一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂，其由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，A组分由以下重量份的原料组成：基料91～99.8份，粘性促进剂0.05～5份，阻燃剂0.05～2份，催化剂0.1～2份；所述B组分由以下重量份的原料组成：基料83～94.95份，交联剂5～15份，抑制剂0.05～2份；在A组分和B组分中基料为含乙烯基的有机聚硅氧烷、含有支链基团的有机聚硅氧烷和含乙烯基的有机硅树脂中的一种或几种的混合物。该有机硅粘接剂粘合性高，强度高，对PMMA和玻璃粘合性好，在50-70℃下20-40min即完成固化，所需要的内耗tanδ仅为0.5左右，既可以降低固化的成本，又可满足许多不能长时间高温烘烤的器件封装工艺，操作十分简单，且固化后外观透明，透光率高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂及其制备方法，可用于粘接ITO膜、玻璃、PC板、PMMA等，可运用在镜头，触摸屏，液晶显示板等光学元件上使用的胶黏剂，属于新型的有机硅电子封装技术领域。

背景技术

目前可以用在透明光学元件上的粘接剂有环氧树脂胶黏剂，橡胶型胶黏剂，不饱和聚酯胶黏剂，改性丙烯酸型树脂胶黏剂，聚氨酯胶黏剂等。

环氧树脂的耐温性比较差，抗开裂，抗冲击的效果不佳；橡胶型储存稳定性差；不饱和聚酯固化收缩率大，易开裂，耐老化性能差；聚氨酯的耐热性比较差，高温条件易水解，低毒。

目前被广泛使用的触摸屏用LOCA光学胶是光固化型的胶黏剂，成本和售价太高，工艺繁琐，只适合高端的行业，低端的客户难以承受。而采用目前常规的有机硅的粘接剂存在粘结性差，粘性低，持粘性差，耐黄变效果差等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂及其制备方法，克服现有技术中常规有机硅粘接剂的粘性低，强度低，对PMMA和玻璃等的粘接性差等缺陷，且长期的自然光，紫外线辐射，冷热冲击，高温高湿条件下均保持较好的耐黄变性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂，其由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，

其中，所述A组分由以下重量份的原料组成：基料91～99.8份，粘性促进剂0.05～5份，阻燃剂0.05～2份，催化剂0.1～2份；

所述B组分由以下重量份的原料组成：基料83～94.95份，交联剂5～15份，抑制剂0.05～2份；

在所述A组分和B组分中所述基料为含乙烯基的有机聚硅氧烷、含有支链基团的有机聚硅氧烷和含乙烯基的有机硅树脂中的一种或几种的混合物。

本发明的有益效果是：由于采用了重量配比为1：1的A组分和B组分及以含乙烯基的有机聚硅氧烷、含有支链基团的有机聚硅氧烷和含乙烯基的有机硅树脂中的一种或几种的混合物作为基料且选择了各组分适合的重量配比范围，该有机硅粘接剂粘合性高，强度高，对PMMA和玻璃等的粘合性好，在50-70℃下20-40min即可完成固化，所需要的内耗tanδ仅为0.5左右，这样就既可以降低固化的成本，又可满足许多不能长时间高温烘烤的器件封装工艺，操作十分简单，且固化后外观透明，透光率高，在400～700范围内，≥95，即可满足客户在光学器件上的使用。本发明固化后粘性和粘合力均十分高，对于玻璃等的粘接性高，针对玻璃的180°剥离强度可以达到1.0KN/m，在长期的自然光，紫外线辐射，冷热冲击，高温高湿条件下均保持较好的耐黄变性能。

目前普通的硅凝胶均不能同时达到上述的效果，普通的硅凝胶对玻璃的剥离强度只能达到0.09KN/m，而且耐黄变效果差。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述含乙烯基的有机聚硅氧烷为乙烯基键合在聚硅氧烷分子链末端，粘度为200～100000厘泊，乙烯基的含量为0.04～0.6wt%，具体见结构式（1）；

结构式（1），n＞50。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以通过不同粘度的含乙烯基的有机聚硅氧烷配比，提高其的表面粘力和粘性，柔韧性，耐候性和表面粘合性能。

进一步，所述含有支链基团的有机聚硅氧烷为结构式（2）或（3）或（4）中的任一种或几种：

结构式（2），

其中m≥20，n≥30，

结构式（3），

其中m≥20，n≥30，l≥10，

结构式（4），

其中m≥30，n≥10，l≥10，K≥10。

采用上述进一步方案的有益效果是：该支链型的聚硅氧烷使用感和粘附性均高于普通的线性硅油，可以提高其的表面粘力和粘性，柔韧性，耐候性和表面粘合性能。

进一步，所述交联剂为含有两个或两个以上键合到含氢聚硅氧烷分子中硅原子上的氢原子的有机氢聚硅氧烷，含氢量0.01～2wt%，粘度为10～100厘泊，

进一步，所述有机氢聚硅氧烷为Si-H键合在含氢聚硅氧烷分子链末端的有机氢聚硅氧烷，具体见结构式（5）或/和Si-H键合在含氢聚硅氧烷分子链侧链的有机氢聚硅氧烷，具体见结构式（6），

结构式（5）

其中n₁≥0，n₂≥10，

结构式（6）

其中n₁≥20。

采用上述进一步方案的有益效果是：有机氢聚硅氧烷的分子结构可以提供一定质量分数的活性氢。活性氢封端的有机氢聚硅氧烷是一种扩链剂，可以调整硅凝胶的韧性和粘性。

进一步，含乙烯基的有机硅树脂为乙烯基MQ树脂或乙烯基的MDQ树脂。

进一步，乙烯基MQ树脂粘度为500～10000厘泊，乙烯基的含量为0.01～5wt%，分子式如下：

(Me₃SiO_0.5)_a(ViMe₂SiO_0.5)_b(SiO₂)  分子式1

其中，其中，a=0～1.5，b=0～1.5；

进一步，乙烯基的MDQ树脂粘度为500～10000厘泊，乙烯基的含量为0.01～5wt%，分子式如下：

(Me₃SiO_0.5)_a(ViMe₂SiO_0.5)_b(Me₂SiO)_c(SiO₂)  分子式2

其中，a=0～1.5，b=0～1.5；

采用上述进一步方案的有益效果是：乙烯基MQ树脂和MDQ树脂具有补强效果和增粘效果。

进一步，所述粘性促进剂为以下结构中的一种或者两种的混合物，具体如结构式(7)、(8)：

其中，所述n₁的范围是5～25，n₂的范围是5～25。

其中，所述n₁的范围是5～25，n₂的范围是5～25

采用上述进一步方案的有益效果是：粘性促进剂是一种性能优异的界面补强剂，提高其与界面之间的粘接能力，尤其提高其的持粘性，使其在持续的条件下保持粘力和粘性。

进一步，所述阻燃剂为以下结构的一种或者两种的混合物，具体结构式（9）、（10）：

采用上述进一步方案的有益效果是：改性后的阻燃剂不但可以起到一定的阻燃性能，而且不会影响基胶的黏度和外观，阻燃性能较常规的阻燃剂，添加量更少，阻燃效果更佳。

进一步，所述催化剂为铂乙烯基硅氧烷配合物，铂含量为2000～7000ppm，优选为铂(0)-2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷复合体溶液。

进一步，所述抑制剂为炔醇类物质或多乙烯基聚硅氧烷。

进一步，所述炔醇类物质为3-甲基-1-丁炔-3-醇、1-乙炔基环己醇、3-丙基-1-丁炔-3-醇中的一种或任意几种的混合物，优选为1-乙炔基环己醇。

进一步，所述多乙烯基聚硅氧烷为结构式（11），粘度为100～1000厘泊，乙烯基的含量为3～10wt%，

结构式（11）

其中，所述n₁的范围是20～100，n₂的范围是20～100。

本发明上述一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备步骤：常温下，称取下述的重量百分比范围内的各原料，基料91～99.8份，粘性促进剂0.05～5份，阻燃剂0.05～2份，催化剂0.1～2份，依次加入双行星高速分散机中，抽真空至真空度为-0.1～-0.05MPa，采用双行星分散搅拌机100～500转/分充分搅拌0.5～2小时，使其混合均匀即得到A组分；

(2)B组分的制备步骤：常温下，称取下述的重量百分比范围内的各原料，基料83～94.95份，交联剂5～15份，抑制剂0.05～2份，依次加入双行星高速分散机中，抽真空至真空度为-0.1～-0.05MPa，采用双行星分散搅拌机100～500转/分充分搅拌0.5～2小时，使其混合均匀即得到B组分；

在常温下，按照1：1（重量）准确称量步骤(1)制得的A组分和步骤(2)制得的B组份,采用高速分散搅拌机100～500转/分充分搅拌0.5～2小时，再将其置于真空度0.06～0.1MPa下脱泡5～40分钟，完成灌封操作，室温静置固化或加热固化，加热更快固化。即可得到高粘合性高强度光学用透明有机硅粘接剂。所述常温或室温为20℃～25℃。

进一步，所述真空度-0.1～-0.04MPa：优选为0.09MPa；

进一步，所述真空脱泡时间为10～30分钟，优选为20分钟；

进一步，所述固化条件为先在50～70℃加热0.5～4小时；或者在80～150℃加热0.25～2小时；

本发明一种高粘合性高强度光学用透明有机硅粘接剂的制备方法制备的有机硅粘接剂具有优异的光学性能：外观无色透明，在400-700nm范围内，透光率达到95-98%，基本的颜色参数L为90.0～90.2，a为-2.00～-2.02，b为0.61～0.63，经过双85实验（85℃和85%湿度条件）和冷热冲击试验后变化很小，不黄变；具有良好的粘合强度，粘力可以达到60g,粘性可以达到4.09mJ,针对玻璃的180°剥离强度为1.0KN/m，搭接剪切强度达到1.0MPa，阻燃性能好，达到94V-0。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂，其由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，其中，

所述A组分由以下重量份的原料组成：粘度为100000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.04wt%,10.00g；粘度为200厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.6wt%,60.00g；乙烯基MQ树脂，如分子式（1），粘度500厘泊，乙烯基含量为5wt%，27.85g；

粘性促进剂如结构式(7)，0.05g；阻燃剂如结构式（9），2.00g；催化剂铂(0)-2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷复合体溶液0.10g，含量7000ppm；

所述B组分由以下重量份的原料组成：粘度为5000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.1wt%,81.95g；乙烯基的MDQ树脂，如分子式（2），粘度10000厘泊，乙烯基含量为0.01wt%，10.00g,含支链的有机聚硅氧烷，如结构式（2）3.00g；

交联剂为含氢聚硅氧烷，如结构式（5）粘度10厘泊，含氢量2wt%,1.00g；含氢聚硅氧烷，如结构式（6）粘度100厘泊，含氢量0.01wt%,4.00g；抑制剂1-乙炔基环己醇0.05g。

上述一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂的制备方法包括以下步骤：

A组分的制备：称取粘度为100000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.04wt%,10.00g；粘度为200厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.6wt%,60.00g；乙烯基MQ树脂，如分子式（1），粘度500厘泊，乙烯基含量为5wt%，27.85g；粘性促进剂如结构式(7)，0.05g；阻燃剂如结构式（9），2.00g；铂(0)-2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷复合体溶液0.10g，含量7000ppm；依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

B组分的制备：称取粘度为5000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.1wt%,81.95g,乙烯基的MDQ树脂，如分子式（2），粘度10000厘泊，乙烯基含量为0.01wt%，10.00g,含支链的有机聚硅氧烷，如结构式（2）3.00g,含氢聚硅氧烷，如结构式（5）粘度10厘泊，含氢量2wt%,1.00g,含氢聚硅氧烷，如结构式（6）粘度100厘泊，含氢量0.01wt%,4.00g；1-乙炔基环己醇0.05g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

实施例2

一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂，其由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，其中，

所述A组分由以下重量份的原料组成：

基料为粘度为20000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.08wt%,15.10g；粘度为6000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.11wt%,50.00g；乙烯基MQ树脂，如分子式（1），粘度5000厘泊，乙烯基含量为2wt%，27.85g；

粘性促进剂如结构式(8)5.00g；阻燃剂如结构式(10)0.05g；催化剂为铂(0)-2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷复合体溶液2.00g，含量2000ppm；

所述B组分由以下重量份的原料组成：

基料为粘度为30000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.085wt%,11.95g；粘度为2000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.12wt%,60.00g；乙烯基的MDQ树脂，如分子式（2），粘度7000厘泊，乙烯基含量为1.00wt%，10.0g；含支链的有机聚硅氧烷，如结构式（3）3.00g；

交联剂为含氢聚硅氧烷，如结构式（5）粘度20厘泊，含氢量0.6wt%,5.00g及含氢聚硅氧烷，如结构式（6）粘度40厘泊，含氢量0.02wt%,10.00g；抑制剂为1-乙炔基环己醇0.05g。

上述一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂的制备方法包括以下步骤：

A组分的制备：称取粘度为20000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.08wt%,15.10g,称取粘度为6000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.11wt%,50.00g,乙烯基MQ树脂，如分子式（1），粘度5000厘泊，乙烯基含量为2wt%，27.85g；粘性促进剂如结构式(8)5.00g；阻燃剂如结构式(10)0.05g；铂(0)-2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷复合体溶液2.00g，含量2000ppm，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

B组分的制备：称取粘度为30000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.085wt%,11.95g,称取粘度为2000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.12wt%,60.00g,乙烯基的MDQ树脂，如分子式（2），粘度7000厘泊，乙烯基含量为1.00wt%，10.0g,含支链的有机聚硅氧烷，如结构式（3）3.00g,含氢聚硅氧烷，如结构式（5）粘度20厘泊，含氢量0.6wt%,5.00g,,含氢聚硅氧烷，如结构式（6）粘度40厘泊，含氢量0.02wt%,10.00g,1-乙炔基环己醇0.05g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

实施例3

一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂，其由重量配比为1：1的A组分和B组分组成，其中，

所述A组分由以下重量份的原料组成：

基料粘度为50000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.05wt%,25.50g；粘度为1000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.4wt%,50.00g；乙烯基MQ树脂，如分子式（1），粘度7000厘泊，乙烯基含量为1.5wt%，20.00g；

粘性促进剂如结构式(8)3.00g；阻燃剂如结构式(10)0.50g；催化剂为铂(0)-2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷复合体溶液1.00g，含量5000ppm。

所述B组分由以下重量份的原料组成：

基料为粘度为3000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.25wt%,70.95g,乙烯基的MDQ树脂，如分子式（2），粘度7000厘泊，乙烯基含量为1.00wt%，10.0g；含支链的有机聚硅氧烷，如结构式（4）5.00g；

交联剂为含氢聚硅氧烷，如结构式（5）粘度25厘泊，含氢量0.8wt%,2.00g,含氢聚硅氧烷，如结构式（6）粘度30厘泊，含氢量0.015wt%,12.00g；抑制剂为多乙烯基聚硅氧烷如结构式（11），粘度为300厘泊，乙烯基的含量为10wt%，0.05g。

上述一种高粘性高强度光学用透明有机硅粘接剂的制备方法包括以下步骤：

A组分的制备：称取粘度为50000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.05wt%,25.50g,称取粘度为1000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.4wt%,50.00g,乙烯基MQ树脂，如分子式（1），粘度7000厘泊，乙烯基含量为1.5wt%，20.00g粘性促进剂如结构式(8)3.00g,阻燃剂如结构式(10)0.50g,铂(0)-2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷复合体溶液1.00g，含量5000ppm，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

B组分的制备：称取粘度为3000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.25wt%,70.95g,乙烯基的MDQ树脂，如分子式（2），粘度7000厘泊，乙烯基含量为1.00wt%，10.0g,含支链的有机聚硅氧烷，如结构式（4）5.00g,含氢聚硅氧烷，如结构式（5）粘度25厘泊，含氢量0.8wt%,2.00g,,含氢聚硅氧烷，如结构式（6）粘度30厘泊，含氢量0.015wt%,12.00g,多乙烯基聚硅氧烷如结构式（11），粘度为300厘泊，乙烯基的含量为10wt%，0.05g,依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

对比例1

A组分的制备：称取粘度为20000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.08wt%,15.10g,称取粘度为6000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.11wt%,55.00g,乙烯基MQ树脂，如分子式（1），粘度5000厘泊，乙烯基含量为2wt%，27.85g，阻燃剂如结构式(10)0.05g,铂(0)-2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷复合体溶液2.00g，含量2000ppm，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

B组分的制备：称取粘度为30000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.085wt%,11.95g,称取粘度为2000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.12wt%,60.00g,乙烯基的MDQ树脂，如分子式（2），粘度7000厘泊，乙烯基含量为1.00wt%，10.00g,含支链的有机聚硅氧烷，如结构式（3）3.00g,含氢聚硅氧烷，如结构式（5）粘度20厘泊，含氢量0.6wt%,5.00g,,含氢聚硅氧烷，如结构式（6）粘度40厘泊，含氢量0.02wt%,10.00g,1-乙炔基环己醇0.05g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

对比例2

A组分的制备：称取粘度为50000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.05wt%,26.00g,称取粘度为1000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.4wt%,50.00g,乙烯基MQ树脂，如分子式（1），粘度7000厘泊，乙烯基含量为1.5wt%，20.00g粘性促进剂如结构式(8)3.00g,铂(0)-2，4，6，8-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷复合体溶液1.00g，含量5000ppm，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

B组分的制备：称取粘度为3000厘泊的双封端乙烯基聚硅氧烷如结构式（1）乙烯基含量为0.25wt%,70.95g,乙烯基的MDQ树脂，如分子式（2），粘度7000厘泊，乙烯基含量为1.00wt%，10.00g,含支链的有机聚硅氧烷，如结构式（4）5.00g,含氢聚硅氧烷，如结构式（5）粘度25厘泊，含氢量0.8wt%,2.00g,,含氢聚硅氧烷，如结构式（6）粘度30厘泊，含氢量0.015wt%,12.00g,多乙烯基聚硅氧烷如结构式（11），粘度为300厘泊，乙烯基的含量为10wt%，0.05g,依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

使用时，将所述A组分、B组分按重量比为1：1的配比混合均匀，真空脱泡30分钟，点胶或灌胶于待封装件上，在60℃加热0.5小时即可制有机硅粘接剂。实施例1至实施3有机硅粘接剂与对比例测试结果如下表所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。