含氮杂环偶联剂、包含其的双组分有机硅灌封胶及制备方法与流程

本技术涉及化合物，特别涉及一种含氮杂环偶联剂、包含其的双组分有机硅灌封胶及制备方法。

背景技术：

1、随着电子电器、光伏行业和新能源汽车行业的快速发展，需要使用灌封胶的基材越来越多。有机硅灌封胶是用硅橡胶制作的一类电子灌封胶，包括单组分有机硅灌封胶和双组分有机硅灌封胶，其中双组分有机硅灌封胶包括缩合型和加成型两类。缩合型灌封胶对元器件和灌封腔体的粘附力较差，固化过程中会产生挥发性低分子物质，固化后有较明显的收缩率。加成型灌封胶的粘接性能相对较弱，并且其中的铂金催化剂在遇到氮、硫、磷、铅、锡和汞等元素时会中毒产生固化异常问题，限制了应用，此外，加成型灌封胶成本相对较高。另一方面，由于现在电子电器，新能源光伏行业、汽车和电子行业应用各种工程塑料也越来越多，对灌封胶的耐湿热粘结性也提出了更高的要求。目前在制备灌封胶的过程中加入的偶联剂对耐湿热粘性性能的改善有限。

2、基于以上分析，提供一种能够提升灌封胶的耐湿热粘结性的偶联剂十分必要。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种含氮杂环偶联剂，以解决相关技术中现有的有机硅灌封胶固化性能低、粘接性差的问题。

2、第一方面，本技术提供了一种含氮杂环偶联剂，所述含氮杂环偶联剂为由烯丙醇、异氰酸酯化合物、三甲氧基氢硅烷制成的具有含氮杂环结构的改性硅烷偶联剂。

3、一些实施例中，所述含氮杂环偶联剂的结构式为：

4、

5、式中，r1为芳香族烷烃或c2-c8的直链烷烃中的任意一种，r2为c1-c6的烷烃中的任意一种。

6、一些实施例中，所述异氰酸酯化合物为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种的混合。

7、第二方面，本技术提供了一种双组分有机硅灌封胶，包括a组分和b组分，其中，所述a组分包括以下质量份的原料：羟基封端的聚二甲基硅氧烷110-150份、填料50-180份、促进剂0.1-3份、颜料0-5份、助剂1-5份；所述b组分包括以下质量份的原料：分散剂10-50份、交联剂10-60份、偶联剂2-20份、催化剂0.05-1份；所述b组分中的偶联剂包括含氮杂环偶联剂。所述含氮杂环偶联剂含有特殊的含氮杂环结构，能够提升对多种基材的耐湿热粘结性，如铝、铜、聚碳酸脂、ppo、abs等，且与硅油的相容性良好。

8、所述含氮杂环偶联剂由烯丙醇、异氰酸酯化合物、三甲氧基氢硅烷制成的具有含氮杂环结构的改性硅烷偶联剂。

9、所述含氮杂环偶联剂的结构式为：

10、

11、式中，r1为芳香族烷烃或c2-c8的直链烷烃中的任意一种，r2为c1-c6的烷烃中的任意一种。

12、所述异氰酸酯化合物为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种的混合。

13、一些实施例中，所述b组分中的偶联剂还包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和γ-脲丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷中的任一种或多种的混合。

14、一些实施例中，所述含氮杂环偶联剂的质量用量占偶联剂总质量的25％～67％。

15、一些实施例中，所述a组分中的羟基封端的聚二甲基硅氧烷包括中粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷和高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷，其中，高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷在25℃下的运动黏度为350～5000mpa·s，中粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷在25℃下的运动黏度为50～350mpa·s。本技术通过使用中粘度和高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷混配的方法，使固体填料充分分散在胶体中，防止因固体填料混合不均匀导致的胶体固化后破裂和物理性能降低的问题。

16、一些实施例中，高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷和中粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷的质量比为100:10～50。

17、一些优选实施例中，高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷和中粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷的质量比为100:10～30。

18、一些实施例中，所述a组分中的填料为纳米碳酸钙、硅微粉、球形氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、气相二氧化硅中的任一种或多种的混合。

19、一些优选实施例中，所述a组分中的填料为经处理剂处理的球形氧化铝、氢氧化铝和氢氧化镁的复合填料，复合填料的粒径为1～10μm，处理剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸脂偶联剂或六甲基二硅氮烷中的任一种或多种的混合。

20、一些实施例中，所述a组分中的助剂为聚烯烃蜡、气相白炭黑中的任一种或多种的混合。有机硅灌封胶需要较低的黏度才能够流淌到较小的缝隙中，黏度太高将不利于施工作业。填料添加量少则达不到阻燃和导热性能，填料的添加份数增加后，灌封胶中的填料不可避免的沉降，本技术添加助剂后可以改善灌封胶中填料的沉降性。

21、一些实施例中，所述a组分中的促进剂为超纯水、水性硅油乳液中的任一种或两种的混合。

22、一些实施例中，所述a组分中的颜料为钛白色浆、炭黑、氧化铁红中的任一种或多种的混合。

23、一些实施例中，所述b组分中的分散剂为甲基硅油、烷氧基封端硅油、烷氧基封端聚醚中的任一种。

24、一些优选实施例中，所述b组分中的分散剂为烷氧基封端硅油、烷氧基封端聚醚中的任一种，烷氧基封端硅油在25℃下的运动黏度为100～1000mpa·s，烷氧基封端聚醚在25℃下的运动黏度为100～1000mpa·s。

25、一些实施例中，所述b组分中的交联剂为正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、正硅酸乙酯低聚物(si-40)、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯与二甲基二甲氧基的水解缩聚物中的一种或多种的混合。

26、一些优选实施例中，所述b组分中的交联剂为甲基三甲氧基、正硅酸乙酯低聚物、乙烯基三甲氧基硅烷中的任一种或多种的混合。

27、一些实施例中，所述b组分中的催化剂为有机锡类催化剂。

28、一些实施例中，所述有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡中的任一种或多种的混合。

29、第三方面，本技术还提供了上述双组分有机硅灌封胶的制备方法，包括以下步骤：

30、制备a组分：按质量份计，将羟基封端的聚二甲基硅氧烷110-150份、填料50-180份、促进剂0.1-3份、颜料0-5份和助剂1-5份混合，得到a组分；

31、制备b组分：按质量份计，将分散剂10-50份、交联剂10-60份、偶联剂2-20份和催化剂0.05-1份混合均匀，得到b组分；

32、混合：将a组分和b组分按照质量比10：1～10：5混合，固化，即得到双组分有机硅灌封胶。

33、一些实施例中，所述b组分中的偶联剂包括含氮杂环偶联剂。所述含氮杂环偶联剂含有上述特殊的含氮杂环结构，能够提升对多种基材的耐湿热粘结性，如铝、铜、聚碳酸脂、ppo、abs等，且与硅油的相容性良好。

34、一些实施例中，所述b组分中的偶联剂还包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和γ-脲丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷中的任一种或多种的混合。

35、一些优选实施例中，所述b组分中的偶联剂还包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和γ-脲丙基三甲氧基硅烷、异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷中的任一种或多种的混合。

36、一些实施例中，所述含氮杂环偶联剂的质量用量占偶联剂总质量的25％～67％。

37、一些实施例中，所述a组分中的羟基封端的聚二甲基硅氧烷包括中粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷和高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷，其中，高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷在25℃下的运动黏度为350～5000mpa·s，中粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷在25℃下的运动黏度为50～350mpa·s。本技术通过使用中粘度和高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷混配的方法，使固体填料充分分散在胶体中，防止因固体填料混合不均匀导致的胶体固化后破裂和物理性能降低的问题。

38、一些实施例中，中粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷和高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷的质量比为100:10～50。

39、一些优选实施例中，中粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷和高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷的质量比为100:10～30。

40、一些实施例中，所述a组分中的填料为纳米碳酸钙、硅微粉、球形氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、气相二氧化硅中的任一种或多种的混合。

41、一些优选实施例中，所述a组分中的填料为经处理剂处理的球形氧化铝、氢氧化铝和氢氧化镁的复合填料，复合填料的粒径为1～10μm，处理剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸脂偶联剂或六甲基二硅氮烷中的一种或多种的混合。

42、一些实施例中，所述a组分中的助剂为聚烯烃蜡、气相白炭黑中的任一种或多种的混合。有机硅灌封胶需要较低的黏度才能够流淌到较小的缝隙中，黏度太高将不利于施工作业。填料添加量少则达不到阻燃和导热性能，填料的添加份数增加后，灌封胶中的填料不可避免的沉降，本技术添加的助剂在搅拌后黏度迅速变低，粉料不容易沉降，可以有效改善灌封胶中填料的沉降性。

43、一些实施例中，所述a组分中的促进剂为超纯水、水性硅油乳液中的任一种或两种的混合。

44、一些实施例中，所述a组分中的颜料为钛白色浆、炭黑、氧化铁红中的任一种或多种的混合。

45、一些实施例中，所述b组分中的分散剂为甲基硅油、烷氧基封端硅油、烷氧基封端聚醚中的任一种。

46、一些优选实施例中，所述b组分中的分散剂为烷氧基封端硅油、烷氧基封端聚醚中的任一种，烷氧基封端硅油在25℃下的运动黏度为100～1000mpa·s，烷氧基封端聚醚在25℃下的运动黏度为100～1000mpa·s。

47、一些实施例中，所述b组分中的交联剂为正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、正硅酸乙酯低聚物(si-40)、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯与二甲基二甲氧基的水解缩聚物中的一种或多种的混合。

48、一些优选实施例中，所述b组分中的交联剂为甲基三甲氧基、正硅酸乙酯低聚物、乙烯基三甲氧基硅烷中的任一种或多种的混合。

49、一些实施例中，所述b组分中的催化剂为有机锡类催化剂。

50、一些实施例中，所述有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡中的任一种或多种的混合。

51、本技术提供的双组分有机硅灌封胶应用于光伏领域，用作光伏接线盒灌封胶。

52、本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：

53、1、本技术提供的具有含氮杂环结构的偶联剂作为有机硅灌封胶的原料能够显著提升灌封胶对铝、铜、聚碳酸脂、ppo、abs等多种基材的耐湿热粘结性，利用有机硅灌封胶粘接基材未出现界面破坏，实现有效粘接，且该含氮杂环偶联剂与硅油的相容性良好。

54、2、本技术使用含氮杂环偶联剂能够有效缩短有机硅灌封胶的凝胶时间。

55、3、本技术提供的双组分有机硅灌封胶使用中粘度和高粘度的羟基封端的聚二甲基硅氧烷混配，能够使固体填料充分分散在胶体中，避免产生胶体固化后破裂的现象。