]等以 MQ 树脂(乙烯基质量分数为 1.8%)和乙烯基硅烷作为 补强填料, 在 RTV 条件下制备出强度高达 6.6 MPa 的补强型硅橡胶。 目前有关 MQ 树脂在含阻燃剂、导 热填料的有机硅灌封胶中补强作用的研究报道相对
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6 500
1.2
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5 500
注 :n(SiH)∶n(包 括 MQ 树 脂 中 的 SiCH=CH2)=1.0∶1.0, w(MQ 树脂)=5%。
这是因为 MQ 树脂是一种介于有机材料和无机 材料之间的填料,随着 M/Q 值的逐渐降低,MQ 树脂 中无机成 分 (SiO2)含 量 增 加 ,故 其 补 强 效 果 逐 渐 接 近于白炭黑, 表现为拉伸强度增加、 断裂伸长率增 大;当 M/Q 值小于某一值时,其 在 硅 橡 胶 中 分 散 性 变差,这时 MQ 树脂呈不溶状粒子,并以松散型聚集 体分散在有机硅基体中, 这反而成为材料中强度最 弱的部分,故拉伸强度不增反降,断裂伸长率也呈下 降态势,但体系黏度却显著上升。
关键词:MQ 树脂;加成;室温硫化;有机硅;灌封胶 中图分类号:TQ433.438 文献标识码:A 文章编号:1004-2849(2010)11-0036-04
0前言
加 成 型 RTV(室 温 硫 化 )有 机 硅 灌 封 胶 除 具 有 普通硅橡胶的优点外, 还具有硫化过程中无副产物 生成、收缩率小、能深层硫化和工艺简便等特点,是 电子电器用灌封胶的理想基体材料。 未补强加成型 RTV 硅橡胶的力学性能相对较差,其拉伸强度通常 不超过 0.4 MPa(添加阻燃剂和导热填料的有机硅灌 封 胶 虽 强 度 有 所 提 升 , 但 升 幅 不 大 )[1-2]; 而 常 用 的 补 强剂白炭黑虽能有效提高硅橡胶的强度, 但也会导 致灌封胶黏度过高,致使其失去灌封作用。 因此,采 用 MQ 树脂作为补强填料,能同时满足强度(补强效 果好)和黏度(对黏度影响不大)要求[3-6]。
1.2 试验仪器 RTV 型 旋 转 黏 度 计 , 美 国 Brookfield 公 司 ;
收 稿 日 期 :2010-07-05 ;修 回 日 期 :2010-08-09 。 基 金 项 目 :粤 港 关 键 领 域 重 点 突 破 项 目 (2008A092000002 );广 州 市 科 技 计 划 项 目 (09A41010915 )。 作者简介:李豫(1986-),河南开封人,硕士,主要研究方向为有机硅材料。 E-mail:liyu19860927@ 通讯作者:林晓丹。 E-mail:mcxdlin@
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中国胶粘剂
CHINA ADHESIVES
2010 年 11 月第 19 卷第 11 期 Vol.19 No.11,Nov.2010
MQ 树脂对加成型 RTV 有机硅灌封胶补强性能研究
李 豫 1, 胡新嵩 2, 林晓丹 1, 曾幸荣 1
(1.华南理工大学材料科学与工程学院,广东 广州 510640;2.广州市高士实业有限公司,广东 广州 510450)
较少, 为此, 本研究合成了系列 MQ、MDQ 和 MTQ 树脂,并对其在上述体系中的补强作用进行了初步 研究。
1 试验部分
1.1 试验原料 六甲基二硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷,工
业级,上海建橙贸易公司;二甲基二乙氧基硅烷,工 业级,广州伟伯化工;甲基三甲氧基硅烷、正硅酸乙 酯,工业级,湖北新蓝天新材料公司;乙烯基硅油(黏 度 500 mPa·s,乙烯基质量分数 1.2%),工业级,浙江 新安化工集团;氢氧化铝(粒径 23 μm)、三氧化二铝(粒 径 15 μm),工业级,佛山维科德化工材料贸易有限 公司;含氢硅油(含氢量 0.35%),工业级,广州四海 化 工 ;铂 催 化 剂 (PL-2600),工 业 级 ,佛 山 市 金 纯 硅 材料有限公司;炔基环己醇,分析纯,深圳市鑫泽业 科 技 有 限 公 司 ;盐 酸 (HCl),分 析 纯 ,广 东 光 华 化 学 厂;甲苯,分析纯,天津市富宇精细化工有限公司。
1.4 性能测试 (1) 黏 度 : 采 用 旋 转 黏 度 计 进 行 测 定 ( 测 试 温 度
为 25 ℃,转速为 10 r/min)。 (2)拉伸性能:按 照 GB/T 528-1998 标 准 ,采 用
万能试验机进行测定。 (3)硬度:按照 GB/T 531-1999 标 准 ,采 用 邵 尔
综上所述, 在其它条件保持不变的前提下,MQ 树 脂 增 强 硅 橡 胶 是 MQ 树 脂 中 SiO2 含 量 和 MQ 树 脂/硅橡胶相容性共同作用的结果。
2.2 MQ 树脂中乙烯基含量对灌封胶性能的影响 以 M/Q 值为 0.6 的 MQ 树脂作为补强 填 料 ,在
其它条件 保 持 不 变 的 前 提 下 ,MQ 树 脂 中 乙 烯 基 含 量对灌封胶性能的影响如图 1 所示。
2 结果与讨论
2.1 M/Q 值对灌封胶性能的影响 MQ 树脂中不同 M/Q 值[M/Q 值=n(M)/n(Q)]对
有机硅灌封胶性能的影响如表 1 所示[根据相关文 献[8]可 近 似 认 为 MQ 树 脂 的 M/Q 值 与 投 料 比 一 样 , w(乙烯基)=2.6%]。 由表 1 可知:有机硅灌封胶的拉
1.3 试验制备 1.3.1 MQ 树脂的制备
将适量的六甲基二硅氧烷和四甲基二乙烯基二 硅 氧 烷 加 入 到 混 合 液 (包 括 HCl、甲 苯 和 水 等 )中 , 70~80 ℃搅拌混合均匀; 然后在 60 min 内滴加正硅 酸 乙 酯 ,继 续 反 应 60 min(制 备 MDQ 或 MTQ 树 脂 时应同时加入二甲基二乙氧基硅烷或甲基三甲氧基 硅烷);待反应完毕时静置分层,取下层混合液,用去 离 子 水 洗 涤 至 中 性 ,减 压 干 燥 后 得 到 MQ(MDQ 或 MTQ)树脂。 1.3.2 有机硅灌封胶的配制及测试用样品的制备
第 19 卷第 11 期
李 豫等 MQ 树脂对加成型 RTV 有机硅灌封胶补强性能研究
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CMT4304 型电子万能试验机,深圳新三思计量技术 有限公司;DZF-6050 型真空干燥箱,上海新苗医疗 器械制造有限公司;GFJ-0.8 型高速分散机,江阴市 双叶机械有限公司;LX-A 型邵尔硬度计,上海元菱 仪器厂。
A 硬度计进行测定。
伸性能、硬度和黏度基本上均随 M/Q 值增加呈先升 后降态势;当 M/Q 值为 0.6 时,其拉伸性能和硬度相 对最大;当 M/Q 值为 0.5 时,其拉伸性能稍有下降, 但黏度增幅最大。
表 1 M/Q 值对灌封胶性能的影响 Tab.1 Effect of M/Q molar ratio on performances of sealant
2.4 MDQ 树脂中 D 单元比例对灌封胶性能的影响 以 w(乙 烯 基 )=2.6%的 MDQ 树 脂 作 为 补 强 填
料, 在其它条件保持不变的前提下,MDQ 树脂中 D 单元比例对灌封胶性能的影响如表 3 所示。
表 3 MmDdQq 树脂中 D 单元比例对灌封胶性能的影响 Tab.3 Effect of molar ratio of D radical in MmDdQq resin on performances of sealant
2.3 MQ 树脂用量对灌封胶性能的影响 以 M/Q 值为 0.6、w(乙烯基)=6.8%的 MQ 树脂
作为补强填料, 在其它条件保持不变的前提下,MQ 树脂用量(相对于乙烯基硅油质量而言)对有机硅灌 封胶性能的影响如表 2 所示。
表 2 MQ 树脂用量对灌封胶性能的影响 Tab.2 Effect of MQ silicone contents on performances of sealant
这是因为mq树脂是一种介于有机材料和无机材料之间的填料随着值的逐渐降低mq树脂中无机成分sio含量增加故其补强效果逐渐接近于白炭黑表现为拉伸强度增加断裂伸长率增值小于某一值时其在硅橡胶中分散性变差这时mq树脂呈不溶状粒子并以松散型聚集体分散在有机硅基体中这反而成为材料中强度最弱的部分故拉伸强度不增反降断裂伸长率也呈下降态势但体系黏度却显著上升
由图 1 可知: 随着 MQ 树脂中乙烯基含量的不 断增加,有机硅灌封胶的断裂伸长率逐渐下降,拉伸
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中国胶粘剂
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强度呈先升后降态势。 这是由于硅橡胶分子链间的 交联点随 MQ 树脂中乙烯基含量增加而增多, 故硫 化胶的拉伸强度随之逐渐增大;但是,当交联密度过 高时, 交联点分布极不均匀, 应力集中在少数网链 上,故体系在外力作用下易促使薄弱网链断裂,拉伸 强度呈下降态势。 这与有关文献 的 [3,5] 研究结果相吻 合。 综合考虑,选择 w(乙烯基)=6.8%时较适宜。
w(MQ 树脂)/% 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/% 邵 A 硬度 黏度/(mPa·s)
0
1.14
52.20
60
6 500
3
1.84
57.73
63
7 400
7
2.12
37.22
68
8 200
10
1.70
32.02
65
9 000
14
1.35
28.87
65
9 800
由表 2 可知:随着 MQ 树脂用量的增加,胶料黏 度不断上升(升幅不大),灌封胶的拉伸性能呈先升 后降态势;当 w(MQ 树脂)=7%时,拉伸强度和硬度 相对最高;当 w(MQ 树脂)=3%时,断裂伸长率相对 最大,拉伸强度相对较高。
M/Q 值 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/% 邵 A 硬度 黏度/(mPa·s)
无 MQ 树脂 1.19
51.66
61
7 400
0.5
1.74
40.12
63
18 000
0.6
1.85
42.12
68
8 300
0.7
1.56
36.68
68
7 600
0.8
1.45
37.33
66
6
n(d)∶ n(m+d+q)
拉伸强度 /MPa
断裂 伸 长 率 /%
邵A 硬度
黏度 /(mPa·s)
0.6
0∶100 1.85
42.12 68 8 300
0.6
5∶100 1.90
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