Mdi基聚氨酯電子灌封膠與其制備方法和應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MDI基聚氨酯電子灌封膠及其制備方法和應(yīng)用方法，該電子灌封膠由A、B兩種組分組成；其中，A組分由按重量份計的50～60份的異氰酸酯、15～20份的低聚物多元醇和9～30份的反應(yīng)型液體阻燃劑制成；B組分由低聚物多元醇、交聯(lián)擴(kuò)鏈劑、催化劑、填料、消泡劑和抗氧劑按一定比例制成。A、B組分按一定比例混合、固化，即制得該灌封膠。本發(fā)明通過半預(yù)聚法制備MDI基聚氨酯灌封膠，避免了NCO揮發(fā)所帶來的毒性，以無鹵反應(yīng)型液體阻燃劑與填料協(xié)同阻燃，避免了添加型液體阻燃劑對聚氨酯灌封膠穩(wěn)定性及性能的影響。所制得的聚氨酯彈性體適用于中小型電子元件的灌封。
【專利說明】
MDI基聚氨酯電子灌封膠與其制備方法和應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明的實施方式涉及電子器件灌封膠，屬于化學(xué)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明的實施 方式涉及用于小型電子元器件封裝的MDI基無鹵環(huán)保聚氨酯灌封膠與其制備方法和應(yīng)用方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 灌封膠主要有環(huán)氧灌封膠、有機(jī)硅灌封膠、聚氨酯灌封膠等。環(huán)氧灌封膠粘接性能 優(yōu)良、絕緣性能好，但固化后較脆、彈性差、抗沖擊性能差;有機(jī)硅灌封膠絕緣性能、耐高低 溫抗沖擊性能優(yōu)異，但其耐油性及黏附力較差。聚氨酯灌封膠絕緣性能、耐水耐油性能好， 同時其機(jī)械性能可調(diào)范圍大、成本較低，對電器元件無腐蝕，可應(yīng)用于變壓器、抗流圈、轉(zhuǎn)換 器、電容器、電感器、變阻器、電路板、LED驅(qū)動電源等的灌封。
[0003] 傳統(tǒng)聚氨酯灌封膠的制備方法主要有一步法、預(yù)聚法和半預(yù)聚法三種。其中采用 一步法制得的聚氨酯灌封膠分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整，力學(xué)性能不如預(yù)聚體法好;而采用預(yù)聚法和 半預(yù)聚法制得的聚氨酯灌封膠分子鏈段排列比較規(guī)整，制品具有較好的力學(xué)性能，重復(fù)性 也較好。
[0004]聚氨酯灌封膠應(yīng)用最早的是以TDI為固化劑建立起來的聚氨酯體系，該體系多采 用預(yù)聚法制備，可以保證產(chǎn)品具有較高的工藝性和穩(wěn)定性，但由于TDI易揮發(fā)、毒性大，這就 為TDI的生產(chǎn)、運輸、應(yīng)用埋下了較大的安全隱患，同時TDI體系聚氨酯灌封膠預(yù)聚體中游離 NC0也會為下游行業(yè)帶來環(huán)保難題。MDI體系聚氨酯灌封膠可以很大程度上規(guī)避以上難題， 而以MDI代替TDI制備聚氨酯灌封膠的趨勢也越來越明顯。但與TDI相比，MDI的活性高、制得 的預(yù)聚體粘度大，所以MDI體系聚氨酯灌封膠多以一步法制備，這就使得產(chǎn)品的性能及穩(wěn)定 性很難保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，同時出于聚氨酯制備工藝及環(huán)保方面的考慮，本發(fā)明提出了一 種適用于小型電子元器件封裝的聚氨酯灌封膠及其制備方法，尤其涉及一種MDI基無鹵環(huán) 保聚氨酯灌封膠及其制備方法。本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0006] -種MDI基聚氨酯電子灌封膠，該電子灌封膠由A、B兩種組分組成;其中，A組分由 按重量份計的50~60份的異氰酸酯、15~20份的低聚物多元醇和9~30份的反應(yīng)型液體阻 燃劑制成;B組分由按重量份計的55~100份低聚物多元醇、1.0~3.5份交聯(lián)擴(kuò)鏈劑、0.01~ 〇. 1份催化劑、105~140份填料、0.5~1份消泡劑和0.5~1份抗氧劑制成。
[0007] 上述MDI基聚氨酯電子灌封膠中的異氰酸酯為MDI、碳化二亞胺改性MDI、PAPI中的 一種或任意幾種的混合物。
[0008] 上述MDI基聚氨酯電子灌封膠的A、B組分中的低聚物多元醇為羥基官能度多2、分 子量為6〇〇~5000的端羥基聚丁二烯、聚環(huán)氧丙烯多元醇、蓖麻油多元醇中的一種或任意幾 種的混合物。
[0009]上述MDI基聚氨酯電子灌封膠中的反應(yīng)型液體阻燃劑是羥基官能度為1~2的磷酸 酯類阻燃劑;填料為氧化鋁、氫氧化鋁或硅微粉，填料的平均粒徑在1~50um的范圍內(nèi)。 [0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述MDI基聚氨酯電子灌封膠中的反應(yīng)型液體阻燃劑為三 (一縮二丙二醇）亞磷酸酯、N，N-二（2-羥基乙基)氨甲基膦酸二乙酯、N，N-二（2-羥乙基)氨 甲基膦酸二甲酯、端羥基聚磷酸酯。
[0011]上述MDI基聚氨酯電子灌封膠中的交聯(lián)擴(kuò)鏈劑為丙二醇、1，4-丁二醇或三羥甲基 丙烷。
[0012] 上述MDI基聚氨酯電子灌封膠中的催化劑為三乙胺、三亞乙基二胺、二月桂酸二丁 基錫、辛酸亞錫、異辛酸鋅或異辛酸鉛。
[0013] 上述MDI基聚氨酯電子灌封膠中的消泡劑為改性硅氧烷、丙烯酸酯共聚物或非硅 酮高分子聚合物;抗氧劑為2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、亞磷酸三(壬基苯酯)或酚噻嗪。
[0014] 本發(fā)明還提供了上述MDI基聚氨酯電子灌封膠的制備方法，它采用半預(yù)聚法，包括 以下步驟：
[0015] A組分的制備
[0016]按比例稱取A組分原料，將低聚物多元醇和反應(yīng)型液體阻燃劑于110~120°C下真 空脫水2~3h，再降溫至60~70°C，加入異氰酸酯并在30min內(nèi)逐漸升溫至75~85°C反應(yīng)，反 應(yīng)過程中通氮氣保護(hù)，并測試NC0%值，在NC0%值達(dá)到設(shè)定值時，停止反應(yīng)即得A組分;所述 設(shè)定值在10%~15%范圍內(nèi)；
[0017] B組分的制備
[0018] 按比例稱取B組分原料，將低聚物多元醇、交聯(lián)擴(kuò)鏈劑、填料加入反應(yīng)釜中并于110 ~120°C下真空攪拌2h，再降溫至50~80°C，加入消泡劑、催化劑和抗氧劑，攪拌均勻即得B 組分。
[0019] 上述MDI基聚氨酯電子灌封膠的應(yīng)用方法是:所述A組分和B組分按照質(zhì)量比20~ 25:100混合后攪拌、脫泡，澆注于經(jīng)干燥處理過的電子器件中，再于25°C固化7天或者于60 °C固化24h，即完成電子器件的灌封。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是:本發(fā)明通過半預(yù)聚法制備MDI基聚氨 酯灌封膠，既避免了 TDI基聚氨酯灌封膠預(yù)聚體中游離NC0揮發(fā)所帶來的毒性，又改善了 MDI 基聚氨酯灌封膠的制備工藝；同時該體系以無鹵反應(yīng)型液體阻燃劑與填料協(xié)同阻燃，由于 阻燃劑分子結(jié)合到聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中，耐迀移、具有低成霧性及持久的阻燃性能，規(guī)避了阻 燃劑對灌封膠穩(wěn)定性及性能的影響。該體系所用原材料安全無毒、成本低廉，配方設(shè)計科學(xué) 合理，操作簡單易行。所制得的聚氨酯彈性體適用于中小型電子元件的灌封，且其固化速度 可調(diào)，可室溫或加溫固化，儲存穩(wěn)定，具有良好的附著力、耐水性、阻燃性、導(dǎo)熱性及電氣性 能。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0022] 實施例1
[0023] (1)A組分的制備：將20kg聚丙二醇（MN=2000)、30kg端羥基聚磷酸酯（羥值為 170mgK0H/g)加入到反應(yīng)器中并于110°C下真空脫水3h，再降溫至65°C，加入20kg4,4-二苯 基甲烷二異氰酸酯、30kg多亞甲基多苯基多異氰酸酯，并在30min內(nèi)逐漸升溫至80°C反應(yīng)， 反應(yīng)過程中通氮氣保護(hù)，并測試NC0 %值，在NC0 %值達(dá)到11 %時停止反應(yīng)，即制得A組分。 [0024] (2)B組分的制備:將75kg聚丙二醇(MN=3000)、22kg蓖麻油(羥值為170mgK0H/g)、 3kgl，4-丁二醇、119kg氧化鋁加入反應(yīng)釜中并于115°C下真空攪拌2h，再降溫至75°C，加入 0.5kg消泡劑、0.01kg催化劑、0.5kg抗氧劑攪拌均勻即制得B組分。
[0025] (3)將A、B組分按重量比為20:100的比例稱量、攪拌、脫泡后，澆筑于經(jīng)干燥處理過 的電子器件中，再于25 °C固化7天。
[0026] 實施例2
[0027] (1)A組分的制備：將20kg聚丙二醇(MN=2000)、9kg三（一縮二丙二醇）亞磷酸酯 (羥值為395mgK0H/g)加入到反應(yīng)器中并于115°C下真空脫水2h，再降溫至70°C，加入50kg液 化4，4-二苯基甲烷二異氰酸酯，并在在30min內(nèi)逐漸升溫至85 °C反應(yīng)，反應(yīng)過程中通氮氣保 護(hù)，并測試NC0 %值，在NC0 %值達(dá)到15 %時停止反應(yīng)，即制得A組分。
[0028] (2)B組分的制備:將72kg聚丙二醇(MN=2000)、17kg蓖麻油(羥值為170mgK0H/g)、 lkg丙二醇、50kg氧化鋁、59kg氫氧化鋁加入反應(yīng)釜中并于120°C下真空攪拌2h，再降溫至80 °C，加入0.5kg消泡劑、0.01kg催化劑、0.5kg抗氧劑攪拌均勻即制得B組分。
[0029] (3)將A、B組分按重量比為20:100的比例稱量、攪拌、脫泡后，澆筑于經(jīng)干燥處理過 的電子器件中，再于60 °C固化24h。
[0030] 實施例3
[0031] (1從組分的制備:將158聚丙二醇(1^ = 2000)、12.58~少-二（2-羥乙基)氨甲基膦 酸二乙酯(輕值為450mgK0H/g)加入到反應(yīng)器中并于120°C下真空脫水2h，再降溫至60°C，加 入35g4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯、15g多亞甲基多苯基多異氰酸酯并在30min內(nèi)逐漸升溫 至75 °C反應(yīng)，反應(yīng)過程中通氮氣保護(hù)，并測試PC0 %值，在PC0 %值達(dá)到15 %時停止反應(yīng)，即 制得A組分。
[0032] (2)B組分的制備：將39kg端羥基聚丁二烯（羥值為60mgK0H/g)、29kg蓖麻油（羥值 為170mgK0H/g)、2kgl ,4-丁二醇和129kg氫氧化錯加入反應(yīng)爸中并于110°C下真空攪拌2h， 再降溫至60°C，加入0.5kg消泡劑、0.01kg催化劑、0.5kg抗氧劑攪拌均勻即制得B組分。 [0033] (3)將A、B組分按重量比為25:100的比例稱量、攪拌、脫泡后，澆筑于經(jīng)干燥處理過 的電子器件中，再于25 °C固化7天或于60 °C固化24h。
[0034] 實施例4
[0035] (1從組分的制備:將158聚丙二醇(1^ = 2000)、10.58~少-二（2-羥乙基)氨甲基膦 酸二甲酯(羥值為480mgK0H/g)加入到反應(yīng)器中并于120°C下真空脫水2h，再降溫至65°C，加 入40g4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯、10g多亞甲基多苯基多異氰酸酯并在30min內(nèi)逐漸升溫 至75 °C反應(yīng)，反應(yīng)過程中通氮氣保護(hù)，并測試PC0 %值，在PC0 %值達(dá)到14 %時停止反應(yīng)，即 制得A組分。
[0036] (2)B組分的制備:將17.2kg端羥基聚丁二烯(羥值為60mgK0H/g)、39.7kg聚丙二醇 (1^=2000)、3.11^三羥甲基丙烷和1391^硅微粉加入反應(yīng)釜中并于110°(：下真空攪拌211，再 降溫至50°C，加入0.5kg消泡劑、0.01kg催化劑、0.5kg抗氧劑攪拌均勻即制得B組分。
[0037] (3)將A、B組分按重量比為20:100的比例稱量、攪拌、脫泡后，澆筑于經(jīng)干燥處理過 的電子器件中，再于25 °C固化7天或于60 °C固化24h。
[0038]上述實施例1~4所得產(chǎn)品的性能如表1所示。
[0039] 表1各實施例性能對比
[0040]
[0042] 從上表可以看出，實施例1~4所制得的聚氨酯彈性體都具有較高的力學(xué)性能和導(dǎo) 熱性能，同時由于本發(fā)明無外加增塑劑和非反應(yīng)型液體阻燃劑，這就使得該發(fā)明制備的聚 氨酯灌封膠具有較高的阻燃性能和電性能。
[0043] 盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公 開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組 成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外， 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【主權(quán)項】
1. 一種MDI基聚氨酯電子灌封膠，其特征在于該電子灌封膠由A、B兩種組分組成;其中， A組分由按重量份計的50~60份的異氰酸酯、15~20份的低聚物多元醇和9~30份的反應(yīng)型 液體阻燃劑制成;B組分由按重量份計的55~100份低聚物多元醇、1.0~3.5份交聯(lián)擴(kuò)鏈劑、 0.01~0.1份催化劑、105~140份填料、0.5~1份消泡劑和0.5~1份抗氧劑制成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MDI基聚氨酯電子灌封膠，其特征在于所述異氰酸酯為MDI、碳 化二亞胺改性MDI、PAPI中的一種或任意幾種的混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MDI基聚氨酯電子灌封膠，其特征在于A、B組分中所述低聚物 多元醇為羥基官能度多2、分子量為600~5000的端羥基聚丁二烯、聚環(huán)氧丙烯多元醇、蓖麻 油多元醇中的一種或任意幾種的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MDI基聚氨酯電子灌封膠，其特征在于所述反應(yīng)型液體阻燃劑 是羥基官能度為1~2的磷酸酯類阻燃劑;所述填料為氧化鋁、氫氧化鋁或硅微粉，填料的平 均粒徑在1~50um的范圍內(nèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的MDI基聚氨酯電子灌封膠，其特征在于所述反應(yīng)型液體阻燃劑 為三（一縮二丙二醇）亞磷酸酯、N，N-二（2-羥基乙基）氨甲基膦酸二乙酯、N，N-二（2-羥乙 基)氨甲基膦酸二甲酯、端羥基聚磷酸酯。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MDI基聚氨酯電子灌封膠，其特征在于所述交聯(lián)擴(kuò)鏈劑為丙二 醇、1，4-丁二醇或三羥甲基丙烷。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MDI基聚氨酯電子灌封膠，其特征在于所述催化劑為三乙胺、 三亞乙基二胺、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、異辛酸鋅或異辛酸鉛。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MDI基聚氨酯電子灌封膠，其特征在于所述消泡劑為改性硅氧 烷、丙烯酸酯共聚物或非硅酮高分子聚合物;所述抗氧劑為2,6_二叔丁基-4-甲基苯酚、亞 磷酸三(壬基苯酯)或酚噻嗪。9. 如權(quán)利要求1~8任意一項所述的MDI基聚氨酯電子灌封膠的制備方法，其特征在于 它采用半預(yù)聚法，包括以下步驟： A組分的制備 按比例稱取A組分原料，將低聚物多元醇和反應(yīng)型液體阻燃劑于110~120°C下真空脫 水2~3h，再降溫至60~70°C，加入異氰酸酯并在30min內(nèi)逐漸升溫至75~85°C反應(yīng)，反應(yīng)過 程中通氮氣保護(hù)，并測試NCO%值，在NCO%值達(dá)到設(shè)定值時，停止反應(yīng)即得A組分;所述設(shè)定 值在10%~15%范圍內(nèi)； B組分的制備 按比例稱取B組分原料，將低聚物多元醇、交聯(lián)擴(kuò)鏈劑、填料加入反應(yīng)釜中并于110~ 120°C下真空攪拌2h，再降溫至50~80°C，加入消泡劑、催化劑和抗氧劑，攪拌均勻即得B組 分。10. 如權(quán)利要求1~8任意一項所述的MDI基聚氨酯電子灌封膠的應(yīng)用方法，其特征在于 所述A組分和B組分按照質(zhì)量比20~25:100混合后攪拌、脫泡，澆注于經(jīng)干燥處理過的電子 器件中，再于25°C固化7天或者于60°C固化24h，即完成電子器件的灌封。
【文檔編號】C09J11/04GK105885767SQ201610481675
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】黃金, 陸南平
【申請人】綿陽惠利電子材料有限公司