专利名称：一种阻燃硅橡胶和led全彩屏透明硅胶面罩及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料技术领域和LED显示技术领域，具体涉及一种阻燃硅橡胶，以及采用该阻燃硅橡胶制备的一种LED全彩屏透明硅胶面罩，以及一种LED全彩屏透明娃胶面罩的制备方法。
背景技术：
LED全彩屏的应用范围越来越广泛，其可应用于户内外广告、体育、交通、演出、展览、租赁、集会等各种场合。随着现代科技的飞跃发展，我国LED全彩屏行业以年平均40%的增长率持续高速度增长，产业规模不断扩大。然而，2012年4月21日的香港逸君绰酒店的突发火灾事件，给整个LED行业敲了一个警钟，在这个产业高速发展的同时，LED全彩屏安全应用技术领域尚存短板，LED产品的规范化和标准化被再次提上议程，尤其LED全彩屏防火安全应用技术方面更是成为焦点。户外全彩屏防火技术的好坏主要取决于LED全彩屏的原材料选择。原材料主要包括全彩屏内部使用的线材、电源、外部防护结构和塑胶套件这四个方面。塑胶套件主要包括单元模组面罩、底壳和透明硅胶面罩。目前，模组面罩和底壳主要使用阻燃增强聚碳酸酯(PC)材料，此材料符合UL94V0等级阻燃要求。实际上其不仅具有阻燃性能，更能在高低温下长期使用而不变形，而且不会变脆开裂。透明硅胶面罩是覆盖在PCB灯板的LED灯上使用的，具有防水、透光等要求。目前行业上透明硅胶面罩制品是由甲基乙烯基硅橡胶模压成型而制得，阻燃等级为HB，也就是不阻燃。
透明硅胶面罩是直接覆盖在高密度、高流明和高发热的LED灯上使用，因此，透明硅胶面罩存在可燃的缺陷，较为容易引燃，存在引起火灾的风险，实际上成为了 LED全彩屏防火性能的短板。为降低LED全彩屏的安全隐患，杜绝火灾事件发生，开发和使用耐燃级的透明硅胶面罩实属必要。LED全彩屏透明硅胶面罩通常解决阻燃问题常用方法是向高聚物中加入阻燃剂，当遇火燃烧时，阻燃剂可以降低燃烧表面温度，稀释可燃物分子浓度，切断氧气的供给，在燃烧表面形成阻隔层，阻止热能向纵深传递，抑制温度升高来达到阻燃的目的。常用的添加型阻燃剂有钼络合物、有卤阻燃剂、无卤阻燃剂。缺点主要表现为钼络合物阻燃剂能达到透明硅胶面罩阻燃的要求，但成本较高，且钼化合物常与氧化铁或三氧化二铁进行复配使用，聚合物中存在少量浅绿色的二价铁离子，和黄褐色的三价铁离子，会使LED全彩屏透明硅胶面罩变色，而影响LED全彩屏透明硅胶面罩的外观和透光性。用于硅橡胶的有卤阻燃剂主要包括氯化石蜡、四溴双酚A、溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯等，此类阻燃剂对硅橡胶有较好的阻燃效果，但因燃烧时会释放出有毒气体对环境危害较大，也不宜采用。用于硅橡胶的无卤阻燃剂主要包括氢氧化镁、氢氧化铝、红磷等，氢氧化镁和氢氧化铝等无卤阻燃剂在燃烧时无有害气体释放，不会造成环境污染，但因其阻燃效率低，必须提高添加量才能达到明显阻燃效果，但大量添加阻燃剂对硅橡胶的物理性能产生较大损害(拉伸、冲击强度降低)；且红磷颜色深红，对透明硅胶面罩透光度影响较大。
综上所述，通过添加阻燃剂无法制备满足需求的LED全彩屏透明硅胶面罩，需要考虑其它的方法来制备阻燃性能优良的LED全彩屏透明硅胶面罩。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种阻燃硅橡胶，解决目前制作LED全彩屏透明硅胶面罩的硅橡胶因为添加阻燃剂，最终制备的LED全彩屏透明硅胶面罩不能同时满足阻燃性和透明度、透光度性能的问题。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种阻燃硅橡胶，包括甲基苯基乙烯基硅橡胶、补强剂、硫化剂和结构控制剂；其中补强剂的重量百分比含量为20. 0-40. 0% ;硫化剂的重量百分比含量为1. 0-3.0% ;结构控制剂的重量百分比含量为1. 0-3. 0% ;余者为苯基含量为20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡胶；以上成分组合物经开炼机或密炼机进行混炼，即制得所述阻燃硅橡胶。优选的技术方案中，所述补强剂是重量百分比含量为25-35%的比表面积为200m2/g的气相法白炭黑；所述硫化剂是重量百分比含量为1-2. 5%的抗黄变的双二五硫化剂；所述结构控制剂是羟基硅油、二甲氧基二甲基硅油、乙烯基硅油中的一种、两种或三种，结构控制剂的重量百分比含量为1-2. 5%。进一步优选的技术方案中，所述补强剂的重量百分比含量为30%;所述硫化剂的重量百分比含量为2% ;所述结构控制剂的重量百分比含量为2%。优选的技术方案中，所述阻燃硅橡胶还包括重量百分比含量为0-2.0%的加工助剂。进一步优选的技术方 案中，所述加工助剂包括脱模剂和偶联剂，加工助剂的重量百分比含量为ο-1. 5%。更进一步优选的技术方案中，所述加工助剂的重量百分比含量为1.0%，且其中所述脱模剂包括重量百分比含量为O. 2%的硬脂酸和重量百分比含量为O. 2%的硬脂酸锌；所述偶联剂为重量百分比含量为O. 6%的硅烷偶联剂KH550或KH 560。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种LED全彩屏透明硅胶面罩的制备方法，解决目前采用在硅橡胶中添加阻燃剂来制备LED全彩屏透明硅胶面罩，不能同时满足阻燃性和透明度、透光度性能的问题。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种LED全彩屏透明硅胶面罩的制备方法，包括如下步骤SI)、成型将权利要求1至6中任意一项所述的一种阻燃硅橡胶在模具中加压、加热，成型为LED全彩屏透明硅胶面罩制品，成型压力为45-60公斤/cm2，成型温度为120-130°C ；S2)、硫化在所述模具内，保持成型压力为45-60公斤/cm2，成型温度为120-130°C的状态10-30分钟使其硫化，即制得LED全彩屏透明硅胶面罩。优选的技术方案中，在步骤S2)、硫化之后还包括步骤S3)、二次硫化将成型好且经过硫化的LED全彩屏透明硅胶面罩放入烘箱内，于200-250°C下烘2小时至24小时。进一步优选的技术方案中，在步骤S3)、二次硫化中，先升温至150°C恒定I小时，然后升温至200-250°C，保持恒温烘烤I小时至24小时。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种LED全彩屏透明硅胶面罩，解决目前的LED全彩屏透明硅胶面罩，不能同时满足阻燃性和透明度、透光度性能的问题。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种LED全彩屏透明硅胶面罩，其采用前述的任意一种阻燃硅橡胶，并采用前述的任意一种LED全彩屏透明硅胶面罩的制备方法制备而成。本发明的有益效果是采用了本发明技术方案阻燃硅橡胶，并通过本发明一种LED全彩屏透明硅胶面罩的制备方法来制备的LED全彩屏透明硅胶面罩，由于使用了苯基含量为20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡胶，无需添加阻燃剂，就能够解决硅橡胶的阻燃性能和平衡力学性能的同时，保证所制备的LED全彩屏透明硅胶面罩的透明度和透光率。
具体实施例方式在做出本发明之前，我们曾经想通过在普通硅橡胶生胶中添加补强剂、阻燃剂、硫化剂和结构控制剂进行混炼，然后将混炼料在模具中加压、加热来成型，再经过硫化，最后在烘箱中进行二次硫化来制备LED全彩屏透明硅胶面罩。但是经过试验发现，由于混炼硅橡胶中添加了阻燃剂，虽然能赋予硅橡胶阻燃和自熄性，也能抑制聚合物的分解、气化，从而使硅橡胶制品在高温高热环境下达到阻燃防火的目的，但其会直接影响硅胶制品的透明度和透光率，因此此法目前行不通。为了改善LED全彩屏透明硅胶面罩的阻燃性，满足硅橡胶燃烧时少烟无毒、燃烧热值低、火焰传播慢、同时保证该LED全彩屏透明硅胶面罩应用在LED全彩屏上的透明度和透光率等要求，使其能够在电子电气、机械部件、消防领域和LED全彩屏领域得到广泛应用，因此本具体实 施方式提供了一种化学改性的方法来制得一种LED全彩屏透明硅胶面罩，其可替代目前常用的，通过二甲基乙烯基硅橡胶生胶制备LED全彩屏透明硅胶面罩。此LED全彩屏透明硅胶面罩具有卓越的耐燃特性，遇火可以自熄，还能同时保证LED全彩屏透明硅胶面罩的透明度和透光率。甲基苯基乙烯基硅橡胶是在甲基乙烯基硅橡胶的分子链中通过化学接枝的方法引入甲基苯基硅氧链节或二苯基硅氧链节而得的产品。在聚硅氧烷的侧基上引入苯基，改善了二甲基硅氧烷结构的规整性，大大降低了聚合物的结晶温度，扩大了该聚合物材料的阻燃、低温应用范围。一般来说，苯基含量(苯基与硅原子之比)在5-10%时称低苯基硅橡胶，它具有独特的耐寒性能，能在零下70°C至零下100°C仍能保持橡胶的弹性；苯基含量20-40%时称中苯基硅橡胶，它具有卓越的耐燃特性，遇火可以自熄；苯基含量在40-50%时称高苯基硅橡胶，它具有优异的耐辐射性能，耐Y-射线为1x108伦琴。因此，本技术中使用具有自熄性的中苯基硅橡胶替代甲基乙烯基硅橡胶进行高温硫化可制备阻燃级的硅橡胶。具体而言，本具体实施方式
提供的一种用来制备LED全彩屏透明硅胶面罩的阻燃硅橡胶包括重量百分比含量为20. 0-40. 0%的补强剂。补强剂具体而言选用的是比表面积为200m2/g的气相法白炭黑，建议添加量为25-35%，最优选添加量为30%。重量百分比含量为1. 0-3. 0%的硫化剂。硫化剂具体而言是抗黄变的双二五硫化齐IJ2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷。建议添加量为1-2. 5%，最优选添加量为2%。重量百分比含量为1. 0-3. O %的结构控制剂(交联剂)。结构控制剂具体而言是羟基硅油、二甲氧基二甲基硅油、乙烯基硅油中的一种、两种或三种。建议添加量为1-2. 5%，最优选添加量为2%。重量百分比含量为0-2.0%的加工助剂，包括脱模剂和偶联剂。建议添加量为0-1.5%，最优选添加量为1%，其中脱模剂选用硬脂酸和硬脂酸锌组合物，两者比例为1:1，总共添加量为O. 4% ;偶联剂添加量为O. 6%，偶联剂选用通用的硅烷偶联剂KH550或KH560。余者为硅橡胶生胶，硅橡胶生胶具体而言选用的是苯基含量为20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡胶。以上成分组合物经开炼机或密炼机进行混炼，即制得本具体实施方式
的阻燃硅橡胶。
本技术的关键区别在于使用苯基含量为20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡胶替代目前常用的二甲基乙烯基硅橡胶生胶进行高温硫化制备LED全彩屏透明硅胶面罩，此阻燃硅橡胶中无需添加阻燃剂，就能够解决阻燃硅橡胶的阻燃性能和平衡力学性能的同时，保证所制备的LED全彩屏透明硅胶面罩的透明度和透光率。而现有技术中通过添加阻燃剂的方法制备的LED全彩屏透明硅胶面罩，必然因添加阻燃剂而牺牲部分材料的力学性能，t匕如使得材料的拉升和冲击强度下降，而且易造成材料染色和透明度降低。上述阻燃硅橡胶经高温硫化制备本具体实施方式
的LED全彩屏透明硅胶面罩，一般分为三个步骤SI)、成型使阻燃硅橡胶在模具中加压、加热，成型为LED全彩屏透明硅胶面罩制品。成型压力为45-60公斤/cm2左右，成型温度为120_130°C。S2)、硫化在模具内成型压力为45-60公斤/cm2左右，成型温度为120_130°C的状态下保持10-30分钟使其硫化，即制得本具体实施方式
的LED全彩屏透明硅胶面罩。优选的技术方案中还包括步骤S3)、二次硫化将成型好且经过初步硫化的LED全彩屏透明硅胶面罩从模具中取出放入电热鼓风立式烘箱内，于200-250°C下烘2小时至24小时，使其进二次硫化，同时使有机过氧化物分解挥发，最终制得本发明具体实施方式
深度硫化的LED全彩屏透明硅胶面罩。防止LED全彩屏透明硅胶面罩起泡，最好采用逐步升温的方式，先升温至150°C恒定I小时，然后逐步升温至200-250°C，保持恒温烘烤I小时至24小时，能达到更好的效果。经过检测，本发明具体实施方式
制备的LED全彩屏透明硅胶面罩具有优良的阻燃性，符合UL94V0等级阻燃测试要求，遇明火时能起到阻燃和自熄，抑制聚合物的分解、气化的作用，能有效降低LED全彩屏的安全隐患。而且较为环保和安全性高，燃烧时少烟无毒、燃烧热值低、火焰传播慢，从而可有效提升LED全彩屏的安全性。在材料强度性能方面，本技术制备的LED全彩屏透明硅胶面罩，避免了大量添加阻燃剂而使制品力学性能骤降的问题，从而保证了 LED全彩屏透明硅胶面罩的延展性和表面张力。在透明度和透光率方面，本技术制备的LED全彩屏透明硅胶面罩具有90%以上的透明度和透光率，能在LED全彩屏使用时起到防水作用的同时，保证LED灯的透光率，保证LED全彩屏的显示亮度和显示画面质量。综上所述，以上方法制备的LED全彩屏透明硅胶面罩具有优良阻燃特性能的同时，还保证了透明度和透光率，因此使用了本具体实施方式
所制备的LED全彩屏透明硅胶面罩的LED全彩屏，能有效提高防火安全性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种阻燃硅橡胶，包括甲基苯基乙烯基硅橡胶，其特征在于，该阻燃硅橡胶还包括补强剂、硫化剂和结构控制剂；其中补强剂的重量百分比含量为20. 0-40. 0% ;硫化剂的重量百分比含量为1. 0-3. 0% ;结构控制剂的重量百分比含量为1. 0-3. 0% ;余者为苯基含量为20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡胶；以上成分组合物经开炼机或密炼机进行混炼，即制得所述阻燃硅橡胶。
2.如权利要求1所述的一种阻燃硅橡胶，其特征在于，所述补强剂为重量百分比含量为25-35%的气相法白炭黑；所述硫化剂重量百分比含量为1-2. 5%的抗黄变的双二五硫化齐IJ;所述结构控制剂是羟基硅油、二甲氧基二甲基硅油、乙烯基硅油中的一种、两种或三种，结构控制剂的重量百分比含量为1-2. 5%。
3.如权利要求2所述的一种阻燃硅橡胶，其特征在于，所述补强剂的重量百分比含量为30% ;所述硫化剂的重量百分比含量为2% ;所述结构控制剂的重量百分比含量为2%。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种阻燃硅橡胶，其特征在于，所述阻燃硅橡胶还包括重量百分比含量为0-2. 0%的加工助剂。
5.如权利要求4所述的一种阻燃硅橡胶，其特征在于，所述加工助剂包括脱模剂和偶联剂，重量百分比含量为0-1. 5%。
6.如权利要求5所述的一种阻燃硅橡胶，其特征在于，所述加工助剂的重量百分比含量为1. 0%，且其中所述脱模剂包括重量百分比含量为O. 2%的硬脂酸和重量百分比含量为O.2%的硬脂酸锌；所述偶联剂为重量百分比含量为O. 6%的硅烷偶联剂KH550或KH560。
7.—种LED全彩屏透明硅胶面罩的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 51)、成型将权利要求1至6中任意一项所述的一种阻燃硅橡胶在模具中加压、加热，成型为LED全彩屏透明硅胶面罩制品，成型压力为45-60公斤/cm2，成型温度为120-130°C ； 52)、硫化在所述模具内，保持成型压力为45-60公斤/cm2，成型温度为120_130°C的状态10-30分钟使其硫化，即制得LED全彩屏透明硅胶面罩。
8.如权利要求7所述的一种LED全彩屏透明硅胶面罩的制备方法，其特征在于，在步骤52)、硫化之后还包括步骤S3)、二次硫化将成型好且经过硫化的LED全彩屏透明硅胶面罩放入烘箱内，于200-250°C下烘2小时至24小时。
9.如权利要求8所述的一种LED全彩屏透明硅胶面罩的制备方法，其特征在于，在步骤53)、二次硫化中，先升温至150°C恒定I小时，然后升温至200-250°C，保持恒温烘烤I小时至24小时。
10.一种LED全彩屏透明硅胶面罩，其特征在于，该LED全彩屏透明硅胶面罩采用权利要求I至6中任意一种阻燃硅橡胶，并采用权利要求7至9中任意一项所述的一种LED全彩屏透明硅胶面罩的制备方法制备而成。
全文摘要
本发明公开了一种阻燃硅橡胶，以及采用该阻燃硅橡胶制备的LED全彩屏透明硅胶面罩及其制备方法。该阻燃硅橡胶采用包括补强剂、硫化剂、结构控制剂和苯基含量为20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡胶组合物混炼而成。该方法将阻燃硅橡胶使用硫化成型机在模具中加压、加热，并保持成型压力为45-60公斤/cm2，成型温度为120-130℃的状态10-30分钟，使其硫化成型，即制得LED全彩屏透明硅胶面罩。采用了本发明技术方案阻燃硅橡胶，并通过本发明一种LED全彩屏透明硅胶面罩的制备方法来制备的LED全彩屏透明硅胶面罩，由于使用了苯基含量为20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡胶，无需添加阻燃剂，就能够解决硅橡胶的阻燃性能和平衡力学性能的同时，保证所制备的LED全彩屏透明硅胶面罩的透明度和透光率。
文档编号C08J3/24GK103059574SQ20121051223
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者叶强, 朱凌, 吴振志, 吴涵渠 申请人:深圳市奥拓电子股份有限公司