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CN106497505A - 一种可重工贴合用的紫外光固化液体光学硅胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种可重工贴合用的紫外光固化液体光学硅胶及其制备方法和应用 Download PDF

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CN106497505A
CN106497505A CN201610843780.5A CN201610843780A CN106497505A CN 106497505 A CN106497505 A CN 106497505A CN 201610843780 A CN201610843780 A CN 201610843780A CN 106497505 A CN106497505 A CN 106497505A
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CN
China
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methyl
silica gel
optics
phenyl
modified polyorganosiloxane
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Application number
CN201610843780.5A
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Inventor
周英杰
丁敬德
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CSI CHEMICAL Co Ltd
Original Assignee
CSI CHEMICAL Co Ltd
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Publication date
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    • C09J183/00—Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on derivatives of such polymers
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明属于胶黏剂制备技术领域，具体公开了一种可重工贴合用的紫外光固化液体光学硅胶，所述紫外光固化液体光学硅胶包括如下按重量份数计的组分组成：（甲基）丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷100份；MQ硅树脂0~90份；光引发剂 0.1~10份；偶联剂0.01~5份；稳定剂0.01~5份；阻聚剂 0.01~5份。本发明提供的液体光学硅胶，透光率高，收缩率小，黄变指数小，重工性能佳，使用在光学器件以及屏幕贴合时可重复操作，同时可有效控制材料报废率，大大降低企业生产成本，应用前景广泛。

Description

一种可重工贴合用的紫外光固化液体光学硅胶及其制备方法 和应用
技术领域
本发明属于胶黏剂制备技术领域，更具体地，涉及一种可重工贴合用的紫外光固化液体光学硅胶及其制备方法和应用。
背景技术
手机、平板、电脑、电视在人们日常工作、学习、生活中的比重越来越大，随着人们生活水平的提升，对这些电子设备的性能要求也逐渐提高，人们希望上述电子设备更轻薄、更便捷，显示效果更稳定、更清晰。在这种市场需求下，一种全贴合技术应运而生，而决定这项技术成败的关键是贴合用胶黏剂的选择和使用。
液体光学胶(LOCA胶)是一种用于透明光学器件粘接的、具备一定流动性的特种胶粘剂，它有别于传统的光学胶带(OCA胶)，前者在使用中可以有效避免OCA胶所出现的成本高、效率低、产品厚重、显示效果不佳等问题。目前，LOCA胶主要应用在光学玻璃、触摸屏、显示器组装、镜头组装及其他相关电子光学材料的全贴合方面。
现有LOCA胶产品众多，按照材料可分为有机硅、丙烯酸型树脂及不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂等几大体系，而市场现有产品中能同时满足透光率高、固化速率快、重工性能佳、断裂伸长率大、气味小、耐黄变老化、内应力和弹性模量低的并不多，因此顺应市场需求急需开发能够同时满足上述性能的产品。
发明内容
本发明的目的在于根据现有全贴合胶黏剂中光固化活性低、内应力收缩率、耐黄变等性能上的不足，提供了一种可重工贴合用的紫外光固化液体光学硅胶。
本发明的另一目的在于提供上述液体光学硅胶的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述液体光学硅胶的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种可重工贴合用的紫外光固化液体光学硅胶，所述紫外光固化液体光学硅胶包括如下按重量份数计的组分组成：
所述(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的结构式如式(I)如下所示：
其中，R为甲基丙烯酰氧丙基或丙烯酰氧丙基，R1、R2和R3彼此独立，分别为H原子或1～12个C原子的直链、支链、环状烷烃基；R4为羟基或1～6个C原子的烷氧基、烃基，R5为1～6个C原子的直链或环状的亚烷烃基，l为50～5000中的整数，m为1～150中的整数，n为0～100中的整数。
所述(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷包括低粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷和高粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷；
所述低粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的粘度小于5000cp；
所述高粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的粘度大于10000cp。
优选地，所述低粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的粘度为500～5000cp；
所述高粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的粘度为10000～25000cp。
紫外光(UV)固化胶黏剂是一种利用UV引发聚合而被广泛应用的一类胶黏剂，具有高效、经济、环保、节能等特性。将具有紫外光固化活性的基团引入有机硅体系中制备LOCA胶，使其不仅具有高效的光固化活性，还具备有低气味、低内应力、低收缩率、耐黄变老化等特性，本发明另外通过优化链段聚合度及体系交联密度调控产品的重工性能，这样在保证生产高效节能和产品稳定卓越的同时，还有效减少昂贵光学器件的报废率，大大降低生产成本。
优选地，所述低粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷和高粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的混合重量比为(15～60)：(40～85)。
优选地，所述MQ硅树脂结构如下所示[(CH3)3SiO1/2]a[(CH3)(3-d)R6 dSiO1/2]b[SiO2]c，其中R6为1～6个C原子的烃基，a＞0，b＞0，c＞0，0≤d<3，(a+b)/(a+b+c)＝0.4～1.5。
优选地，所述光引发剂为自由基型光引发剂，所述自由基型光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、安息香二甲醚、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、苯甲酰甲酸甲酯、2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛、2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮中的一种或几种。
优选地，所述偶联剂包括γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的一种或几种。
优选地，所述稳定剂包括1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯乙基)-苯酚、3-[3-(2-H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸-聚乙二醇300酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的一种或几种。
优选地，所述阻聚剂包括对苯二酚、甲基对苯二酚、对羟基苯甲醚、对叔丁基邻苯二酚、4,4′-二羟基联苯、二苯胺、甲基苯胺、2,5-二叔戊基对苯二酚、对苯二胺、β-萘胺、N-亚硝基二苯胺、吩噻嗪、硝基苯、对甲基苯胺的一种或几种。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明提供的液体光学硅胶，透光率高，收缩率小，黄变指数小，重工性能佳，是一种具备低气味、低内应力、低弹性模量和耐黄变老化且可快速实现固化的重工LOCA胶，在光学器件以及屏幕贴合时可重复操作，同时可有效控制材料报废率，大大降低企业生产成本，在全贴合胶黏剂材料中具备极大的应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
所述(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的制备方法，其中，通过控制封端剂加入量调节聚合度，制备出不同粘度的产品：
1.在反应釜中加入浓氨水、水，升温至70℃-90℃，机械搅拌，温度稳定后依次加入(甲基)丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷20g-130g和二甲基二甲氧基硅烷100g，加入完毕后继续反应3-5小时；
2.停止反应，冷却至室温，水洗油相至中性；
3.在反应釜中加入上述油相15g-110g、二甲基环硅氧烷50g-600g、六甲基二硅氧烷或二乙烯基四甲基二硅氧烷等封端剂0.1g-45g、氢氧化钾0.1g-25g，机械搅拌，升温至80-130℃，反应3-5小时；
4.停止反应，水洗至中性，过滤，减压脱低，收集产品。
实施例1
按照重量份取以下各组分：
甲基丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷(制备方法参照前述方法)：500cp聚硅氧烷30份、25000cp聚硅氧烷70份，其结构式如下所示：
其中，R为甲基丙烯酰氧丙基，l为50～5000中的整数，m为1～150中的整数；
MQ硅树脂：市售甲基封端MQ硅树脂28份；
光引发剂：2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮0.15份；
偶联剂：甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷0.2份、甲基三甲氧基硅烷0.1份；
稳定剂：1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯0.1份
阻聚剂：对苯二酚0.2份；
步骤1：将30份500cp聚硅氧烷、70份25000cp聚硅氧烷、28份甲基MQ硅树脂、0.2份对苯二酚加入行星搅拌机，物料升温至80℃，充分搅拌，使甲基MQ硅树脂与其他组分混合均匀；
步骤2：按照质量份加入0.15份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、0.2份甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、0.1份甲基三甲氧基硅烷、0.1份1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯，避光，室温，保持-0.099MPa真空度，充分搅拌，避光收料。
实施例2
按照重量份取以下各组分：
甲基丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷：3000cp聚硅氧烷40份、18000cp聚硅氧烷60份，其结构式如下所示：
其中，R为甲基丙烯酰氧丙基，l为50～5000中的整数，m为1～150中的整数；
MQ硅树脂：市售乙烯基MQ硅树脂20份；
光引发剂：2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮0.20份、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦0.1份；
偶联剂：烯丙基三甲氧基硅烷0.1份、γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷0.05份；
阻聚剂：对羟基苯甲醚0.06份；
步骤1：将40份3000cp聚硅氧烷、60份18000cp聚硅氧烷、20份乙烯基MQ硅树脂、0.06份对羟基苯甲醚加入行星搅拌机，物料升温至75℃，充分搅拌，使乙烯基MQ硅树脂与其他组分混合均匀；
步骤2：按照质量份加入0.20份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、0.1份二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、0.1份烯丙基三甲氧基硅烷、0.05份γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷，避光，室温，保持-0.099MPa真空度，充分搅拌，避光收料。
实施例3
按照重量份取以下各组分：
甲基丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷：2500cp聚硅氧烷55份、11000cp聚硅氧烷45份，其结构式如下所示：
其中，R为甲基丙烯酰氧丙基，l为50～5000中的整数，m为1～150中的整数；
光引发剂：2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮0.6份；
偶联剂：γ-巯丙基三甲氧基硅烷0.35份；
稳定剂：双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯0.025份；
阻聚剂：甲基对苯二酚0.4份；
步骤1：将55份2500cp聚硅氧烷、45份11000cp聚硅氧烷、0.4份甲基对苯二酚加入行星搅拌机,物料升温至75℃，充分搅拌，使物料混合均匀；
步骤2：按照质量份加入0.6份2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、0.025份双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，避光，室温，保持-0.099MPa真空度，充分搅拌，避光收料。
实施例4
按照重量份取以下各组分：
甲基丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷：1500cp聚硅氧烷20份、20000cp聚硅氧烷80份，其结构式如下所示：
其中，R为甲基丙烯酰氧丙基，l为50～5000中的整数，m为1～150中的整数；
MQ硅树脂：市售甲基MQ硅树脂15份；
光引发剂：安息香二甲醚0.1份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮0.25份；
偶联剂：甲基三乙氧基硅烷0.15份；
稳定剂：1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯0.03份；
阻聚剂：对苯二酚0.1份；
步骤1：将20份1500cp聚硅氧烷、80份20000cp聚硅氧烷、15份甲基MQ硅树脂、0.1份对苯二酚加入行星搅拌机，物料升温至70℃，充分搅拌，使甲基MQ硅树脂与其他组分混合均匀；
步骤2：按照质量份加入0.15份甲基三甲氧基硅烷、0.1份安息香二甲醚、0.25份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、0.03份1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯，避光，室温，保持-0.099MPa真空度，充分搅拌，避光收料。
实施例5
按照重量份取以下各组分：
甲基丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷：5000cp聚硅氧烷35份、15000cp聚硅氧烷65份，其结构式如下所示：
其中，R为甲基丙烯酰氧丙基，l为50～5000中的整数，m为1～150中的整数；
MQ硅树脂：市售甲基MQ硅树脂30份；
光引发剂：安息香二甲醚0.25份、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮0.15份；
偶联剂：γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷0.15份；
稳定剂：1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯0.05份；
阻聚剂：甲基对苯二酚0.1份；
步骤1：将35份5000cp聚硅氧烷、65份15000cp聚硅氧烷、30份甲基MQ硅树脂、0.1份甲基对苯二酚加入行星搅拌机，物料升温至80℃，充分搅拌，使甲基MQ硅树脂与其他组分混合均匀；
步骤2：按照质量份加入0.15份γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、0.25份安息香二甲醚、0.15份2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、0.05份1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯，避光，室温，保持-0.099MPa真空度，充分搅拌，避光收料。
对比例1：制备方法同实施例1，不同的是500cp聚硅氧烷70份、25000cp聚硅氧烷30份。
对比例2：制备方法同实施例1，不同的是3000cp聚硅氧烷80份、18000cp聚硅氧烷20份。
通过现有检测手段对上述实施例进行性能检测，其中，重工性能检测为：将实施例和对比例制备的产品在不同基材玻璃上进行撕膜操作，基材玻璃分别为ITO玻璃、普通玻璃和载玻片，检测结果如表1所示：
表1
注：可重工表示可完整撕下玻璃上的LOCA胶。
从表1中实施例和对比例数据来看，在不同粘度且恰当比例的甲基丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷调控下，能够获得合适的链段聚合度及体系交联密度，产品的重工性能好，且同时具备较低硬度，较好的透光率、收缩率和黄变性能。

Claims (10)

1.一种可重工贴合用的紫外光固化液体光学硅胶，其特征在于，所述紫外光固化液体光学硅胶包括如下按重量份数计的组分组成：
所述(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的结构式如式(I)如下所示：
其中，R为甲基丙烯酰氧丙基或丙烯酰氧丙基，R1、R2和R3彼此独立，分别为H原子或1～12个C原子的直链、支链、环状烷烃基；R4为羟基或1～6个C原子的烷氧基、烃基，R5为1～6个C原子的直链或环状的亚烷烃基，l为50～5000中的整数，m为1～150中的整数，n为0～100中的整数；
所述(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷包括低粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷和高粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷；
所述低粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的粘度小于5000cp；
所述高粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的粘度大于10000cp。
2.根据权利要求1所述的液体光学硅胶，其特征在于，所述低粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的粘度为500～5000cp；
所述高粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的粘度为10000～25000cp。
3.根据权利要求1所述的液体光学硅胶，其特征在于，所述低粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷和高粘度的(甲基)丙烯酰氧丙基改性聚硅氧烷的混合重量比为(15～60)：(40～85)。
4.根据权利要求1所述的液体光学硅胶，其特征在于，所述MQ硅树脂结构如下所示[(CH3)3SiO1/2]a[(CH3)(3-d)R6 dSiO1/2]b[SiO2]c，其中R6为1～6个C原子的烃基，a＞0，b＞0，c＞0，0≤d<3，(a+b)/(a+b+c)＝0.4～1.5。
5.根据权利要求1所述的液体光学硅胶，其特征在于，所述光引发剂为自由基型光引发剂，所述自由基型光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、安息香二甲醚、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、苯甲酰甲酸甲酯、2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛、2-(4-甲基苄基)-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的液体光学硅胶，其特征在于，所述偶联剂包括γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的液体光学硅胶，其特征在于，所述稳定剂包括1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶)癸二酸酯、双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯乙基)-苯酚、3-[3-(2-H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸-聚乙二醇300酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的液体光学硅胶，其特征在于，所述阻聚剂包括对苯二酚、甲基对苯二酚、对羟基苯甲醚、对叔丁基邻苯二酚、4,4′-二羟基联苯、二苯胺、甲基苯胺、2,5-二叔戊基对苯二酚、对苯二胺、β-萘胺、N-亚硝基二苯胺、吩噻嗪、硝基苯、对甲基苯胺的一种或几种。
9.权利要求1至7任一所述的液体光学硅胶在全贴合领域中的应用。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述液体光学硅胶应用于光学和/或电子器件的全贴合。
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