端乙烯基硅油对电气灌封胶性能的影响

曲雪丽

（唐山三友硅业有限责任公司，河北 唐山 063305）

有机硅电气灌封胶主要用于电源模块、适配器、变压器、LED 电源及面板等的灌封，除具有普通液体硅橡胶的优点外，还具有室温固化、硫化过程中无副产物生成、收缩率小、可深层硫化等特点。端乙烯基硅油是电气灌封胶的基础聚合物，其中端乙烯基硅油的乙烯基含量、摩尔质量及其分布，直接影响电气灌封胶的性能。本实验考察了端乙烯基硅油的杂质离子含量、黏度、乙烯基含量及结构对电气灌封胶性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料与设备仪器

端乙烯基硅油(各种规格，自产)，含氢硅油(MD35D5HM，自产 )，石英粉 (vx-sp)，甲基硅油 (黏度为 100mPa·s，自产 )，铂金催化剂 (Pt络合物 )，抑制剂(VMC，四甲基四乙烯基环四硅氧烷)。

10L动力混合搅拌机，XLB-D 600*550*2平板硫化机，DZF-6021真空干燥箱。

1.2 端乙烯基硅油的制备

将脱水后的DMC、乙烯基封头剂、催化剂按配方比例，依次加入带有冷凝管和温度计的三口烧瓶中，加热搅拌，控制反应温度。平衡反应4～8h，然后升温破媒2h或者碱中和，最后升温脱低6h，即得到目标产物端乙烯基硅油。

1.3 电气灌封胶的配制

A组分的配制：将63份端乙烯基硅油、76份石英粉及0.2份Pt催化剂投入捏合机中，在120℃、真空度≤-0.08MPa的条件下热处理2h。

B组分的配制：将37份端乙烯基硅油、84份石英粉、2份炭黑、0.1份抑制剂、17份含氢硅油及6份甲基硅油投入到捏合机中在120℃、真空度≤-0.08MPa的条件下热处理2h。

1.4 试片制备

将A、B组分按照1∶1的质量比混合均匀，脱泡，倒入模具中，放入平板硫化机中，在50℃下硫化45min，即得到试片。

1.5 性能测试

端乙烯基硅油的乙烯基含量和黏度的检测，按照GB/T 28610-2010测定。

电气灌封胶胶片的性能检测：硬度按GB/T 531.1-2008测定；拉伸强度、拉断伸长率按GB/T 528-2009测定；撕裂强度按GB/T 529-2008测定；介电常数按GB/T 1693-2007测定。

2 结果与讨论

2.1 Si-OH杂质含量对电气封装胶硫化性能的影响

端乙烯基硅油中的离子杂质，主要来源于原料单体、合成反应过程中的微量水分、所用的或者未分解完全的催化剂，而端乙烯基硅油中的离子杂质和低分子物，会直接影响电气灌封胶的硫化时间和介电常数。

端乙烯基硅油采用催化调聚的方法制备。采用不同催化剂生产的端乙烯基硅油产品，其聚合时间和收率不同，会有不同程度的杂质残留。浓硫酸、酸性白土、酸性树脂的催化效果对比见表1。

表1 不同催化剂的催化效果对比

从表1可知，使用浓硫酸和氢氧化钾催化调聚，则离子杂质含量较高，是因为催化调聚反应结束后，需要进行中和处理。离子杂质含量较高，会降低硅油的收率。因此采用酸性催化剂制备端乙烯基硅油的工艺不推荐使用。用四甲基氢氧化铵作为催化剂时，催化剂通过加热即可分解，且硅油可加入硅藻土进行过滤处理（可以吸附某些未分解完全的催化剂和离子），离子杂质含量较少，硫化时间短，击穿电压大。由于制得的离子杂质含量低的端乙烯基硅油，是选用四甲基氢氧化铵来平衡催化反应，因此还要在过程中控制系统中的水分。

2.2 端乙烯基硅油的黏度、乙烯基含量对电气灌封胶力学性能的影响

对比黏度分别为 350、500、1000、1000 mPa·s的端乙烯基硅油对电气灌封胶性能的影响，结果见表2和图1。

表2 乙烯硅油黏度、乙烯基含量对胶料性能的影响

图1 端乙烯基硅油黏度对胶料性能的影响

实验结果显示，随着端乙烯基硅油黏度增加，乙烯基含量降低，电气灌封胶的黏度逐渐上升，拉伸强度、断裂伸长率呈先上升后轻微下降的“峰”形变化趋势。这是由于随着端乙烯基硅油黏度增大，分子链增长，乙烯基含量降低，与含氢硅油交联点密度减少，电气灌封胶硬度会变大变脆，耐老化性能会下降。一般采用混拼或黏度分布较宽的端乙烯基硅油制备的电气灌封胶的性能较优良。因此，将低黏度的端乙烯基硅油和高黏度的乙烯基硅配合使用来制备电气灌封胶，可以达到很好的效果。

2.3 端乙烯基硅油中活性乙烯基结构对电气灌封胶力学性能的影响

端乙烯基硅油中活性乙烯基的结构对电气灌封胶力学性能的影响见表3。从表3可以看出，端乙烯基硅油中加入含侧链的乙烯基后，交联过程除伴有分子链的增长外，交联密度也有提高，从而进一步提高了电气灌封胶的物理机械性能。但随着侧链乙烯基硅油含量进一步增加，电气灌封胶的硬度逐渐增大，拉伸强度和断裂伸长率出现下降趋势。这可能是由于随着活性乙烯基在分子链的分布集中，交联点也趋于集中，硬度随之增加，但交联点集中会限制连段的运动，因此拉伸强度和断裂伸长率会有部分下降。

表3 乙烯硅油中活性乙烯基位置对胶料性能的影响

3 结论

采用酸性催化剂，端乙烯基硅油的收率较低，采用氢氧化钾、四甲基氢氧化铵等催化制备的端乙烯基硅油，杂质离子含量较高，需要加入硅藻土进行过滤处理。分别选用黏度差异较大的两种端乙烯基硅油，按适当比例混配后用于制备电气灌封胶，产品的流动性和机械性能都较好。在胶料中引入少量的侧链端乙烯基硅油，在交联硫化后可形成局部高交联密度网络结点，在硫化胶的拉伸形变中将发挥应力分数的作用，从而提高硅橡胶的拉伸强度。但在胶料中引入侧链端乙烯基硅油时需注意，其添加量不可过多。