专利名称：一种聚氨酯灌封胶及其制备方法和灌封工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及高分子领域，具体涉及一种高分子胶粘剂。
背景技术：
灌封，简单地说就是把构成电子器件的各部分元件借助灌封材料，按规定要求进行合理的布置、组装、连接、密封和保护等而实施的一种操作工艺，以防止水分、尘埃及有害气体对电子元件的侵入，减缓振动，防止外力损伤和稳定电子元件参数。目前，国内外灌封胶主要有环氧树脂、有机硅和聚氨酯三大类。其中环氧树脂电绝缘性能好、粘接强度大，但收缩率大。有机硅耐高低温，按其交联机理可分为缩合型和加成型两种缩合型有机硅操作时间尚可，但粘度较大、硬度偏低；加成型有机硅粘度低、硬度较高，但操作时间短。聚氨酯环境适应能力强、减震性能和耐冷热循环性能好，耐磨且回弹性优异，尤其因其技术指标可通过配方调控的特点，在灌封领域应用比较广泛。近年来，随着管路及电子元器件结构复杂性的不断提高，对聚氨酯灌封胶的粘度和流动性、操作时间、硬度等方面也提出了更高的要求。具体来说，普遍要求粘度更低，适用于小孔径的灌封；操作时间更长，适用于产品批量快速生产；硬度适中，适用于产品减震。 然而，大多数的聚氨酯灌封胶很难同时满足上述要求，要么粘度低、操作时间长，而硬度低； 要么粘度高，而操作时间短、硬度高。因此，开发一种同时兼顾粘度低、操作时间长、硬度适中的聚氨酯灌封胶及其灌封工艺，对拓宽灌封胶的应用范围具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有聚氨酯灌封胶的缺陷，提供一种兼具粘度低、操作时间长、硬度适中等特点的聚氨酯灌封胶。本发明的另一个目的是提供一种本发明的聚氨酯灌封胶的制备方法。本发明还有一个目的是提供一种灌封工艺，可以满足有特殊结构的管路及电子元器件的灌封需求，并保证稳定可靠的灌封质量。为达到上述目的，本发明的技术方案如下聚氨酯灌封胶由含有如下重量份的原料组份制成聚醚多元醇100 ；350 重量份增塑剂20 60重量份异氰酸酯 40 70重量份催化剂0.01 0.5 重量份进一步，上述聚氨酯灌封胶，其中聚醚多元醇可以是两个及以上端羟基的聚醚多元醇、三端羟基聚醚多元醇、高活性聚醚多元醇、阻燃型聚醚多元醇、接枝型聚醚多元醇、杂环改性聚醚多元醇或聚四氢呋喃多元醇。进一步，上述聚氨酯灌封胶，其中增塑剂可以是邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二戊酯、邻苯二甲酸二丙二醇酯、邻苯二甲酸二乙二醇酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、二丙二醇双苯甲酸酯或邻苯二甲酸二(十一烷基)酯。进一步，上述聚氨酯灌封胶，其中异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯、苯二亚甲基二氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或甲基环亚己基二异氰酸酯中。进一步，上述聚氨酯灌封胶，其中催化剂可以是叔胺类化合物或有机锡类化合物。进一步，上述催化剂，其中叔胺类化合物可以是三乙烯二胺、N, N’ - 二甲级环己胺、双-(2-二甲胺基乙基)醚、N-甲基-N’ -(2-二甲基氨基)乙基哌嗪、N，N，N’，N’ -四甲基-1，6-己二胺、N，N- 二甲基氨基乙醇、N，N, N，，N”，N” -五甲基二乙烯三胺、N，N，，N，， N’ -四甲基亚乙基二胺、三乙醇胺中的一种或多种。进一步，上述催化剂，其中有机锡类化合物可以是二月桂酸酯二丁基锡、辛酸亚锡、油酸亚锡中的一种或多种。本发明的聚氨酯灌封胶可以采用以下步骤制备(a)将聚醚多元醇和增塑剂按上述配比混合后，置于密闭容器内，在100 130°C 温度下边旋转边抽真空，操作时间持续1 池，然后降温至35 60°C后备用；(b)将异氰酸酯、催化剂和步骤(a)制得的产物按照上述配比混合后，置于密闭容器内，在25 35°C温度下高速搅拌并抽真空，时间持续1 lOmin，待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌，形成均相液，倒出即得到本发明所述的聚氨酯灌封胶。一种使用上述聚氨酯灌封胶的灌封工艺，其步骤如下(a)灌封前将被灌封物于60 80°C下烘干1 3h ；(b)灌封时，先将被灌封物置于负压下的密封体系内，密封体系压力< 0. IMPa,内部设置灌注口与抽气口，将配好的聚氨酯灌封胶沿灌注口缓慢倒入被灌注物中，同时抽气口通过缓冲容器与真空泵连接，抽气口设置阀门控制抽气量，由于本发明所述的聚氨酯灌封胶固化前初始粘度较低，灌封时容易产生气泡，在负压环境下有利于气泡从聚氨酯灌封胶中逸出，提高灌封质量；(c)灌封操作即将结束时停止抽真空，并在灌注口与抽气口补胶，补胶时应每次少量倒胶，多次补胶，直至灌满；(d)灌封后于40°C 70°C下固化4 8h，或室温下固化M 48h。与现有技术相比，本发明的优点在于(1)本发明所述的聚氨酯灌封胶具有优异的流动性和更低的粘度，更容易向微小孔径渗入，有利于被灌注物内部填充紧密；( 本发明所述的聚氨酯灌封胶灌封时流动顺畅，灌封固化后形成无色弹性体，无连贯气泡，灌封对象外观良好，无变形；(3)本发明所述的聚氨酯灌封胶灌封工艺步骤清晰，操作简单，操作时间更长，硬度适中；(4)本发明适用于电缆管路、电子元件及长径比大结构件的灌封，灌封胶固化后不会在封装界面形成间隙，起到绝缘、防水、防尘、减震和固定作用，能保证被灌封产品的正常运行。
具体实施例方式实施例1将300重量份的二端羟基聚醚多元醇和50重量份的增塑剂邻苯二甲酸二辛酯混合，置于密闭容器内，在100°c温度下高速搅拌并抽真空，操作时间持续lh，降温至40°C待
4用；后依次加入45重量份的二苯基甲烷二异氰酸酯、0. 2重量份的催化剂二月桂酸酯二丁基锡，在25°C温度下高速搅拌并抽真空，3min后待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌，形成均相液，得到聚氨酯灌封胶。该实施例制备的聚氨酯灌封胶固化前初始粘度较低，配胶后0. 5h内粘度彡500mPa · s (室温)，便于灌封。实施例2将340重量份的三端羟基聚醚多元醇和55重量份的增塑剂邻苯二甲酸二戊酯混合，置于密闭容器内，在110°C温度下高速搅拌并抽真空，操作时间持续池，降温至50°C待用。后依次加入阳重量份的六亚甲基二异氰酸酯、0. 05重量份的催化剂辛酸亚锡，在30°C 温度下高速搅拌并抽真空，5min后待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌，形成均相液，得到聚氨酯灌封胶。该实施例制备的聚氨酯灌封胶固化前初始粘度较低，配胶后0. 5h 内粘度彡500mPa · s (室温)，便于灌封。实施例3将280重量份的聚四氢呋喃多元醇和50重量份的增塑剂邻苯二甲酸二丙二醇酯混合，置于密闭容器内，在130°C温度下高速搅拌并抽真空，操作时间持续3h，降温至60°C 待用。后依次加入45重量份的苯二亚甲基二氰酸酯、0. 3重量份的催化剂三乙烯二胺，在 35°C温度下高速搅拌并抽真空，IOmin后待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌，形成均相液，得到聚氨酯灌封胶。该实施例制备的聚氨酯灌封胶固化前初始粘度较低，配胶后 0. 5h内粘度彡500mPa · s (室温)，便于灌封。实施例4将260重量份的接枝型聚醚多元醇和60重量份的增塑剂二丙二醇双苯甲酸酯混合，置于密闭容器内，在120°C温度下高速搅拌并抽真空，操作时间持续池，降温至50°C待用。后依次加入60重量份的六亚甲基二异氰酸酯、0. 1重量份的催化剂N，N’，N’，N’ -四甲基亚乙基二胺，在30°C温度下高速搅拌并抽真空，Smin后待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌，形成均相液，得到聚氨酯灌封胶。该实施例制备的聚氨酯灌封胶固化前初始粘度较低，配胶后0. 5h内粘度彡500mPa · s (室温)，便于灌封。实施例5将200重量份的杂环改性聚醚多元醇和50重量份的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯混合，置于密闭容器内，在120°C温度下高速搅拌并抽真空，操作时间持续池，降温至60°C待用。后依次加入40重量份的甲基环亚己基二异氰酸酯、0. 5重量份的催化剂辛酸亚锡、，在 30°C温度下高速搅拌并抽真空，6min后待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌，形成均相液，得到聚氨酯灌封胶。该实施例制备的聚氨酯灌封胶固化前初始粘度较低，配胶后 0. 5h内粘度彡500mPa · s (室温)，便于灌封。实施例6将180重量份的阻燃型聚醚多元醇和40重量份的增塑剂邻苯二甲酸二(十一烷基)酯混合，置于密闭容器内，在110°C温度下高速搅拌并抽真空，操作时间持续池，降温至 50°C待用。后依次加入25重量份的甲苯二异氰酸酯、0. 05重量份的催化剂N，N，N’，N’_四甲基-1，6-己二胺，在30°C温度下高速搅拌并抽真空，5min后待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌，形成均相液，得到聚氨酯灌封胶。该实施例制备的聚氨酯灌封胶固化前初始粘度较低，配胶后0. 5h内粘度彡500mPa · s (室温)，便于灌封。
实施例7将110重量份的高活性聚醚多元醇和20重量份的增塑剂邻苯二甲酸二乙二醇酯混合，置于密闭容器内，在110°C温度下高速搅拌并抽真空，操作时间持续2h，降温至50°C 待用。后依次加入20重量份的六亚甲基二异氰酸酯、0.01重量份的催化剂N，N’ - 二甲级环己胺，在30°C温度下高速搅拌并抽真空，5min后待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌，形成均相液，得到聚氨酯灌封胶。该实施例制备的聚氨酯灌封胶固化前初始粘度较低，配胶后0. 5h内粘度彡500mPa · s (室温)，便于灌封。实施例8使用实施例1制备的聚氨酯灌封胶对半径为2. 5m的半圆形钢管进行灌封操作。半圆形钢管内腔截面为7X2mm矩形。灌封前将半圆形钢管于70°C下烘干lh。灌封时先将半圆形钢管置于负压下的密封体系内，密封体系压力< 0. IMPa，设置半圆形钢管的两端分别为灌注口与抽气口，将聚氨酯灌封胶沿灌注口缓慢倒入半圆形钢管中，同时抽气口通过缓冲容器与真空泵连接，抽气口设置阀门控制抽气量。灌封操作快结束时停止抽真空，并在灌注口与抽气口进行多次补胶，补胶时每次少量倒胶，直至灌满。灌封后于75°C加热他后完成灌封工艺。灌封过程中工艺步骤清晰、操作简易；灌封时灌封胶流动顺畅，固化后形成无色弹性体，硬度适中，能达到邵氏A60. 6，无连贯气泡；半圆形钢管外观良好，无变形。实施例9使用实施例2制备的聚氨酯灌封胶对对长度为10m、截面为Φ6πιπι的电缆导线进行灌封操作。灌封前电缆导线于60°C烘干1.证。灌封时先将电缆导线置于负压下的密封体系内，密封体系压力< 0. IMPa，设置电缆导线两端分别为灌注口与抽气口，将配好的灌封胶沿灌注口缓慢倒入电缆导线中，同时抽气口通过缓冲容器与真空泵连接，抽气口设置阀门控制抽气量。灌封操作快结束时停止抽真空，并在灌注口与抽气口进行多次补胶，补胶时每次少量倒胶，直至灌满。灌封后于室温固化48h后完成灌封工艺。灌封过程中工艺步骤清晰、操作简易；灌封时灌封胶流动顺畅，固化后形成无色弹性体，硬度适中，能达到邵氏A63. 2，无连贯气泡，电缆导线外观良好，无变形。实施例10使用实施例3制备的聚氨酯灌封胶制备半径为1. 6m的圆型减震圈，截面为Φ6πιπι 圆形。灌封前圆型减震圈模具于80°C烘干1. 5h。灌封时先将圆型减震圈模具置于负压下的密封体系内，密封体系压力< 0. IMPa，在圆型减震圈模具内外边缘处设置灌注口与抽气口， 将配好的灌封胶沿灌注口缓慢倒入圆型减震圈模具中，同时抽气口通过缓冲容器与真空泵连接。抽气口设置阀门控制抽气量。灌封操作快结束时停止抽真空，并在灌注口与抽气口进行多次补胶，补胶时每次少量倒胶，直至灌满。灌封后于室温固化48h。灌封过程中工艺步骤清晰、操作简易；灌封时灌封胶流动顺畅，固化后形成无色弹性体，硬度适中，能达到邵氏A57. 3，无连贯气泡，圆形减震圈外观良好，无变形。上面结合附图
对本发明的实施例对作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
权利要求
1.一种聚氨酯灌封胶，其特征在于由含有如下重量份的原料组份制成聚醚多元醇 100 350重量份异氰酸酯 40 70 重量份增塑剂 20 60 重量份催化剂 0. 01 0. 5重量份
2.如权利要求1所述的聚氨酯灌封胶，其特征在于所述的聚醚多元醇为含有两个及以上端羟基的聚醚多元醇、高活性聚醚多元醇、阻燃型聚醚多元醇、接枝型聚醚多元醇、杂环改性聚醚多元醇或聚四氢呋喃多元醇。
3.如权利要求1所述的聚氨酯灌封胶，其特征在于所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二戊酯、邻苯二甲酸二丙二醇酯、邻苯二甲酸二乙二醇酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、二丙二醇双苯甲酸酯或邻苯二甲酸二(十一烷基)酯。
4.如权利要求1所述的聚氨酯灌封胶，其特征在于所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯、苯二亚甲基二氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或甲基环亚己基二异氰酸酯。
5.如权利要求1所述的聚氨酯灌封胶，其特征在于所述的催化剂为叔胺类化合物或有机锡类化合物。
6.如权利要求5所述的聚氨酯灌封胶，其特征在于所述的叔胺类化合物为三乙烯二胺、N，N’ - 二甲级环己胺、双-(2-二甲胺基乙基)醚、N-甲基-N’ -(2-二甲基氨基)乙基哌嗪、N，N，N’，N’ -四甲基-1，6-己二胺、N，N-二甲基氨基乙醇、N，N，N’，N”，N” -五甲基二乙烯三胺、N，N，，N，，N，-四甲基亚乙基二胺、三乙醇胺中的一种或多种。
7.如权利要求5所述的聚氨酯灌封胶，其特征在于所述的有机锡类化合物为二月桂酸酯二丁基锡、辛酸亚锡、油酸亚锡中的一种或多种。
8.制备权利要求1所述的聚氨酯灌封胶的方法，其特征在于该方法包括以下步骤(a)将聚醚多元醇和增塑剂按比例混合后，置于密闭容器内，在100 130°C温度下边旋转边抽真空，操作时间持续1 池，然后降温至35 60°C后备用；(b)将异氰酸酯、催化剂和步骤(1)制得的产物按照上述配比混合后，置于密闭容器内，在25 35°C温度下高速搅拌并抽真空，时间持续1 lOmin，待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌，形成均相液。
9.一种使用权利要求1所述的聚氨酯灌封胶的灌封工艺，其步骤如下(a)灌封前将被灌封物于60 80°C下烘干1 汕；(b)灌封时，先将被灌封物置于负压下密封体系内，密封体系压力<0. IMPa,内部设置灌注口与抽气口，将配好的聚氨酯灌封胶沿灌注口缓慢倒入被灌注物中，同时抽气口通过缓冲容器与真空泵连接，抽气口设置阀门控制抽气量；(c)灌封操作即将结束时停止抽真空，并在灌注口与抽气口补胶，补胶时应每次少量倒胶，多次补胶，直至灌满；(d)灌封后于40°C 70°C下固化4 8h，或室温下固化M 48h。
全文摘要
一种聚氨酯灌封胶，其特征在于由含有如下重量份的原料组份制成聚醚多元醇100～350重量份、异氰酸酯40～70重量份、增塑剂20～60重量份、催化剂0.01～0.5重量份，并采用以下步骤制得(a)将聚醚多元醇和增塑剂按上述配比混合后置于密闭容器内，在100～130℃温度下边旋转边抽真空1～3h，然后降温至35～60℃；(b)将异氰酸酯、催化剂和步骤(a)制得的产物按照上述配比混合后置于密闭容器内，高速搅拌并抽真空1～10min，待灌封胶有少量放热且呈半透明状时停止搅拌。本发明所述的聚氨酯灌封胶具有优异的流动性和更低的粘度，更容易向微小孔径渗入，有利于被灌注物内部填充紧密。
文档编号C09J175/08GK102212325SQ201010143048
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者王立峰, 穆晗, 赵飞明 申请人:航天材料及工艺研究所