佳恒光電公司制備了一種LED顯示屏用有機硅灌封膠。研究不同粉體對膠黏附性、抗沉淀性的影響，不同廠家生產(chǎn)的3號白油及其含量對耐低溫性的影響，不同偶聯(lián)劑對深層固化的影響。配方優(yōu)化后制備的膠深層固化好，不粘燈，放置3個月粉體不沉淀，在－30℃下固化后的膠體表面無油滲出。

引言

有機硅灌封膠因具有良好的耐高低溫、耐候、耐腐蝕與電氣性能，廣泛應(yīng)用于電子電器的密封和封裝領(lǐng)域［1］。單組分縮合型硅膠流動性差，因此，目前LED顯示屏模塊或燈條的灌封普遍采用雙組份縮合型硅膠。但縮合型灌封膠在放置過程中易分層，施膠過程中如碰到LED燈珠會粘附在其上，固化后在北方很寒地區(qū)會出現(xiàn)膠表面滲油、深層固化差等現(xiàn)象。作者針對以上4個問題進行了研究，通過對粉體的選擇解決了粘燈及沉淀問題，通過對中性油含量、廠家的研究，改善產(chǎn)品低溫冒油現(xiàn)象。配方優(yōu)化后制備的膠深層固化好，不粘燈，放置3個月粉體不沉淀，在－30℃下膠體表面無油析出。

實驗部分

原材料使用的原材料包括:α，ω－二羥基聚二甲基硅氧烷(107膠)，中國藍(lán)星;中性油，各廠家;硅微粉;沉淀白炭黑;二甲基硅油(黏度100mPa·s);甲基三丁酮肟基硅烷;乙烯基三丁酮肟基硅烷;二月桂酸二丁基錫;N－(β－氨乙基)－γ－氨丙基三甲氧基硅烷;正硅酸乙酯。

(1)A組分:將107膠、硅微粉、沉淀白炭黑添加到反應(yīng)釜里，高速攪拌均勻，冷卻過三輥研磨機，按照比例添加中性油以及助劑、炭黑。攪拌均勻出料將其冷卻至常溫。

(2)B組分:按照其設(shè)計比例，將交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、催化劑以及所需物料添加到反應(yīng)釜，真空攪拌，分散均勻，出料。

性能測試

黏度測試

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2794-2013《膠黏劑黏度的測定單圓筒旋轉(zhuǎn)黏度計法》，選用BrookField黏度計，25℃測試。

初固時間

將冷卻至常溫的A組分取100g備用，取B組分50g，按mA∶mB=10∶1的比例混合均勻，在(23±2)℃下放置固化，測試膠液表面不黏手的時間為初固時間。

硬度

按照GB/T531.1-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第1部分:邵氏硬度計法(邵氏硬度)》進行測試，在試驗條件下固化24～25h后，測得的ShoreA的數(shù)值為產(chǎn)品的硬度。

結(jié)果和討論

冷凍環(huán)境下滲油現(xiàn)象的優(yōu)化研究

LED模組燈距窄，很多在3～10mm之間，因此對灌封膠的黏度要求比較高，一般控制在1000mPa·s左右，為此配方中需要加入惰性油如白油、硅油等降低黏度，但其不參與體系反應(yīng)，因此需要與體系相容性好，避免固化后游離出體系。體系中的惰性油飽和值隨著溫度的降低而下降，北方冬季溫度常在－30～－20℃，灌封后的LED模組表面會慢慢地滲出油狀物，經(jīng)試驗驗證滲出的油狀物為3號白油，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品品質(zhì)。鑒于此，作者對產(chǎn)品中應(yīng)用的3號白油進行了研究，選取不同供應(yīng)商生產(chǎn)的3號白油，并研究不同添加量對膠性能的影響。實驗過程中選擇了茂名石化、山東飛天、韓國SK進口3號白油進行研究，配方中加入比例分別為40%、45%、50%、55%、60%、65%。將固化5h后的產(chǎn)品在－30℃下密封冷凍30天，測試其滲油情況。冷凍后的滲油效果如表1所示。

采用不同供應(yīng)商提供的3號白油，按照梯度使用比例進行對比，結(jié)果顯示:韓國SK的3號白油加入量為65%時在冷凍環(huán)境下才出現(xiàn)輕微滲油，茂名石化3號白油加入量為50%時即出現(xiàn)冒油;而山東飛天3號白油加入量為40%時已冒油，且韓國SK的3號白油批次間穩(wěn)定性好，因此決定使用韓國SK3號白油，綜合其他性能添加量確定為45%。

粘燈珠以及抗沉淀性能綜合研究

灌封膠配方中引入粉料對產(chǎn)品進行補強。碳酸鈣和硅微粉作為填料，是有機硅密封膠的主要填充物，可起到填充、補強、降低生產(chǎn)成本等作用。對產(chǎn)品中粉料進行了研究，固定配方中黏度為5000mPa·s的107膠50份，黏度為100mPa·s的甲基硅油10份，SK3號白油的添加量為45份，分別選擇了輕質(zhì)碳酸鈣，信陽核工業(yè)生產(chǎn)的牌號為A-1、A-2的硅微粉，廣州杰靈生產(chǎn)的牌號為B-1、B-2、B-3的硅微粉進行實驗，研究粉料對其黏度、抗沉淀、粘燈珠、固化效果等方面的影響，結(jié)果如表2所示。

上述實驗證明，不同粉料對其產(chǎn)品性能有著較大的影響。使用輕質(zhì)碳酸鈣作為補強劑，產(chǎn)品放置一段時間后出現(xiàn)增稠且沉淀嚴(yán)重，且在使用過程中出現(xiàn)粘燈現(xiàn)象，即膠漿附著于LED燈珠上無法自行流下，分析原因可能是輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過程中使用的處理劑對產(chǎn)品的較終性能有影響;從試驗結(jié)果可知，使用硅微粉相對碳酸鈣加入灌封膠中，其穩(wěn)定性更好，因此硅微粉作為補強填料的優(yōu)選。通過幾種硅微粉的對比試驗發(fā)現(xiàn)，硅微粉的粒徑對產(chǎn)品的抗沉淀性能有著較大影響。當(dāng)硅微粉的粒徑在2000～2500目時，粒徑較小，二次粒子團聚嚴(yán)重，因而在產(chǎn)品中出現(xiàn)分散困難、外觀不光亮、輕微粘燈等現(xiàn)象;硅微粉的粒徑在800目左右時，由于粒徑大易于分散，但粉體在重力作用下沉降快;實驗證明:粉體的粒徑在1200目左右時，其抗沉淀效果、粘燈情況、固化效果綜合效果較優(yōu)，即可選用A-1和B-2兩種硅微粉。但A-1做出的膠固化后硬度偏高，因此較終選擇B-2硅微粉。

深層固化的研究

有機硅灌封膠要求產(chǎn)品深層固化好。硅烷偶聯(lián)劑是一類在分子中同時含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團的有機硅化合物，它很易水解而形成硅醇鍵。通過使用硅烷偶聯(lián)劑，可在無機物質(zhì)和有機物質(zhì)的界面之間形成“搖爪”結(jié)構(gòu)，從而起到增加材料黏接強度的作用;偶聯(lián)劑還有助催化的作用，在基體膠里面添加一定比例的偶聯(lián)劑，對產(chǎn)品的深層固化效果起到不同程度的促進作用，偶聯(lián)劑種類不同，其深層固化效果也有比較明顯的差異。作者采用基本配方中黏度為5000mPa·s107膠50份，黏度為100mPa·s的甲基硅油10份，SK3號白油的添加量為45份，硅微粉B-2添加量為10份進行了試驗，選擇了KH-792、KH-550、KH-560、KH-570四種偶聯(lián)劑進行對比，其配比試驗的深層固化效果如表3所示。

實驗結(jié)果表明:其他組分一致的情況下，隨著偶聯(lián)劑含量的增大，分子之間有效碰撞的概率增大，深層固化速率加快;KH-550和KH-792對配方體系深層固化的作用明顯優(yōu)于KH-560、KH-570。研究證明氨基類偶聯(lián)劑助催化作用較好，而雙氨基的KH-792比單氨基的KH-550助催化作用更強，對深層固化影響更大。通過對配方深層固化情況以及固化速度的影響綜合考慮，選擇KH-792作為深層固化劑應(yīng)用于配方中，其比例為1‰比較符合使用要求，同時也滿足了深層固化效果。

結(jié)論

通過對白油、粉體、偶聯(lián)劑的研究，經(jīng)一系列配方優(yōu)化后制備的灌封膠深層固化好，不粘燈，放置3個月粉體不沉淀，在－30℃下膠體表面無滲油現(xiàn)象。