1、引 言加成型有機(jī)硅灌封膠具有優(yōu)良的電氣性能和 使用性能, 通常在電子電器、 航空航天、 生物醫(yī)學(xué)及 新 能 源 等 領(lǐng) 域 中 用 作 灌 封 材 料 、 粘 接 密 封 材 料 等 1。加成型有機(jī)硅灌封膠由含乙烯基的硅氧烷與 含 Si-H 鍵的硅氧烷, 在第 族過渡金屬化合物的催 化下進(jìn)行氫硅化加成反應(yīng), 形成新的 Si-C 鍵, 使線 型硅氧烷交聯(lián)成為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2。加成型有機(jī)硅灌封膠主要采用均相催化劑, 它 是氯鉑酸與鏈烯烴、 環(huán)烷烴、 醇、 醛、 醚等形成的絡(luò) 合物 3-5。鉑均相催化劑的優(yōu)點(diǎn)是它在有機(jī)硅灌封 樹脂中的溶解度好、 催化效率高。在 Karstedt 催化 劑 6合成方法的基

2、礎(chǔ)上, 制備出一種改良型均相鉑 配合物催化劑, 研究其對硅氫加成反應(yīng)的催化活性的影響, 制備出具有優(yōu)良工藝性能的室溫固化加成型有機(jī)硅灌封膠, 并討論了催化劑用量對有機(jī)硅灌 封膠交聯(lián)密度、 電學(xué)和力學(xué)性能的影響。 1實(shí) 驗(yàn)1.1原料及儀器氯鉑酸、 無水乙醇及碳酸氫鈉:分析純, 上?；?學(xué)試劑有限公司; 乙烯基硅油 (粘度 1000mPa ·s , 乙 烯基含量 0.2% 及含氫硅油 (粘度 300mPa ·s 、 含氫 量 0.2% :工業(yè)級(jí), 中藍(lán)晨光化工研究院; 氣相法白 炭黑:型號(hào) A200, 德國 DEGUSSA 公司; DG-2000高 功率超聲分散儀:無錫德嘉電子

3、有限責(zé)任公司; DHG-9057A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、 DZF-6210真空 干燥箱:上海齊欣科學(xué)儀器有限公司。 1.2鉑催化劑的制備在附有回流冷凝管的三口燒瓶中, 加入 H 2Pt-Cl 6·6H 2O 、 2,4,6,8-四甲基 -2,4,6,8-四乙烯基環(huán)四硅 氧烷 (V 4 、 C 2H 5OH 及 NaHCO 3, 通入氮?dú)? 在 60 下加熱攪拌回流 2h , 反應(yīng)結(jié)束后, 靜置到室溫, 過 收稿日期 :2011-10-20基 金 項(xiàng) 目 :中 國 工 程 物 理 研 究 院 科 學(xué) 技 術(shù) 基 金 重 要 項(xiàng) 目 (2009A0302018作者簡介 :李娟 (1986

4、- , 女, 四川人, 碩士生, 從事硅氫加成用催化 劑的研究, (電子信箱 abcgfgf。鉑催化加成型有機(jī)硅灌封膠的制備及性能李娟 1,黃 旭 1,宋麗賢 1,盧忠遠(yuǎn) 1,康 明 1, 黃渝鴻 1,2(1. 西南科技大學(xué) 四川省非金屬復(fù)合與功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室-省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,四川綿陽 621010; 2. 中物院總體工程研究所,四川 綿陽 621900摘要 :合成了改良型 Karstedt 催化劑, 考察了催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠的固化時(shí)間、 交聯(lián)密度、 電性能和拉 伸性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)催化劑用量為 20ppm 時(shí), 有機(jī)硅灌封膠固化良好, 其電性能和拉伸性能較佳。

5、關(guān)鍵詞 :鉑催化劑 ; 硅氫加成反應(yīng) ; 有機(jī)硅灌封膠 ; 交聯(lián)密度; 電性能; 拉伸強(qiáng)度 中圖分類號(hào) :TM215文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :A文章編號(hào) :1009-9239(2012 01-0005-03Preparation of Addition Type OrganosiliconEncapsulant Catalyzed by Platinum and Its PropertiesLi Juan 1, Huang Xu 1, Song Lixian 1, Lu Zhongyuan 1, Kang Ming 1, Huang Yuhong 1,2(1.State Key Laboratory Cu

6、ltivation Base for Nonmetal Composites and Functional Materials, SouthwestUniversity of Science and Technology, Mianyang 621010, China;2.Institute of Systemic Engineering, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China Abstract :Animproved Karstedt catalyst was synthesized, and the eff

7、ects of catalyst amount on the curing time, crosslinking density, electrical properties and tensile property of the organosilicon encapsulant were studied. The results show that when the catalyst amount is 20ppm, the organosilicon encapsulant is well cured and shows excellent electrical properties a

8、nd tensile property.Key words :platinum catalyst; hydrosilylation reaction; organosilicon encapsulant; crosslinking density; electrical properties; tensile strength 濾, 沉淀用乙醇洗滌, 合并濾液及洗液, 旋蒸去除溶 劑后得鉑 -四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷配合物催化 劑。1.3加成型有機(jī)硅灌封膠的制備在乙烯基硅油中加入一定量的催化劑, 攪拌均 勻后再加入交聯(lián)劑含氫硅油混合均勻, 將該透明混 合物注入自制模具中并放入真空干燥箱中抽真空

9、 一定時(shí)間, 待氣泡排盡, 室溫固化 24h , 即得加成型 有機(jī)硅灌封膠。1.4測試與表征1.4.1催化劑中鉑含量的測定催化劑中的鉑含量用原子吸收光譜測定儀測 定, 原子吸收光譜儀型號(hào):AA700, PerkinElmer In-strument Co. U.S.A 生產(chǎn)。1.4.2加成型有機(jī)硅灌封膠的紅外表征 FT-IR 光譜用 Spectrum One 型傅立葉變換紅外光譜儀 (FT-IR (美國 PE 儀器公司 測試。1.4.3灌封膠的性能測試交聯(lián)密度采用平衡溶脹法 7測定, 該方法是采用間接測定聚合物交聯(lián)點(diǎn)間的有效鏈段平均分子量 Mc 的方法, 其中 Mc 越小, 交聯(lián)密度越大; 拉

10、伸強(qiáng)度 (TS 按照 GB/T528-2009用上海協(xié)強(qiáng)儀器制造有限公司 CTM2200R 型微機(jī)控制電子萬能材料試 驗(yàn) 機(jī) 進(jìn) 行 測 試 ; 體 積 電 阻 率 (v 按 照 GB/T1692-2008用北京冠測試驗(yàn)儀器有限公司 GEST-121電 阻 測 定 儀 進(jìn) 行 測 試 ; 擊 穿 電 壓 用 桂 林 電 科 院HT-50型擊穿電壓測試機(jī)測試。2結(jié)果與討論2.1鉑催化加成產(chǎn)物的紅外分析圖 1是反應(yīng)物含氫硅油、 乙烯基硅油和產(chǎn)物加成型硅橡膠的紅外光譜圖。圖 1反應(yīng)物和產(chǎn)物的紅外光譜圖由圖 1可知, 在產(chǎn)物加成型硅橡膠的紅外圖譜 中, 2152cm -1處 Si -H 和 1410c

11、m -1處 Si-Vi (Vi 代表 乙烯基 的吸收峰明顯減弱或消失, 這是由于含氫 硅油中的 Si-H 和乙烯基硅油中的 Si-Vi 在鉑配合物 的催化作用下發(fā)生硅氫加成反應(yīng)生成了 1258cm -1處的 Si-Et , 從而交聯(lián)生成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的硅橡膠。 2.2催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠固化時(shí)間的影響 考察了鉑催化劑用量對乙烯基硅油和含氫硅 油加成反應(yīng)催化活性的影響, 結(jié)果見表 1。鉑催化 劑在催化硅氫加成反應(yīng)時(shí)的用量很少, 參考文獻(xiàn) 8中的用量。表 1催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠固化時(shí)間的影響從表 1可以看出, 隨著催化劑用量的增加, 乙烯 基硅油和含氫硅油交聯(lián)體系的固化時(shí)間縮短。這 是由于催

12、化劑用量的增加, 催化交聯(lián)體系的反應(yīng)速 率加快, 失粘時(shí)間減少。2.3催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠交聯(lián)密度的影響 催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠固化交聯(lián)密度的 影響如圖 2所示。圖 2催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠交聯(lián)密度的影響 從圖 2可以看出, 隨著催化劑用量的增加, 有機(jī) 硅灌封膠相鄰兩個(gè)交聯(lián)點(diǎn)之間的有效鏈平均分子 量 Mc 呈先減小后基本保持不變的趨勢, 說明有機(jī) 硅灌封膠的交聯(lián)密度隨著催化劑用量的增加先增 加后保持不變。這是因?yàn)榻宦?lián)體系中乙烯基硅油 的乙烯基和含氫硅油的硅氫鍵的量是一定的, 在鉑 配合物催化下固化形成的交聯(lián)點(diǎn)數(shù)目也是一定的, 所以繼續(xù)增加催化劑的用量, 有機(jī)硅灌封膠的交聯(lián) 密度不再改

13、變。 2.4催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠電性能的影響 催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠固化后的體積電 阻率和擊穿電壓的影響如圖 3所示。 圖 3催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠擊穿電壓 和體積電阻率的影響從圖 3可以看出, 隨著催化劑用量的增加, 有機(jī) 硅灌封膠的擊穿電壓和體積電阻率先增加, 然后趨 于恒定值。這是由于隨著催化劑用量的增加, 乙烯 基硅油和含氫硅油交聯(lián)體系的交聯(lián)密度增大, 有機(jī) 硅灌封膠的擊穿電壓和體積電阻率隨之增大, 但當(dāng) 催化劑用量增加到一定量后, 交聯(lián)體系交聯(lián)密度保 持不變, 所以有機(jī)硅灌封膠的擊穿電壓和體積電阻 率也趨于恒定值。 2.5催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠拉伸性能的影響 催化劑用量對有

14、機(jī)硅灌封膠拉伸性能的影響 如圖 4所示。由圖 4可以看出, 隨著催化劑用量的 增加, 有機(jī)硅灌封膠的拉伸強(qiáng)度先增加后減小。這 可能是由于催化劑用量較低時(shí), 有機(jī)硅灌封膠交聯(lián) 不完全, 交聯(lián)密度低, 導(dǎo)致有機(jī)硅灌封膠的拉伸強(qiáng) 度低; 隨著催化劑用量的增加, 有機(jī)硅灌封膠的交 聯(lián)密度增加, 拉伸強(qiáng)度得到增強(qiáng); 但當(dāng)催化劑用量 較高時(shí), 交聯(lián)反應(yīng)速率加快, 體系的交聯(lián)程度不均 勻 9,從而使得有機(jī)硅灌封膠的拉伸強(qiáng)度有所下降。圖 4催化劑用量對有機(jī)硅灌封膠拉伸強(qiáng)度的影響3結(jié) 論(1 隨著催化劑用量的增加, 乙烯基硅油和含 氫硅油交聯(lián)體系的反應(yīng)速率加快, 有機(jī)硅灌封膠的 固化時(shí)間縮短;(2 隨著催化劑用

15、量的增加, 有機(jī)硅灌封膠固 化后的交聯(lián)密度、 擊穿電壓和體積電阻率先增大后 保持不變, 拉伸強(qiáng)度先增大后減小;(3 在使用催化劑制備加成型有機(jī)硅灌封膠 時(shí), 催化劑的用量需適當(dāng):催化劑用量過少, 固化時(shí) 間過長, 有機(jī)硅灌封膠的交聯(lián)密度低, 性能差; 催化 劑用量過多, 固化時(shí)間過短, 有機(jī)硅灌封膠加工時(shí) 間受限, 拉伸性能變差, 且成本提高; 所以催化劑的 用量為 20ppm 為宜。 參考文獻(xiàn) :1喬紅云 , 寇開昌 , 顏錄科 . 有機(jī)硅灌封材料的研究進(jìn)展 J.材料科 學(xué)與工程學(xué)報(bào) ,2006, 24(2:321-324.2章堅(jiān) , 葉全明 . 雙組分加成型硅橡膠電子灌封料的制備 J.有機(jī)

16、 硅材料 , 2009, 23(1:31-35.3Speier J L, Webster J A, Barnes G H. The Addition of Sili-con Hydrides to Olefinic Double Bonds, Part :The Use of Group Metal CatalystsJ.JAm Chem Soc,1957,79(4:574. 4Michelle A, Filipkowski M A. High Purity Organofunction-al Alkyldlalkoxysilanes:US, 6166238P.2000-12-26. 5Martin E R. Organosilicon Compositions Containing Ammo-nium Platinum Adducts:US, 3795656P.1974-3-5.6Karstedt B D. Platinu