户外像素管软质灌注胶的研制与应用 
    梁平辉 
    (常熟佳发化学有限责任公司,江苏常熟215533) 
    摘要:采用脂环族环氧树脂、柔韧性环氧树脂、改性脂环胺类固化剂为主要原料,研制出户外像素管灌注软胶,产品具有 紫外线辐照、耐冷热冲击、粘接性好等特点。介绍其制备方法、性能及用。 
    关键词:脂环族;环氧树脂;像素管;灌封胶 
    中图分类号:TQ 436·6　文献标识码:B　文章编号:1001-0017(2003)06-0312-03 
    前　言 
    近年来,随着国家经济建设的飞速发展,户外电 子显示屏的需求量急剧增加。如今,当你无论是飞 驰在高速公路还是驻足在车站码头,或是留连往返 于城市街区,都可看到电子显示屏那熟悉的身影。 她,带给您亲切的问候,提醒您注意安全,传递您各 种有用的信息,成为我们生活中一道亮丽的风景线。 作为显示屏的发光器件-像素管,是由多个发光二 极管(LED)组合装配于塑料壳中,再以绝缘胶封装 的发光模块。
    由于像素管一般工作在户外环境,需 要耐受严寒与酷暑,长期日晒与雨淋,因此对封装胶 的要求比较苛刻,要求灌胶对LED发光管(通常用 环氧树脂封装)与塑料壳体间具有良好粘接性,耐湿 热老化、耐冷热冲击、耐紫外线长期辐照,不粉化开 裂。否则,一旦出现裂纹,就可导致雨水渗漏,引起 短路,使像素管无法正常工作;考虑到一旦需要翻 修,胶层还应有柔软性,可以拆除。
    目前,这类灌注 胶生产厂主要有日本东芝、台湾力上、惠利等[1],使 用结果都有不尽人意之处。其所用材料有硅橡胶、 聚氨酯、环氧树脂等。但这些材料都有各自的不足, 硅橡胶虽有柔软性好、耐紫外线辐照的优点,但粘接 性差,在温度应力交变作用下,可导致结合面开裂渗 漏;聚氨酯虽柔软性好,但对湿气敏感,操作工艺性 差;环氧树脂具有优良的粘接性与耐腐蚀性,但普通 环氧固化物硬脆,不能满足要求,通常需加入增塑剂 使之变软以改善耐开裂性,可是,增塑剂的加入使固 化物强度降低,耐介质性变差[2];更重要的是,普通 环氧中存在苯环双键,导致耐紫外线能力差,长期工 作,可出现失光粉化龟裂[3]。针对像素管灌胶存在 的问题,采用我公司开发的新型环氧树脂与固化剂, 研制出一种全新的环氧灌封胶,满足了像素管灌胶 综合性能的各种要求。 
    1　实验部分 
    1·1　实验原料 
    脂环族环氧树脂JEw-0111,环氧值:0·55 mol/ 100g,粘度:380 mPa·s 25℃;JEw-0112,环氧值:0·53 mol/100g,粘度:850 mPa·s 25℃;JEw-0121环氧值: 0·45 mol/100g,粘度:4500 mPa·s 25℃;常熟佳发化 学有限责任公司生产。 柔韧性环氧树脂JEf-0212环氧值:0·41 mol/ 100g,粘度:1100 mPa·s 25℃;JEf-0240环氧值:0·30 mol/100g,粘度:6500 mPa·s 25℃;常熟佳发化学有 限责任公司生产。 
    改性芳香胺固化剂JH-0432胺值450活泼氢 当量95,粘度800-1500 mPa·s 25℃;JH-0431胺值 630活泼氢当量75,粘度500-800 mPa·s 25℃;常熟 佳发化学有限责任公司生产。 改性脂肪胺固化剂JH-0112,胺值610,活泼氢 当量73,粘度520 mPa·s 25℃;JH-0212胺值705活 泼氢当量71,粘度680 mPa·s 25℃;常熟佳发化学有 限责任公司生产。 改性脂环胺固化剂JH-0312胺值455活泼氢 当量100,粘度650 mPa·s 25℃;JH-0321胺值780 活泼氢当量69,粘度360 mPa·s 25℃;常熟佳发化学 有限责任公司生产。 高色素炭黑,美国卡博特公司 
    1·2　实验仪器 
    电动搅拌机机JB-50D　上海标本模型厂;橡 胶硬度测试仪LX-A　上海六菱仪器厂;三辊研磨 机　江苏东鹏机械厂;DSC热分析仪,美国PE公司。 
    1·3　试验方法 
    将高色素炭黑加入到脂环族环氧树脂中进行搅 拌分散,在三辊研磨机上进行研磨,制得色浆;将制 得色浆加到脂环族环氧树脂、柔韧性环氧树脂中,加 入适量流平剂、消泡剂,进行高速搅拌分散成为A 组分。将A组分与固化剂B组分按比例搅拌混合5 ~10 min,混合均匀后灌注于像素管,按规定的固化 条件进行固化。 
    2　实验结果与讨论 
    2·1　主体灌封材料环氧树脂A组分的选择 
    环氧树脂具有优异的粘接性与耐化学性,可用 多种固化剂固化,配方调节余地大。针对像素管所 要求的户外特性,选择分子结构中不含苯环的脂环 族环氧树脂可以满足其耐紫外线辐照的要求。固化 工艺性方面,由不饱和烃过氧化制得的环上带环氧 基的脂环族环氧树脂反应活性低,与胺类固化剂在 低温下难以反应,其高温固化物硬脆,也不能满足要 求。
    因此,选择脂环族缩水甘油醚(甘油酯)型环氧 树脂具有较好的反应活性,可实现低温固化[4]。为 达到柔软性与粘接要求,添加部分能参与交联网络 形成的柔韧性环氧树脂,这样既可保证灌注料的耐 紫外辐照性,又能满足其耐冷热冲击、耐化学腐蚀的 要求。三种脂环族环氧树脂比较,JEw-0111粘度 较低,有利于灌注消泡,但固化物延伸率低,加入部 分柔韧性环氧树脂使延伸率大幅度提高硬度降低, 符合软胶的要求。不同环氧树脂与改性脂环胺类固 化剂的固化物性能如表一,较理想的结果为配方4。 表1　不同环氧树脂与改性脂环胺类固化剂的固化物性能
 
    2·2　固化剂B组分的选择 
    根据灌封工艺要求,灌注胶配制后,要有一定的 可使用期,固化物表面光亮,无气泡·因此,要求灌 注胶粘度低,一方面可使灌胶顺利进行,另一方面, 有利于充分排泡。固化温度与时间,固化温度太低, 固化速度慢,有利于流平消泡,但生产效率低;固化 温度高,反应速度快,生产效率高,但温度太高,塑料 外壳易产生变形,且固化太快,易爆聚,不利消泡,表 面流平效果差;因此,选择固化温度在40~70℃,时 间在2~6 h较为合适。除固化速度外,作为户外使 用灌封胶,固化剂还应考虑其抗紫外线能力,显然, 芳香胺与酚醛改性胺类固化剂不能满足要求。此 外,对固化物表面,要求平整、光亮、无油面,一般脂 肪胺固化剂易于吸湿、表面易产xx白与油面现象, 因此,选择改性脂环胺固化剂较为理想。各种固化 剂使用效果的对比见表2。
 
    2·3　灌注与固化工艺 
    将待灌注LED发光管、线路板经表面处理、干 燥后装配于塑料外壳。将树脂A、固化剂B按计量 比搅拌混合均匀后,进行灌注,有条件{zh0}用真空、 机器灌注,也可用针筒手工灌注,为防止漏胶,可在 背面打少量底胶加温凝胶后再灌正面,灌好后,静置 15-30 min使其排泡,然后放进固化炉进行固化。 2·4　固化物性能 研制的灌注胶固化后进行了人工加速老化实 验、耐冷热冲击、及蒸煮实验,测试结果见表3。
 
    2·5　产品应用 
    研制的户外像素管软质灌注胶已投入大批量使 用,运用于华东、华南、华北、西南、东北等地高速公 路显示门架、城市街区、道路、车站信息标牌显示,经 过了三年多的运行考验,性能仍完好如初。除像素 管外,该胶还可用于户外使用及对冷热冲击性能要 求较高的电子元器件绝缘灌封、粘剂等方面。 
    3　结　论 
    采用以脂环族缩水甘油醚型环氧树脂、柔韧性 环氧树脂、改性脂环胺固化剂为主要成分的户外像 素管软质灌注胶具有良好灌注操作工艺性,固化物 具有良好耐紫外线辐照、耐冷热冲击性、对塑料壳体 与发光二极管均具有良好粘结性,xx可满足户外 像素管及其他户外电子元器件对绝缘灌注的要求。 
    参考文献:略