一种LED软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶及其制备方法与流程

一种led软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶及其制备方法
技术领域
1.本发明属于双组份聚氨酯封装胶的制备领域，尤其涉及一种led软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶及其制备方法。


背景技术：

2.在当今社会中，led软灯条的使用非常普遍，国内国外市场出货量非常大。其使用用途非常广泛，用于装饰、照明等，同时使用环境也非常复杂，室内、室外、水下等都有涉及。而且为了迎合照明需求，灯珠功率越来越高，这也就导致了灯珠和灯板的发热量更大。为了提高软灯条的使用寿命，这就对封装胶提出了更高的要求。
3.目前行业内软灯条封装主要包括了环氧树脂、有机硅树脂和聚氨酯三种材料。其中环氧树脂粘接性好，但是存在容易黄变、低温脆性大的问题，严重影响使用，已经逐渐被淘汰。而有机硅树脂耐热性好、柔软，但是也存在明显弊端，就是对底板粘接性能较差，在户外使用时容易存在粘接不良、水汽进入，进而导致灯条的损坏，影响使用寿命。聚氨酯材料则兼具了以上两种的优势，粘接性能优异，同时较为柔软，但也存在一定问题，就是耐高温性能有所不足，热分解温度低，一般长期使用温度建议在100℃以下。
4.为了解决聚氨酯封装胶的耐热问题，市面上常用的方法是采用环氧、有机硅进行改性，或者是添加填料提高其耐热性能，但这都存在一定的缺陷问题。比如使用环氧树脂进行改性提高耐热性能，由于苯环结构的引入，所以一般黄变性能均会下降，同时引入环氧树脂后，也会引起固化后树脂脆性增大。而采用有机硅进行改性，则会对粘接性有一定的影响，而且如果添加量过大，还会导致树脂透明度下降，体系固化不透明。最常用的添加耐热填料的方式则不适合用在led软灯条封装中，因为软灯条封装均要求透明无色，高透光率，而加入填料会导致封装胶不透明，无法正常使用。


技术实现要素：

5.基于现有技术存在的问题，本发明的首要目的是提供一种led软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶，其具有耐黄变、透明、高耐热(起始热分解温度高，大于170℃)、同时高韧性(缠绕在直径0.5cm钢管上72小时不断裂)的特点，可以满足led软灯条越来越高发光功率的要求，提高其使用寿命，非常适合led软灯条的封装工艺。
6.本发明的另一目的是提供上述led软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶的制备方法。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种led软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶，按质量份数计，包含a、b两个组分，其中a组分包含：45-55份2官能度聚醚多元醇，5-10份增塑剂，35-45份异氰酸酯，0.1-0.5份抗氧剂，0.05-0.1份消泡剂；b组分包含：35-45份2官能度聚醚多元醇，5-10份扩链剂，25-35份3官能度聚醚多元醇，10-20份自制的改性树脂，0.1-0.5份抗氧剂，0.1-0.5
份抗黄变剂，0.05-0.1份消泡剂，0.1-0.3份催化剂。
9.其中自制的改性树脂，按照质量份数计，其组成包含：4.07-4.51份异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)，95.38-95.81份聚醚多元醇，0.1-0.2份三氟化硼乙醚；
10.所述自制的改性树脂，其中的聚醚多元醇为聚丙二醇，分子量2000；
11.所述的自制的改性树脂的制备方法，包含以下步骤：
12.步骤1：在反应釜中加入4.07-4.51份tgic、95.38-95.81份聚醚多元醇，搅拌升温至100-105℃。
13.步骤2：缓慢滴加0.1-0.2份三氟化硼乙醚，约15-20分钟滴加完毕，滴加过程中控制反应温度不超过105℃。滴加完毕后，搅拌反应2-2.5小时。
14.步骤3：降温至60-65℃，将以上制备的树脂进行洗涤，然后烘干，最后得到无色透明粘稠状液体，即为自制的改性树脂。
15.在所述的自制改性树脂的制备方法中，所述的洗涤是水洗3次，以除去残留的三氟化硼乙醚；所述的烘干是指在105-110℃烘干水分；
16.在所述的自制的改性树脂的制备方法中，所述的自制改性树脂，羟值约为52-55mgkoh/g；
17.所述的2官能度聚醚多元醇为po型聚醚，羟值54-115mgkoh/g，包括航锦jh-1020d、航锦jh-2020d的一种或多种，均购自航锦科技股份有限公司；
18.所述的增塑剂为己二酸二辛脂(doa)、环己烷-1,2-二甲酸二异壬酯(dinch)、乙酰柠檬酸三正丁酯(atbc)中的一种或多种；
19.所述的异氰酸酯为氢化苯基甲烷二异氰酸酯(h12mdi)；
20.所述的抗氧剂为1076和1010的一种或两种；
21.所述的消泡剂为byk-066n(购自德国毕克化学公司)；
22.所述的扩链剂为二甘醇(deg)、1,4-丁二醇(bdo)、三羟甲基甲烷(tmp)中的一种或多种；
23.所述的3官能度聚醚多元醇为eo、po共聚型聚醚，羟值26-58mgkoh/g，包括东大3050d(购自山东蓝星东大有限公司)、万华3128(购自万华化学集团股份有限公司)、万华3135(购自万华化学集团股份有限公司)的一种或多种；
24.所述的抗黄变剂为h120(购自东莞市博纳新材料科技有限公司)、770(购自东莞博纳新材料科技有限公司)的一种或两种；
25.所述的催化剂为有机稀土催化剂(pd，购自广州优润合成材料有限公司)。
26.上述的一种led软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶的制备方法，包含以下步骤：
27.a组分：
28.步骤1：在反应釜中加入2官能度聚醚多元醇，增塑剂，抗氧剂，消泡剂，升温至100-105℃，在真空度小于100pa下脱水2-2.5h，然后通入氮气泄压；
29.步骤2：降温至80-90℃加入异氰酸酯，搅拌反应2-3小时；
30.步骤3：降温至60-65℃出料包装，即为合成的封装胶a组分。
31.b组分：
32.步骤1：在反应釜中加入2官能度聚醚多元醇，扩链剂，3官能度聚醚多元醇，自制改
性树脂，抗氧剂，抗黄变剂，消泡剂，升温至100-105℃，在真空度小于100pa下脱水2-2.5h，然后通入氮气泄压；
33.步骤2：降温至60-65℃，加入催化剂，搅拌均匀，脱泡，出料包装，即为合成的封装胶b组分。
34.本发明的发明机理：
35.行业内目前主要采用的环氧改性、有机硅改性等方式提高聚氨酯材料的耐热性能，均会在led软灯条封装应用中存在一定的缺陷，比如黄变性能不足、脆性增大、透明性下降等。而为了提高封装胶的耐热性能，本发明中通过特殊的合成方法，自制了改性树脂，再通过该改性树脂合成聚氨酯封装胶，使得聚氨酯封装胶中创新性的引入了异氰尿酸酯杂环结构，该结构具有优异的耐热、耐候、耐光、耐化学稳定性的特点，同时具有极优异的机械性能，极大的提高了制备的聚氨酯封装胶的耐热性和韧性。
36.但是简单通过单独加入异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)或者三羟乙基异氰尿酸酯(theic)是无法制备出满足要求的高耐热高韧性聚氨酯封装胶的，因为tgic或者theic都是熔点极高的化合物，而且与聚醚不相容、直接固化交联度高脆性大。本发明采用独特的合成方法，先用长链段的聚醚与tgic反应，合成自制的改性树脂，再用该树脂制备双组份聚氨酯封装胶，可以将异氰尿酸酯杂环引入到树脂结构中，解决了体系的相容性和脆性的问题，同时极大提高了耐热性和韧性。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
38.(1)本发明采用自制的改性树脂制备双组份聚氨酯封装胶，制备出的封装胶具有透明、高耐热(起始热分解温度高，大于170℃)、高韧性(缠绕在直径0.5cm钢管上72小时不断裂)、耐黄变性能好的特点，非常适用于led软灯条的封装，同时还解决了传统聚氨酯封装胶韧性不足、通过加入环氧树脂等改性实现高耐热而引起的容易黄变并且发脆的问题、通过加入填料提高耐热则会引起体系不透明的问题。
39.(2)本发明通过自制的改性树脂，在聚氨酯封装胶中引入了高耐热的异氰尿酸酯杂环结构，从而极大提高了树脂的耐热性。同时通过长链的聚醚改性tgic，解决了该结构化合物脆性偏大的问题，在利用其高耐热性优点的同时，保证了其具有良好的柔韧性。最终合成出的双组份聚氨酯封装胶体系透明、耐黄变性能好、热稳定性优异、韧性极佳，非常适合应用于led软灯条的封装，可以满足led灯越来越大发光功率的需求、极大的提高led软灯条的使用寿命。
具体实施方式
40.下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。但所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
41.自制改性树脂的实施例
42.步骤1：在反应釜中加入4.35份tgic、95.55份聚醚多元醇(聚丙二醇，分子量2000)，搅拌升温至105℃。
43.步骤2：缓慢滴加0.1份三氟化硼乙醚，约15-20分钟滴加完毕，滴加过程中控制反应温度不超过105℃。滴加完毕后，搅拌反应2小时。
44.步骤3：降温至65℃，将以上制备的树脂水洗3次，除去残留的三氟化硼乙醚，然后110℃烘干水分，最后得到无色透明粘稠状液体，即为自制的改性树脂。
45.实施例1
46.一种led软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶的制备方法，步骤如下：
47.a组分：
48.(1)在反应釜中加入46份2官能度聚醚多元醇jh-1020d，10份增塑剂dinch，0.5份抗氧化剂1010，0.1份消泡剂byk-066n，升温至105℃，在真空度小于100pa下脱水2h，然后通入氮气泄压；
49.(2)降温至80-90℃加入43.4份异氰酸酯h12mdi，搅拌反应2.5小时；
50.(3)降温至60℃出料包装，即为合成的封装胶a组分。
51.b组分：
52.(1)在反应釜中加入44份2官能度聚醚多元醇jh-2020d，9份扩链剂bdo，33.7份3官能度聚醚多元醇万华3135，12份自制改性树脂，0.5份抗氧化剂1010，0.5份抗黄变剂770，0.1份消泡剂byk-066n，升温至105℃，在真空度小于100pa下脱水2h，然后通入氮气泄压；
53.(2)降温至60℃，加入0.2份催化剂pd，搅拌30分钟，脱泡30分钟，出料包装，即为合成的封装胶b组分。
54.实施例2
55.一种led软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶的制备方法，步骤如下：
56.a组分：
57.(1)在反应釜中加入46份2官能度聚醚多元醇jh-1020d，10份增塑剂dinch，0.5份抗氧化剂1010，0.1份byk-066n，升温至105℃，在真空度小于100pa下脱水2h，然后通入氮气泄压；
58.(2)降温至80-90℃加入43.4份h12mdi，搅拌反应2.5小时；
59.(3)降温至60℃出料包装，即为合成的封装胶a组分。
60.b组分：
61.(1)在反应釜中加入44.7份2官能度聚醚多元醇jh-1020d，6份扩链剂bdo，30份3官能度聚醚多元醇3050d，18份自制改性树脂，0.5份抗氧化剂1010，0.5份抗黄变剂h120，0.1份消泡剂byk-066n，升温至105℃，在真空度小于100pa下脱水2h，然后通入氮气泄压；
62.(2)降温至60℃，加入0.2份催化剂pd，搅拌30分钟，脱泡30分钟，出料包装，即为合成的封装胶b组分。
63.实施例3
64.一种led软灯条用耐黄变透明高耐热高韧性聚氨酯封装胶的制备方法，步骤如下：
65.a组分：
66.(1)在反应釜中加入54.63份2官能度聚醚多元醇jh-2020d，7份增塑剂atbc，0.3份抗氧剂1076，0.07份消泡剂byk-066n，升温至105℃，在真空度小于100pa下脱水2h，然后通入氮气泄压；
67.(2)降温至80-90℃加入38份异氰酸酯h12mdi，搅拌反应2.5小时；
68.(3)降温至60℃出料包装，即为合成的封装胶a组分。
69.b组分：
70.(1)在反应釜中加入34.08份2官能度聚醚多元醇jh-1020d，10份2官能度聚醚多元醇jh-2020d，7份扩链剂deg，33份3官能度聚醚多元醇万华3128，15份自制改性树脂，0.3份抗氧剂1076，0.3份抗黄变剂770，0.07份byk-066n，升温至105℃，在真空度小于100pa下脱水2h，然后通入氮气泄压；
71.(2)降温至60℃，加入0.25份催化剂pd，搅拌30分钟，脱泡30分钟，出料包装，即为合成的封装胶b组分。
72.对比例
73.不加入自制的改性树脂，直接制备双组份聚氨酯封装胶。
74.a组分：
75.(1)在反应釜中加入54.63份2官能度聚醚多元醇jh-2020d，7份增塑剂atbc，0.3份抗氧剂1076，0.07份byk-066n，升温至105℃，在真空度小于100pa下脱水2h，然后通入氮气泄压；
76.(2)降温至80-90℃加入38份异氰酸酯h12mdi，搅拌反应2.5小时；
77.(3)降温至60℃出料包装，即为合成的封装胶a组分。
78.b组分：
79.(1)在反应釜中加入34.08份2官能度聚醚多元醇jh-1020d，25份jh-2020d，7份扩链剂bdo，33份3官能度聚醚多元醇万华3135，0.3份抗氧剂1076，0.3份抗黄变剂770，0.07份byk-066n，升温至105℃，在真空度小于100pa下脱水2h，然后通入氮气泄压；
80.(2)降温至60℃，加入0.25份催化剂pd，搅拌30分钟，脱泡30分钟，出料包装，即为合成的封装胶b组分。
81.性能测试
82.将实施例1～3和对比例制备的聚氨酯封装胶按照a:b＝1：1混合后，常温固化72小时，然后测试硬度、取样进行热重分析(氮气气氛)。
83.将实施例1～3和对比例制备的聚氨酯封装胶按照a:b＝1：1混合后，在led软灯带上滴胶，常温固化72小时后，用紫外老化箱300w灯照，测试70℃/7d的黄变情况；滴好的灯条缠绕在直径0.5cm钢管上，对比放置72小时后的胶层是否有断裂。
84.表1为实施例1～3以及对比例的性能测试结果。
85.表1
[0086][0087]
从对比测试结果可以看出，加入自制改性树脂后合成的聚氨酯封装胶固化透明，黄变效果优异。由于通过特殊的合成方法引入了高耐热的异氰尿酸酯杂环，与不加入该自制改性树脂的配方相比，起始热分解温度有了极大的提高，由原来的120℃提高至高于170℃，并且韧性、硬度都明显优于不加入该树脂的配方。
[0088]
另外与市售的产品相比，黄变性能也能达到要求，热稳定性更好、同时韧性相比起来更佳，做好的软灯条缠绕在0.5cm钢管上72h不断裂。综合来说，本发明的高耐热高韧性聚氨酯封装胶应用在led软灯条封装上，具有更高的热稳定性，并且韧性极佳，能有效提高led软灯条的使用寿命。
[0089]
以上所述，只是本发明的部分具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，在没有做出创造性劳动前提下进行的变化或者替换，都属于本发明的保护范围。