一种超高速LED灯管粘接剂的制备方法与流程

一种超高速led灯管粘接剂的制备方法
技术领域
1.本发明涉及灯管粘接剂领域，具体涉及一种超高速led灯管粘接剂的制备方法。


背景技术：

2.led灯管也俗称光管、日光灯管，其光源采用led作为发光体。传统的日光灯管又称荧光灯，灯两端各有一灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有荧光粉，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使荧光粉发出可见光。led灯管有很多优点，一般用于普通照明，写字楼，商场，酒楼，学校，家庭，工厂等室内照明。
3.通常，led灯管包括有外壳和与外壳固定连接的灯头，其中，外壳主要有以下三种类型：1)铝型材 聚碳酸酯(pc塑料)灯罩；2)pc塑料管；3)玻璃管。现有技术中，灯头与pc塑料管或玻璃管之间一般通过硅酮密封胶来粘结固定。硅酮密封胶虽然粘接性强且耐候性好，但是对基材的粘接速度慢且粘接基材范围窄，特别是在低温条件下，粘接效果差、粘接速度慢的情况非常明显；此外，硅酮密封胶的导热性不足，不能将灯头上的热量尽快的传导出去，从而加快了灯头的老化速度。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种在低温条件也能够快速粘接且粘接效果好的超高速led灯管粘接剂的制备方法。
5.本发明的目的采用以下技术方案来实现：一种超高速led灯管粘接剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，按照重量份数称取端羟基聚二甲基硅氧烷和交联无机填料加入至混合搅拌机内，混合均匀之后进行脱泡处理，得到混合物a；步骤2，向混合物a中依次加入按量称取的交联剂和固化促进剂，抽真空后，再次混合处理，得到混合物b；步骤3，向混合物b中加入催化剂，再次抽真空，混合处理0.5~1h，得到led灯管粘接剂；其中，所述led灯管粘接剂的成分，按照重量份数计算，包括：100份端羟基聚二甲基硅氧烷、65~85份交联无机填料、10~22份交联剂、2~8份固化促进剂和0.1~0.5份催化剂。
6.优选地，所述步骤1中，混合的温度设置为150~180℃，混合的时间为0.4~0.6h。
7.优选地，所述步骤2中，再次混合处理的时间为0.5~1h。
8.优选地，所述步骤3中，混合处理的时间为0.5~1h。
9.优选地，所述交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、丙基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷中的一种。
10.优选地，所述交联无机填料是使用交联化合物对无机填料交联后得到，其中，无机填料包括硅微粉、石英粉、石墨粉、滑石粉中的至少一种。
11.优选地，所述固化促进剂为甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷中的一种。
12.优选地，所述催化剂为二月桂酸二辛基锡或二月桂酸二丁基锡。
13.优选地，所述交联无机填料的制备方法为：步骤a.使用4,4'-联苯二酚与3-溴-1-丙烯反应，制备得到联苯二烯丙基醚；步骤b.将联苯二烯丙基醚在加热条件下通过重排反应，制备得到联苯双酚化合物；步骤c.将联苯双酚化合物与三氟甲烷硫醇银混合反应，制备得到交联化合物；步骤d.将交联化合物与无机填料混合交联后，得到交联无机填料。
14.优选地，所述步骤a中，4,4'-联苯二酚与3-溴-1-丙烯的质量比为9.25~13.87:12.1。
15.优选地，所述步骤b中，加热条件的温度设置为200~220℃。
16.优选地，所述步骤c中，联苯双酚化合物与三氟甲烷硫醇银的质量比为10.2~13.5:21。
17.优选地，所述步骤d中，交联化合物与无机填料的质量比为1:2.4~6.8。
18.优选地，所述步骤a的反应过程具体为：称取4,4'-联苯二酚混合至乙醇中，充分搅拌后，置于回流冷凝装置中，升温至75~85℃，加入碳酸钾粉末，开启搅拌并持续搅拌至少1h后，使用滴液漏斗在不断搅拌的条件下逐滴加入3-溴-1-丙烯，滴加完成后，继续保温反应6~10h，离心收集沉淀，将沉淀依次使用乙醇和纯水洗涤至少三次，减压干燥，得到联苯二烯丙基醚；其中，4,4'-联苯二酚与乙醇的质量比为1:10~15，碳酸钾粉末与4,4'-联苯二酚的质量比为1.25~1.5:1。
19.优选地，所述步骤b的反应过程具体为：将联苯二烯丙基醚置于反应容器内，反应容器通入惰性气体作为保护气，将反应容器置于加热套中升温至160~180℃至完全熔融后，继续升温至200~220℃，保温处理1.5~3.5h后停止加热，待反应容器降至室温后，将反应液倒入烷烃类溶剂中重结晶，得到联苯双酚化合物。
20.优选地，所述步骤c的反应过程具体为：将联苯双酚化合物和甲苯混合至反应容器中，充分搅拌后，加入三氟甲烷硫醇银，再次充分搅拌后，通入惰性气体作为保护气，升温至80~90℃，保温搅拌0.5~1h后，加入偶氮二异丁腈，继续保温搅拌10~12h，冷却至室温后旋蒸除去溶剂，并将产物置于烷烃类溶剂中重结晶，得到交联化合物；其中，联苯双酚化合物和甲苯的质量比为1:6~10，偶氮二异丁腈与联苯双酚化合物的质量比为1.5~3:100。
21.优选地，所述步骤d的反应过程具体为：将交联化合物和甲苯混合，加入硅烷偶联剂，混合均匀后，再加入无机填料，超声处理1~3h后静置6~8h，减压除去溶剂后，得到交联无机填料；其中，交联化合物、硅烷偶联剂和甲苯的质量比为1:0.05~0.2:10~20。
22.优选地，所述无机填料为纳米级无机填料，粒径为200~500nm。
23.优选地，所述硅烷偶联剂包括异丁基三乙氧基硅、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。
24.本发明的有益效果为：1、本发明使用的led灯管粘接剂的成分是以常规的端羟基聚二甲基硅氧烷作为基料，添加了填料、交联剂、固化促进剂和催化剂，其中对填料成分进行改进，首先填料选用了纳米级别的颗粒，其次对填料的表面使用交联化合物进行交联改性，最终得到了一种交联无机填料，应用于本发明后，制备得到的led灯管粘接剂具有更好的粘结性，即使在低温状态下粘结速度也大幅度增强。
25.2、本发明制备的交联无机填料因成分中含有导热性较强的金属银，因此使最终制备得到的led灯管粘接剂在热导性方面也得到了提升，这样在应用时能够将灯头上的热量尽快的传导出去，从而减缓了灯头的老化速度。
26.3、导热硅酮胶的导热性能与导热填料粒子表面的易湿润程度密切相关，本发明所制备的交联无机填料在改性后表面活性增强，因此与其他有机成分的结合性也得到了增强，因此易湿润程度得到了增强，从而能够分散地更加均匀，改善了常规的无机填料与有机成分之间的结合性不好且容易团聚的缺陷。
具体实施方式
27.为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
28.硅酮密封胶是一种新型高分子密封材料，主要由端羟基聚二甲基硅氧烷为基础聚合物，辅以交联剂、偶联剂、催化剂及填料配制而成，具有优异的耐候性、耐高低温性、耐水性和电绝缘性能。但它的缺陷也很明显：容易变黄、导热性不足、固化速度较慢（特别是低温下）。
29.基于本发明所制备的led灯管粘接剂已通过实验证明取得了相应的效果，而为了便于理解，本发明对交联无机填料中的交联化合物制备过程进行分析，但该分析内容并不能够对本发明的保护内容造成任何限定，最终取得的效果还是以具体的实验结果为准：（a）首先使用4,4'-联苯二酚与3-溴-1-丙烯通过威廉姆森合成法(williamson ether synthesis)制备得到含有双醚类的物质联苯二烯丙基醚，（b）然后再利用克莱森重排反应(claisen rearrangement)对联苯二烯丙基醚进行重排，得到了邻位被含有双键的基团取代的联苯双酚化合物，（c）之后再通过巯基与烯烃基团的点击化学反应(clickchemistry)制备合成了交联化合物，具体过程如下所示：（a）（b）
（c）下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
30.实施例1一种超高速led灯管粘接剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，按照重量份数称取端羟基聚二甲基硅氧烷和交联无机填料加入至混合搅拌机内，在160℃混合0.5h之后进行脱泡处理，得到混合物a；步骤2，向混合物a中依次加入按量称取的交联剂和固化促进剂，抽真空后，再次混合处理0.8h，得到混合物b；步骤3，向混合物b中加入催化剂，再次抽真空，混合处理0.6h，得到led灯管粘接剂；其中，led灯管粘接剂的成分，按照重量份数计算，包括：100份端羟基聚二甲基硅氧烷、75份交联无机填料、18份甲基三丁酮肟基硅烷、5份甲基三乙酰氧基硅烷和0.3份二月桂酸二辛基锡。
31.交联无机填料是使用交联化合物对无机填料交联后得到，其中，无机填料包括质量比为3:2的硅微粉和石英粉的混合物。
32.交联无机填料的制备方法为：步骤a.称取4,4'-联苯二酚混合至乙醇中，充分搅拌后，置于回流冷凝装置中，升温至75~85℃，加入碳酸钾粉末，开启搅拌并持续搅拌至少1h后，使用滴液漏斗在不断搅拌的条件下逐滴加入3-溴-1-丙烯，滴加完成后，继续保温反应8h，离心收集沉淀，将沉淀依次使用乙醇和纯水洗涤至少三次，减压干燥，得到联苯二烯丙基醚；其中，4,4'-联苯二酚与3-溴-1-丙烯的质量比为11.32:12.1；4,4'-联苯二酚与乙醇的质量比为1:12，碳酸钾粉末与4,4'-联苯二酚的质量比为1.35:1；步骤b.将联苯二烯丙基醚置于反应容器内，反应容器通入惰性气体作为保护气，将反应容器置于加热套中升温至170℃至完全熔融后，继续升温至210℃，保温处理2.5h后停止加热，待反应容器降至室温后，将反应液倒入烷烃类溶剂中重结晶，得到联苯双酚化合物；步骤c.将联苯双酚化合物和甲苯混合至反应容器中，充分搅拌后，加入三氟甲烷硫醇银，再次充分搅拌后，通入惰性气体作为保护气，升温至80℃，保温搅拌1h后，加入偶氮
二异丁腈，继续保温搅拌11h，冷却至室温后旋蒸除去溶剂，并将产物置于烷烃类溶剂中重结晶，得到交联化合物；其中，联苯双酚化合物与三氟甲烷硫醇银的质量比为12.3:21；联苯双酚化合物和甲苯的质量比为1:6~10，偶氮二异丁腈与联苯双酚化合物的质量比为2:100；步骤d.将交联化合物和甲苯混合，加入异丁基三乙氧基硅，混合均匀后，再加入粒径为200~500nm的无机填料，超声处理2h后静置7h，减压除去溶剂后，得到交联无机填料；其中，交联化合物与无机填料的质量比为1:4.5，交联化合物、异丁基三乙氧基硅和甲苯的质量比为1:0.12:15。
33.实施例2一种超高速led灯管粘接剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，按照重量份数称取端羟基聚二甲基硅氧烷和交联无机填料加入至混合搅拌机内，在150℃混合0.4h之后进行脱泡处理，得到混合物a；步骤2，向混合物a中依次加入按量称取的交联剂和固化促进剂，抽真空后，再次混合处理0.5h，得到混合物b；步骤3，向混合物b中加入催化剂，再次抽真空，混合处理0.5h，得到led灯管粘接剂；其中，led灯管粘接剂的成分，按照重量份数计算，包括：100份端羟基聚二甲基硅氧烷、65份交联无机填料、10份丙基三丁酮肟基硅烷、2份乙基三乙酰氧基硅烷和0.1份二月桂酸二丁基锡。
34.交联无机填料是使用交联化合物对无机填料交联后得到，其中，无机填料包括质量比为3:1的硅微粉和石墨粉的混合物。
35.交联无机填料的制备方法为：步骤a.称取4,4'-联苯二酚混合至乙醇中，充分搅拌后，置于回流冷凝装置中，升温至75℃，加入碳酸钾粉末，开启搅拌并持续搅拌至少1h后，使用滴液漏斗在不断搅拌的条件下逐滴加入3-溴-1-丙烯，滴加完成后，继续保温反应6h，离心收集沉淀，将沉淀依次使用乙醇和纯水洗涤至少三次，减压干燥，得到联苯二烯丙基醚；其中，4,4'-联苯二酚与3-溴-1-丙烯的质量比为9.25:12.1；4,4'-联苯二酚与乙醇的质量比为1:10，碳酸钾粉末与4,4'-联苯二酚的质量比为1.25:1；步骤b.将联苯二烯丙基醚置于反应容器内，反应容器通入惰性气体作为保护气，将反应容器置于加热套中升温至160℃至完全熔融后，继续升温至200℃，保温处理1.5h后停止加热，待反应容器降至室温后，将反应液倒入烷烃类溶剂中重结晶，得到联苯双酚化合物；步骤c.将联苯双酚化合物和甲苯混合至反应容器中，充分搅拌后，加入三氟甲烷硫醇银，再次充分搅拌后，通入惰性气体作为保护气，升温至80℃，保温搅拌0.5h后，加入偶氮二异丁腈，继续保温搅拌10h，冷却至室温后旋蒸除去溶剂，并将产物置于烷烃类溶剂中重结晶，得到交联化合物；其中，联苯双酚化合物与三氟甲烷硫醇银的质量比为10.2:21；联苯双酚化合物和甲苯的质量比为1:6，偶氮二异丁腈与联苯双酚化合物的质量比为1.5:100；步骤d.将交联化合物和甲苯混合，加入乙烯基三甲氧基硅烷，混合均匀后，再加入
粒径为200~500nm的无机填料，超声处理1h后静置6h，减压除去溶剂后，得到交联无机填料；其中，交联化合物与无机填料的质量比为1:2.4，交联化合物、乙烯基三甲氧基硅烷和甲苯的质量比为1:0.05:10。
36.实施例3一种超高速led灯管粘接剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，按照重量份数称取端羟基聚二甲基硅氧烷和交联无机填料加入至混合搅拌机内，在180℃混合0.6h之后进行脱泡处理，得到混合物a；步骤2，向混合物a中依次加入按量称取的交联剂和固化促进剂，抽真空后，再次混合处理0.5~1h，得到混合物b；步骤3，向混合物b中加入催化剂，再次抽真空，混合处理1h，得到led灯管粘接剂；其中，led灯管粘接剂的成分，按照重量份数计算，包括：100份端羟基聚二甲基硅氧烷、85份交联无机填料、22份乙烯基三丁酮肟基硅烷、8份丙基三乙酰氧基硅烷和0.5份二月桂酸二辛基锡。
37.交联无机填料是使用交联化合物对无机填料交联后得到，其中，无机填料包括质量比为3:2的石英粉和滑石粉的混合物。
38.交联无机填料的制备方法为：步骤a.称取4,4'-联苯二酚混合至乙醇中，充分搅拌后，置于回流冷凝装置中，升温至85℃，加入碳酸钾粉末，开启搅拌并持续搅拌至少1h后，使用滴液漏斗在不断搅拌的条件下逐滴加入3-溴-1-丙烯，滴加完成后，继续保温反应10h，离心收集沉淀，将沉淀依次使用乙醇和纯水洗涤至少三次，减压干燥，得到联苯二烯丙基醚；其中，4,4'-联苯二酚与3-溴-1-丙烯的质量比为13.87:12.1；4,4'-联苯二酚与乙醇的质量比为1:15，碳酸钾粉末与4,4'-联苯二酚的质量比为1.5:1；步骤b.将联苯二烯丙基醚置于反应容器内，反应容器通入惰性气体作为保护气，将反应容器置于加热套中升温至180℃至完全熔融后，继续升温至220℃，保温处理3.5h后停止加热，待反应容器降至室温后，将反应液倒入烷烃类溶剂中重结晶，得到联苯双酚化合物；步骤c.将联苯双酚化合物和甲苯混合至反应容器中，充分搅拌后，加入三氟甲烷硫醇银，再次充分搅拌后，通入惰性气体作为保护气，升温至90℃，保温搅拌1h后，加入偶氮二异丁腈，继续保温搅拌12h，冷却至室温后旋蒸除去溶剂，并将产物置于烷烃类溶剂中重结晶，得到交联化合物；其中，联苯双酚化合物与三氟甲烷硫醇银的质量比为13.5:21；联苯双酚化合物和甲苯的质量比为1:10，偶氮二异丁腈与联苯双酚化合物的质量比为3:100；步骤d.将交联化合物和甲苯混合，加入乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷，混合均匀后，再加入粒径为200~500nm的无机填料，超声处理3h后静置8h，减压除去溶剂后，得到交联无机填料；其中，交联化合物与无机填料的质量比为1:6.8，交联化合物、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷和甲苯的质量比为1:0.2:20。
39.对比例1一种超高速led灯管粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按照重量份数称取端羟基聚二甲基硅氧烷和交联无机填料加入至混合搅拌机内，在160℃混合0.5h之后进行脱泡处理，得到混合物a；步骤2，向混合物a中依次加入按量称取的交联剂和固化促进剂，抽真空后，再次混合处理0.8h，得到混合物b；步骤3，向混合物b中加入催化剂，再次抽真空，混合处理0.6h，得到led灯管粘接剂；其中，led灯管粘接剂的成分，按照重量份数计算，包括：100份端羟基聚二甲基硅氧烷、75份交联无机填料、18份甲基三丁酮肟基硅烷、5份甲基三乙酰氧基硅烷和0.3份二月桂酸二辛基锡。
40.交联无机填料是使用联苯双酚化合物对无机填料交联后得到，其中，无机填料包括质量比为3:2的硅微粉和石英粉的混合物。
41.交联无机填料的制备方法为：步骤a.称取4,4'-联苯二酚混合至乙醇中，充分搅拌后，置于回流冷凝装置中，升温至75~85℃，加入碳酸钾粉末，开启搅拌并持续搅拌至少1h后，使用滴液漏斗在不断搅拌的条件下逐滴加入3-溴-1-丙烯，滴加完成后，继续保温反应8h，离心收集沉淀，将沉淀依次使用乙醇和纯水洗涤至少三次，减压干燥，得到联苯二烯丙基醚；其中，4,4'-联苯二酚与3-溴-1-丙烯的质量比为11.32:12.1；4,4'-联苯二酚与乙醇的质量比为1:12，碳酸钾粉末与4,4'-联苯二酚的质量比为1.35:1；步骤b.将联苯二烯丙基醚置于反应容器内，反应容器通入惰性气体作为保护气，将反应容器置于加热套中升温至170℃至完全熔融后，继续升温至210℃，保温处理2.5h后停止加热，待反应容器降至室温后，将反应液倒入烷烃类溶剂中重结晶，得到联苯双酚化合物；步骤c.将联苯双酚化合物和甲苯混合，加入异丁基三乙氧基硅，混合均匀后，再加入粒径为200~500nm的无机填料，超声处理2h后静置7h，减压除去溶剂后，得到交联无机填料；其中，联苯双酚化合物与无机填料的质量比为1:4.5，联苯双酚化合物、异丁基三乙氧基硅和甲苯的质量比为1:0.12:15。
42.对比例2一种超高速led灯管粘接剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，按照重量份数称取端羟基聚二甲基硅氧烷和无机填料加入至混合搅拌机内，在160℃混合0.5h之后进行脱泡处理，得到混合物a；步骤2，向混合物a中依次加入按量称取的交联剂和固化促进剂，抽真空后，再次混合处理0.8h，得到混合物b；步骤3，向混合物b中加入催化剂，再次抽真空，混合处理0.6h，得到led灯管粘接剂；其中，led灯管粘接剂的成分，按照重量份数计算，包括：100份端羟基聚二甲基硅氧烷、75份无机填料、18份甲基三丁酮肟基硅烷、5份甲基三乙酰氧基硅烷和0.3份二月桂酸二辛基锡。
43.其中，无机填料包括质量比为3:2的硅微粉和石英粉的混合物。
44.本发明还做了相关实验，用于判断本发明所制备的led灯管粘接剂的效果，实验内容包括对实施例1~3以及对比例1~2所制备的粘接剂的粘接效果、表干时间、固化速度以及导热性的检测，拉伸强度根据标准gb/t528-2009进行检测，剥离强度根据标准gjb446-1988进行检测，表干时间和固化速度根据标准jb/t10900-2008进行检测，导热系数是在完全固化后使用导热系数测定仪进行检测，检测结果如表1所示。
45.表1led灯管粘接剂的检测结果 实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2拉伸强度（mpa）2.372.242.522.232.07剥离强度（n/mm）3.523.393.683.142.8825℃表干时间（min）898111525℃固化速度（mm/24h）6.25.76.95.85.14℃表干时间（min）15181624334℃固化速度（mm/24h）4.13.74.53.12.2导热系数（w/(m
·
k)）1.621.491.571.211.05表1中，可以看出，实施例1~3在拉伸强度和剥离强度相比较于对比例1和2均稍有增强，常温（25℃）的表干时间和低温（4℃）的表干时间表现较佳，且相应的固化速度也有所加快，导热系数方面，对比例1~3的表现也更好一些。综上，本发明的led灯管粘接剂不仅在常温下干燥速度快，而且在低温条件下表现更好，且导热性也更强，适合作为在低温条件下使用。
46.最后应当说明的是，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地说明，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。