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CN109266010A - 液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物 - Google Patents

液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物 Download PDF

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Abstract

本发明属于加成型有机硅凝胶技术领域，具体涉及一种液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物。以重量份数计，包括以下组分：含氢聚硅氧烷A1‑10份；至少含有一个侧链Si‑H单元具有结构式为(CH3)2(CH2＝CH)SiO1/2封端的线性结构聚硅氧烷B 5‑90份；具有特定支化结构的乙烯基聚硅氧烷C 5‑90份；具有特定结构的环氧改性聚硅氧烷D 0.1‑5份；催化剂0.1‑0.5份；抑制剂0.01‑1.0份。本发明制备的硅凝胶组合物具有流动性好，室温短时间固化，无色透明，透光率高，耐黄变等特点，对不同基材表现出良好粘接效果，同时在低温条件下针入度变化小，具有良好的振动吸收性，可有效抵抗外部应力。

Description

液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物
技术领域
本发明属于加成型有机硅凝胶技术领域，具体涉及一种液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物。
背景技术
目前，随着液晶显示器技术的不断发展进步，触摸显示屏也正广泛应用于计算机、电视、手机及汽车等领域。而其中所用填充材料的可靠性对触摸屏的性能起到关键作用。传统的用于触摸屏填充的材料主要有不饱和聚酯类、丙烯酸树脂类、聚氨酯类及环氧树脂类等材料，而由于上述材料固化方式为紫外光固化，通常成本较高，工艺繁琐，且部分区域由于受光照不充分易出现固化不完全情况；同时，上述材料也存在耐低温性能差，易开裂、固化收缩率高及易黄变等缺点，在实际应用过程中会受限。
加成型有机硅凝胶具有反应过程无副产物、收缩率低、交联密度可调节和固化速度可控制等特点，不仅能起到防潮、耐辐照及耐候性作用，还具有优良的电气性能、化学稳定性及良好的光学性能等。但常规有机硅凝胶存在对不同基材的粘接效果普遍适用性差、粘性低及低温条件下(-55℃)针入值变化大等缺陷。目前该类产品的主要技术还主要掌握在Dow、瓦克、信越等跨国公司，国内成熟产品较少。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物。该硅凝胶组合物表现出良好的流动性、良好的柔软延展性和粘性及耐低温性能，在低温条件下(-55℃)针入值变化小；与触摸屏贴合所使用的不同基材(PMMA、PC、Al、玻璃等)粘接效果佳，透光率可达95％以上。
本发明所述的液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，以重量份数计，包括以下组分：
组分A为含氢聚硅氧烷，在每个分子中至少含有一个侧链Si-H单元，其结构符合通式Ⅰ：
其中，R1为甲基或氢基，R2为氢基，R3为甲基或氢基，m≥20，n≥1；
组分B为具有结构式为(CH3)2(CH2＝CH)SiO1/2封端的线性结构聚硅氧烷，其结构符合通式Ⅱ：
其中，R4和R5为乙烯基，x≥20；
组分C为具有特定支化结构的乙烯基聚硅氧烷，其结构符合通式Ⅲ：[(CH3)2R4SiO1/2]a[(CH3)3SiO1/2]b[(CH3)2SiO2/2]c[(CH3)SiO3/2]d[SiO4/2]e，其中，R4为乙烯基，a的摩尔百分比为0.6-1.2mol％，b的摩尔百分比为1.5-2.5mol％，c的摩尔百分比为85-95mol％，d的摩尔百分比为0-5mol％，e的摩尔百分比为0-5mol％；
组分D为具有特定结构的环氧改性聚硅氧烷，且在每个分子中包含至少一个乙烯基和烷氧基，其结构符合通式Ⅳ：(R1SiO1/2)a(PhR2SiO2/2)b(R3MeSiO2/2)c(R4SiO3/2)d(CH3O1/2)f，其中a+b+c+d+f＝1；所述分子结构式中R1为甲基或乙烯基，R2为甲基或苯基，R3为不饱和烷基，R4为甲基或苯基或环氧基团。
其中：
催化剂为铂-乙烯基硅氧烷络合物，其中铂金属的质量浓度为3000-5000ppm。
抑制剂为3-甲基-1-丁炔-3-醇、1-乙炔基环己醇或四乙烯基环四硅氧烷中的一种或多种。
组分A为符合结构通式Ⅰ的含氢聚硅氧烷，在25℃条件下的粘度≥10mPa·s，优选的，粘度范围为10-1000mPa·s。
组分B为符合结构通式Ⅱ的线性结构聚硅氧烷，在25℃条件下的粘度≥100mPa·s，优选的，粘度范围为1000-100000mPa·s。
组分C为符合结构通式Ⅲ，具有特定支化结构的乙烯基聚硅氧烷，在25℃条件下的粘度≥800mPa·s，优选的，粘度范围为1000-10000mPa·s。
组分D为符合结构通式Ⅳ，具有特定结构的环氧改性聚硅氧烷；起粘接促进作用，在25℃条件下的粘度≥200mPa·s，优选的，粘度范围为500-1000mPa·s。
催化剂铂-乙烯基硅氧烷络合物的用量需满足固化速度要求，优选的，铂-乙烯基硅氧烷络合物用量占组分A、B、C和D总量的5-20ppm。
抑制剂需满足操作时间的要求，优选的，抑制剂使用四乙烯基环四硅氧烷、3-甲基-1-丁炔-3-醇或1-乙炔基环己醇中的一种或两种。
耐低温透明硅凝胶组合物针入值范围为25-105，优选的，针入值范围为35-75。
透光率大于95％，用于液晶触摸屏填充。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，流动性好，施胶工艺可注入，亦可丝网印刷；可实现在常温或中温条件下短时间固化；固化后具有良好的柔软延展性和粘性，在低温条件下(-55℃)针入值变化小，能有效抵抗外界应力不开裂；与触摸屏贴合所使用的不同基材(PMMA、PC、Al、玻璃等)粘接效果佳，不发生剥离现象；同时透光率高，可达95％以上。
(2)本发明所述液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，原料易得，价格低廉，生产工艺简单可控，适合工业化大规模生产。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式在实际应用中不局限于此。
有机硅凝胶组合物的制备方法为：
本发明的组合物能够通过常规的混合设备来混合上述各组分来制备。如果需要，任选的组分可以与任一部分混合。本发明的组合物可以在典型的环境温度0-30℃范围内或者加热温度40-60℃范围内混合制备；而固化条件可在典型环境温度0-30℃范围或者加热温度40-180℃范围下固化，以上温度范围取决于预期的应用。
实施例1
90质量份具有粘度为1000mPa·s的三甲基硅氧烷、二甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅氧烷、甲基硅氧烷的共聚物，由下面所示的平均组成式(Ⅲ)表示[(CH3)2(CH2＝CH2)SiO1/2]0.8[(CH3)3SiO1/2]1.5[(CH3)2SiO2/2]94.7[(CH3)SiO3/2]3；
7.5质量份具有粘度为50mPa·s的两个分子链末端均由二甲基氢硅氧烷基团封端的聚二甲基甲基氢硅氧烷；
0.15质量份铂金属浓度为5000ppm的铂-乙烯基硅氧烷络合物；
0.02质量份四乙烯基环四硅氧烷；
0.5质量份具有粘度为500mPa·s的增粘剂，由下面所示的平均组成式(Ⅳ)表示：
[(CH3)2SiO1/2]0.15[CH3(C6H5)SiO2/2]0.2(CH3(CH2＝CH)SiO2/2)0.15(EpSiO3/2)0.15(CH3O1/2)0.35；
将上述组分均匀混合在一起，得组合物1，其中硅原子-键接的氢原子/硅原子-键接的乙烯基的比例(简称为Si-H/Si-Vi)是0.65。组合物80℃固化60min后，放置在室温25℃条件下15min得到针入值为65的硅凝胶；将上述硅凝胶放置于-55℃冷冻柜中存储一小时后，测得针入值为59。
实施例2
90质量份具有粘度为1000mPa·s的三甲基硅氧烷、二甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅氧烷、甲基硅氧烷的共聚物，由下面所示的平均组成式(Ⅲ)表示[(CH3)2(CH2＝CH2)SiO1/2]0.8[(CH3)3SiO1/2]1.5[(CH3)2SiO2/2]94.7[(CH3)SiO3/2]3；
10质量份具有粘度为100mPa·s的两个分子链末端均由二甲基氢硅氧烷基团封端的聚二甲基甲基氢硅氧烷；
0.17质量份铂金属浓度为5000ppm的铂-乙烯基硅氧烷络合物；
0.03质量份四乙烯基环四硅氧烷；
0.5质量份具有粘度为500mPa·s的增粘剂，由下面所示的平均组成式(Ⅳ)表示：
[(CH3)2SiO1/2]0.15[CH3(C6H5)SiO2/2]0.2(CH3(CH2＝CH)SiO2/2)0.15(EpSiO3/2)0.15(CH3O1/2)0.35；
将上述组分均匀混合在一起，得组合物2，其中硅原子-键接的氢原子/硅原子-键接的乙烯基的比例(简称为Si-H/Si-Vi)是0.69。组合物80℃固化60min后，放置在室温25℃条件下15min得到针入值为55的硅凝胶；将上述硅凝胶放置于-55℃冷冻柜中存储一小时后，测得针入值为50。
实施例3
90质量份具有粘度为1000mPa·s的三甲基硅氧烷、二甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅氧烷、甲基硅氧烷的共聚物，由下面所示的平均组成式(Ⅲ)表示[(CH3)2(CH2＝CH2)SiO1/2]0.8[(CH3)3SiO1/2]1.5[(CH3)2SiO2/2]94.7[(CH3)SiO3/2]3；
5质量份具有粘度为50mPa·s的两个分子链末端均由二甲基氢硅氧烷基团封端的聚二甲基甲基氢硅氧烷；
0.15质量份铂金属浓度为5000ppm的铂-乙烯基硅氧烷络合物；
0.02质量份四乙烯基环四硅氧烷；
0.5质量份具有粘度为500mPa·s的增粘剂，由下面所示的平均组成式(Ⅳ)表示：
[(CH3)2SiO1/2]0.15[CH3(C6H5)SiO2/2]0.2(CH3(CH2＝CH)SiO2/2)0.15(EpSiO3/2)0.15(CH3O1/2)0.35；
将上述组分均匀混合在一起，得组合物1，其中硅原子-键接的氢原子/硅原子-键接的乙烯基的比例(简称为Si-H/Si-Vi)是0.60。组合物80℃固化60min后，放置在室温25℃条件下15min得到针入值为75的硅凝胶；将上述硅凝胶放置于-55℃冷冻柜中存储一小时后，测得针入值为70。
对比例1
100质量份具有粘度为2000mPa·s的两个分子链末端均由二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的聚二甲基硅氧烷，15.5质量份具有粘度为100mPa·s的两个分子链末端均由二甲基氢硅氧烷基团封端的聚二甲基甲基氢硅氧烷，0.15质量份铂金属浓度为5000ppm的铂-乙烯基硅氧烷络合物，0.02质量份四乙烯基环四硅氧烷，0.5质量份具有粘度为500mPa·s的增粘剂，由下面所示的平均组成式(Ⅳ)表示：
[(CH3)2SiO1/2]0.15[CH3(C6H5)SiO2/2]0.2(CH3(CH2＝CH)SiO2/2)0.15(EpSiO3/2)0.15(CH3O1/2)0.35；
将上述组分均匀混合在一起，得组合物1，其中硅原子-键接的氢原子/硅原子-键接的乙烯基的比例(简称为Si-H/Si-Vi)是0.75。组合物80℃固化60min后，放置在室温25℃条件下15min得到针入值为30的硅凝胶；将上述硅凝胶放置于-55℃冷冻柜中存储一小时后，测得针入值为20。
对比例2
100质量份具有粘度为2000mPa·s的两个分子链末端均由二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的聚二甲基硅氧烷，9.5质量份具有粘度为100mPa·s的两个分子链末端均由二甲基氢硅氧烷基团封端的聚二甲基甲基氢硅氧烷，0.15质量份铂金属浓度为5000ppm的铂-乙烯基硅氧烷络合物，0.02质量份四乙烯基环四硅氧烷，0.5质量份具有粘度为500mPa·s的增粘剂，由下面所示的平均组成式(Ⅳ)表示：
[(CH3)2SiO1/2]0.15[CH3(C6H5)SiO2/2]0.2(CH3(CH2＝CH)SiO2/2)0.15(EpSiO3/2)0.15(CH3O1/2)0.35；
将上述组分均匀混合在一起，得组合物1，其中硅原子-键接的氢原子/硅原子-键接的乙烯基的比例(简称为Si-H/Si-Vi)是0.60。组合物80℃固化60min后，放置在室温25℃条件下15min得到针入值为80的硅凝胶；将上述硅凝胶放置于-55℃冷冻柜中存储一小时后，测得针入值为50。
表1硅凝胶性能测试对比
通过表1可知，本发明实施例1-3硅凝胶较对比例1-2针入值在低温条件下变化小，透光率高，对不同基材有良好的粘接效果，同时具有优良的长期可靠性。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，其特征在于：以重量份数计，包括以下组分：
组分A为含氢聚硅氧烷，在每个分子中至少含有一个侧链Si-H单元，其结构符合通式Ⅰ：
其中，R1为甲基或氢基，R2为氢基，R3为甲基或氢基，m≥20，n≥1；
组分B为具有结构式为(CH3)2(CH2＝CH)SiO1/2封端的线性结构聚硅氧烷，其结构符合通式Ⅱ：
其中，R4和R5为乙烯基，x≥20；
组分C为具有特定支化结构的乙烯基聚硅氧烷，其结构符合通式Ⅲ：[(CH3)2R4SiO1/2]a[(CH3)3SiO1/2]b[(CH3)2SiO2/2]c[(CH3)SiO3/2]d[SiO4/2]e，其中，R4为乙烯基，a的摩尔百分比为0.6-1.2mol％，b的摩尔百分比为1.5-2.5mol％，c的摩尔百分比为85-95mol％，d的摩尔百分比为0-5mol％，e的摩尔百分比为0-5mol％；
组分D为具有特定结构的环氧改性聚硅氧烷，且在每个分子中包含至少一个乙烯基和烷氧基，其结构符合通式Ⅳ：(R1SiO1/2)a(PhR2SiO2/2)b(R3MeSiO2/2)c(R4SiO3/2)d(CH3O1/2)f，其中a+b+c+d+f＝1；所述分子结构式中R1为甲基或乙烯基，R2为甲基或苯基，R3为不饱和烷基，R4为甲基或苯基或环氧基团。
2.根据权利要求1所述的液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，其特征在于：催化剂为铂-乙烯基硅氧烷络合物，其中铂金属的质量浓度为3000-5000ppm。
3.根据权利要求1所述的液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，其特征在于：抑制剂为3-甲基-1-丁炔-3-醇、1-乙炔基环己醇或四乙烯基环四硅氧烷中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，其特征在于：组分A为符合结构通式Ⅰ的含氢聚硅氧烷，在25℃条件下的粘度≥10mPa·s。
5.根据权利要求1所述的液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，其特征在于：组分B为符合结构通式Ⅱ的线性结构聚硅氧烷，在25℃条件下的粘度≥100mPa·s。
6.根据权利要求1所述的液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，其特征在于：组分C为符合结构通式Ⅲ，具有特定支化结构的乙烯基聚硅氧烷，在25℃条件下的粘度≥800mPa·s。
7.根据权利要求1所述的液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，其特征在于：组分D为符合结构通式Ⅳ，具有特定结构的环氧改性聚硅氧烷，在25℃条件下的粘度≥200mPa·s。
8.根据权利要求1所述的液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，其特征在于：催化剂铂-乙烯基硅氧烷络合物的用量需满足固化速度要求；抑制剂需满足操作时间的要求。
9.根据权利要求1所述的液晶触摸屏填充用耐低温透明硅凝胶组合物，其特征在于：耐低温透明硅凝胶组合物针入值范围为25-105；透光率大于95％，用于液晶触摸屏填充。
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