一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶及其制备方法与流程

本发明属于粘胶剂，涉及一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着5g技术的高速发展，大尺寸触屏产品也越来越频繁的被使用，比如会议室、笔记本电脑、广告牌等等，同时对其要求也越来越高，快速响应、高清显示等。相比传统的框胶，液体胶水全贴合用于大尺寸触摸屏显示效果更佳、响应更快，并且有助于产品超薄化。常用的液体光学胶包括丙烯酸类和环氧树脂类，丙烯酸类光学胶虽然对基材粘接性好，但收缩率却很高。环氧树脂类光学胶具有优良的耐化学溶剂性、绝缘性，但其硬度高、质脆。然而，有机硅光学胶具有尺寸收缩性小、耐候性好、不黄变、化学稳定性好等，是良好的丙烯酸类和环氧树脂类光学胶替代品。

2、但是，有机硅光学胶存在着折射率低等问题。传统的硅凝胶的折射率只有1.41，而盖板玻璃的折射率高达1.50以上，当任何两个组分之间的折射率差异超过0.06时，界面反射率提高，不仅会影响材料透光性，显示效果变差，还会降低其耐黄变性。要提高折射率，通常的做法是引入一些折射率高的有机基团，比如苯环、酚基、稠环等等。这些基团会增大硅胶的空间位阻，提高分子间作用力，使得电子极化率增大，从而提高硅胶的折射率。

3、cn107880844a公开了一种高折有机硅液态光学胶组合物，包含：苯基乙烯基硅油50～80，乙烯苯基硅树2～10，端基含氢苯基交联剂2～15，侧链含氢苯基交联剂2～10，抑制剂0.1～0.3，铂金催化剂0.1～0.3，光引发型铂金催化剂0.1～0.3，增粘剂1～3，阻燃剂0.01～0.1。该光学胶折射率高达1.51，但其锥入度只有30～150，胶体较硬。但是随着硅胶分子间作用力提高，锥入度会有一定程度的降低，胶体硬度提高、柔软性变差，容易发脆，同时返修效率也大大降低。

4、因此，在保证有机硅光学胶在高折射率的基础上，提高其柔韧性、保持合适的锥入度成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶，包括基胶、交联剂和增塑剂，基胶为苯基乙烯基硅油，交联剂为苯基含氢硅油，增塑剂为单端烷氧基单端丙烯酸酯封端硅油；

4、苯基乙烯基硅油的苯基摩尔分数为5％～30％；

5、苯基乙烯基硅油采用乙烯基封端；

6、苯基含氢硅油的末端和侧链部分含氢；

7、苯基含氢硅油中所含的氢的摩尔量与苯基乙烯基硅油所含的乙烯基的摩尔量之比为0.8～1.5:1；

8、单端烷氧基单端丙烯酸酯封端硅油的结构式如下：

9、

10、式中，r为烷氧基，m代表平均聚合度，m为区间[5,50]内的整数。

11、作为优选的技术方案：

12、如上所述的一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶，苯基乙烯基硅油的粘度为1000～5000mpa·s，乙烯基质量分数为0.3～0.4％，影响交联密度的关键条件上文都已经记载，苯基乙烯基硅油的粘度、乙烯基质量分数也会影响交联密度，但是影响程度很低，为了进一步优化产品的性能，本发明控制苯基乙烯基硅油的粘度为1000～5000mpa·s，乙烯基质量分数为0.3～0.4％。

13、如上所述的一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶，苯基含氢硅油的粘度为50～300mpa·s，活性氢质量分数为0.35～0.75％，苯基摩尔分数为5％～30％，苯基含氢硅油的粘度也会影响交联密度，但是影响程度很低，为了进一步优化产品的性能，本发明控制苯基含氢硅油的粘度为50～300mpa·s，苯基含氢硅油的苯基摩尔分数也会影响折射率，但是影响程度很低，为了进一步优化产品的性能，本发明控制苯基含氢硅油的苯基摩尔分数为5％～30％。

14、如上所述的一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶，单端烷氧基单端丙烯酸酯封端硅油的制备步骤如下：

15、(1)按重量份数计，准备硅氧烷环体10～40份、有机碱引发剂2～5份、甲基氯硅烷1～10份、单端丙烯酸酯封端硅油1～10份、催化剂0.1～0.5份、中和剂；

16、硅氧烷环体的结构式如下：

17、

18、式中，n为3、4、5或6；

19、有机碱引发剂为甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠或甲醇钾；

20、甲基氯硅烷的结构式为

21、单端丙烯酸酯封端硅油的结构式为

22、(2)将硅氧烷环体在反应器中于50～90℃、-0.07～-0.1mpa下真空脱水0.8～1.2h；

23、(3)在氮气或惰性气体气氛下，向反应器中加入有机碱引发剂，在55～90℃下开环聚合反应1～3h；

24、(4)向反应器中加入甲基氯硅烷、单端丙烯酸酯封端硅油、催化剂，搅拌均匀，在80～110℃下反应2～4h；

25、(5)向反应器中加入中和剂至ph值呈中性，在90～130℃下搅拌2～3h后，脱除小分子，过滤，即得单端烷氧基单端丙烯酸酯封端硅油；

26、制备单端烷氧基单端丙烯酸酯封端硅油的反应方程式为：

27、

28、如上所述的一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶，按重量份数计，大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶中各组分及其含量为：苯基乙烯基硅油45～55份，苯基含氢硅油20～30份，单端烷氧基单端丙烯酸酯封端硅油1～7份，增粘剂2～7份，催化剂0.005～0.3份，阻燃剂0.1～0.4份，抑制剂0.003～0.3份。

29、如上所述的一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶，增粘剂为kh-550硅烷偶联剂；催化剂为铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷配合物，铂含量为2500～4500ppm；阻燃剂为乙烯基倍半硅氧烷；抑制剂为炔醇类化合物。

30、如上任一项所述的一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶，大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶的固化前的粘度为1000～3000mpa·s；固化后的折射率为1.45～1.50，锥入度为180～200mm，透光率>99％，拉伸强度为0.4～0.76mpa，压缩模量为2.0×104～4.0×104mpa，粘结强度为0.5～0.7mpa，阻燃等级为hb。

31、本发明还提供制备如上任一项所述的一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶的方法，按重量配比将各组分混合均匀后，在20～30℃下反应1～2h后真空脱泡4～10min，即得大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶。

32、本发明的原理是：

33、本发明以苯基乙烯基硅油作为基胶，具有提高折射率的作用，引入苯基后，构型、原子间相互作用发生变化，共轭体系使得电子云密度增加，电子极化率增大，从而使得折射率提高。当乙烯基硅油中所引入苯基摩尔分数为0％，折射率为1.41(普通硅油的折射率)，当苯基摩尔分数达到30％，折射率可达到1.50(接近盖板玻璃的折射率)。随着苯基含量的增加，折射率呈指数增加，y＝1.4137+0.00317x，r2＝0.99718(y为折射率，x为苯基摩尔分数，r2为确定性系数)，苯基摩尔分数即苯基在侧链基团中所占的摩尔百分数(其中，x为苯基摩尔分数，nph为苯基摩尔数，nvi为乙烯基摩尔数，nme为甲基摩尔数)。

34、然而苯环由于是大体积的刚性基团，会使得分子链刚性和空间位阻增大，分子间作用力增强，对固化后硅橡胶的锥入度产生较大影响，在一定程度上降低了锥入度，使得胶体发硬且脆，弯曲强度减弱，还会大大影响返修效率。要使得固化后的光学胶同时具有柔软和抗冲击性能，通常要求锥入度保持在190mm左右。

35、当体系中交联密度越大，硬度也越大，锥入度越小。要保持合适的硬度，就需要控制合适的交联密度。交联密度的控制主要来源两个方面，一是交联剂中si-h的分布，若选择侧链全含氢的硅油，则交联密度太高，胶体过硬；若选择仅末端含氢的硅油，则交联密度太低，胶体过软；因此，本发明选择末端和侧链部分含氢的硅油可控制胶体合适锥入度。二是si-h与si-vi的比值，si-h表示交联剂中氢的含量，si-vi则表示苯基乙烯基硅油中乙烯基的含量。当si-h与si-vi的量之比过大时，含氢硅油在体系中过量很多，多余的si-h在湿气和铂金催化剂的共同作用下会继续脱氢交联，易产生气泡，从而造成屏幕脱粘。当si-h与si-vi的量之比过小时，乙烯基含量过多，不能使胶完全固化，有些交联点没有形成，锥入度较大，导致胶水物理性能较差。因此，si-h与si-vi的量之比0.8～1.5为最佳选择。

36、此外，本发明在苯基乙烯基硅油中加入一定量增塑剂——单端烷氧基单端丙烯酸酯封端硅油，其中丙烯酸酯基中的碳-碳双键取代了部分乙烯基，与含氢硅油中的活性氢发生了加成反应，而另一端烷氧基不参与体系反应，消耗了部分交联位点，与硅橡胶分子链具有稳定的化学结合，降低了硅橡胶分子链的交联密度，从而使硅橡胶塑性增大，压缩模量减小，锥入度增大。相比传统的二甲基硅油增塑剂，避免了迁移到胶的表面，影响硅橡胶对基材的粘接。相比甲基丙烯酸十八烷基酯增塑剂，其具有硅氧烷长链与乙烯基硅油结构相似，相容性较好，减少了对透光性的影响。最终制得的有机硅透明胶水具有优异的耐冲击性、抗弯曲性和光学性能。

37、本发明的增塑剂和交联剂不会对基胶的折射率产生较大的不良影响，因为增塑剂主链为硅氧烷链，与苯基乙烯基硅油结构相似，相容性好，故透光性好，同时交联剂为苯基含氢硅油，折射率接近苯基乙烯基硅油，故对透光性影响较小。

38、有益效果

39、(1)本发明的一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶的折射率不低于1.45，透光性好，满足光学要求；

40、(2)本发明的一种大尺寸触摸屏全贴合有机硅光学胶，在高折射率的基础上，提高其柔韧性、保持合适的锥入度；

41、(3)本发明制备工艺简单，易实现产业化；对环境友好；灵敏度高。