專利名稱：一種阻燃硅橡膠和led全彩屏透明硅膠面罩及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域和LED顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種阻燃硅橡膠，以及采用該阻燃硅橡膠制備的一種LED全彩屏透明硅膠面罩，以及一種LED全彩屏透明娃膠面罩的制備方法。
背景技術(shù)：
LED全彩屏的應(yīng)用范圍越來越廣泛，其可應(yīng)用于戶內(nèi)外廣告、體育、交通、演出、展覽、租賃、集會(huì)等各種場合。隨著現(xiàn)代科技的飛躍發(fā)展，我國LED全彩屏行業(yè)以年平均40%的增長率持續(xù)高速度增長，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。然而，2012年4月21日的香港逸君綽酒店的突發(fā)火災(zāi)事件，給整個(gè)LED行業(yè)敲了一個(gè)警鐘，在這個(gè)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，LED全彩屏安全應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域尚存短板，LED產(chǎn)品的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化被再次提上議程，尤其LED全彩屏防火安全應(yīng)用技術(shù)方面更是成為焦點(diǎn)。戶外全彩屏防火技術(shù)的好壞主要取決于LED全彩屏的原材料選擇。原材料主要包括全彩屏內(nèi)部使用的線材、電源、外部防護(hù)結(jié)構(gòu)和塑膠套件這四個(gè)方面。塑膠套件主要包括單元模組面罩、底殼和透明硅膠面罩。目前，模組面罩和底殼主要使用阻燃增強(qiáng)聚碳酸酯(PC)材料，此材料符合UL94V0等級(jí)阻燃要求。實(shí)際上其不僅具有阻燃性能，更能在高低溫下長期使用而不變形，而且不會(huì)變脆開裂。透明硅膠面罩是覆蓋在PCB燈板的LED燈上使用的，具有防水、透光等要求。目前行業(yè)上透明硅膠面罩制品是由甲基乙烯基硅橡膠模壓成型而制得，阻燃等級(jí)為HB，也就是不阻燃。

透明硅膠面罩是直接覆蓋在高密度、高流明和高發(fā)熱的LED燈上使用，因此，透明硅膠面罩存在可燃的缺陷，較為容易引燃，存在引起火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)際上成為了 LED全彩屏防火性能的短板。為降低LED全彩屏的安全隱患，杜絕火災(zāi)事件發(fā)生，開發(fā)和使用耐燃級(jí)的透明硅膠面罩實(shí)屬必要。LED全彩屏透明硅膠面罩通常解決阻燃問題常用方法是向高聚物中加入阻燃劑，當(dāng)遇火燃燒時(shí)，阻燃劑可以降低燃燒表面溫度，稀釋可燃物分子濃度，切斷氧氣的供給，在燃燒表面形成阻隔層，阻止熱能向縱深傳遞，抑制溫度升高來達(dá)到阻燃的目的。常用的添加型阻燃劑有鉬絡(luò)合物、有鹵阻燃劑、無鹵阻燃劑。缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為鉬絡(luò)合物阻燃劑能達(dá)到透明硅膠面罩阻燃的要求，但成本較高，且鉬化合物常與氧化鐵或三氧化二鐵進(jìn)行復(fù)配使用，聚合物中存在少量淺綠色的二價(jià)鐵離子，和黃褐色的三價(jià)鐵離子，會(huì)使LED全彩屏透明硅膠面罩變色，而影響LED全彩屏透明硅膠面罩的外觀和透光性。用于硅橡膠的有鹵阻燃劑主要包括氯化石蠟、四溴雙酚A、溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯等，此類阻燃劑對硅橡膠有較好的阻燃效果，但因燃燒時(shí)會(huì)釋放出有毒氣體對環(huán)境危害較大，也不宜采用。用于硅橡膠的無鹵阻燃劑主要包括氫氧化鎂、氫氧化鋁、紅磷等，氫氧化鎂和氫氧化鋁等無鹵阻燃劑在燃燒時(shí)無有害氣體釋放，不會(huì)造成環(huán)境污染，但因其阻燃效率低，必須提高添加量才能達(dá)到明顯阻燃效果，但大量添加阻燃劑對硅橡膠的物理性能產(chǎn)生較大損害(拉伸、沖擊強(qiáng)度降低)；且紅磷顏色深紅，對透明硅膠面罩透光度影響較大。
綜上所述，通過添加阻燃劑無法制備滿足需求的LED全彩屏透明硅膠面罩，需要考慮其它的方法來制備阻燃性能優(yōu)良的LED全彩屏透明硅膠面罩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是提供一種阻燃硅橡膠，解決目前制作LED全彩屏透明硅膠面罩的硅橡膠因?yàn)樘砑幼枞紕罱K制備的LED全彩屏透明硅膠面罩不能同時(shí)滿足阻燃性和透明度、透光度性能的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種阻燃硅橡膠，包括甲基苯基乙烯基硅橡膠、補(bǔ)強(qiáng)劑、硫化劑和結(jié)構(gòu)控制劑；其中補(bǔ)強(qiáng)劑的重量百分比含量為20. 0-40. 0% ;硫化劑的重量百分比含量為1. 0-3.0% ;結(jié)構(gòu)控制劑的重量百分比含量為1. 0-3. 0% ;余者為苯基含量為20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡膠；以上成分組合物經(jīng)開煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行混煉，即制得所述阻燃硅橡膠。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述補(bǔ)強(qiáng)劑是重量百分比含量為25-35%的比表面積為200m2/g的氣相法白炭黑；所述硫化劑是重量百分比含量為1-2. 5%的抗黃變的雙二五硫化劑；所述結(jié)構(gòu)控制劑是羥基硅油、二甲氧基二甲基硅油、乙烯基硅油中的一種、兩種或三種，結(jié)構(gòu)控制劑的重量百分比含量為1-2. 5%。進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述補(bǔ)強(qiáng)劑的重量百分比含量為30%;所述硫化劑的重量百分比含量為2% ;所述結(jié)構(gòu)控制劑的重量百分比含量為2%。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述阻燃硅橡膠還包括重量百分比含量為0-2.0%的加工助劑。進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方 案中，所述加工助劑包括脫模劑和偶聯(lián)劑，加工助劑的重量百分比含量為ο-1. 5%。更進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述加工助劑的重量百分比含量為1.0%，且其中所述脫模劑包括重量百分比含量為O. 2%的硬脂酸和重量百分比含量為O. 2%的硬脂酸鋅；所述偶聯(lián)劑為重量百分比含量為O. 6%的硅烷偶聯(lián)劑KH550或KH 560。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種LED全彩屏透明硅膠面罩的制備方法，解決目前采用在硅橡膠中添加阻燃劑來制備LED全彩屏透明硅膠面罩，不能同時(shí)滿足阻燃性和透明度、透光度性能的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種LED全彩屏透明硅膠面罩的制備方法，包括如下步驟SI)、成型將權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的一種阻燃硅橡膠在模具中加壓、加熱，成型為LED全彩屏透明硅膠面罩制品，成型壓力為45-60公斤/cm2，成型溫度為120-130°C ；S2)、硫化在所述模具內(nèi)，保持成型壓力為45-60公斤/cm2，成型溫度為120-130°C的狀態(tài)10-30分鐘使其硫化，即制得LED全彩屏透明硅膠面罩。優(yōu)選的技術(shù)方案中，在步驟S2)、硫化之后還包括步驟S3)、二次硫化將成型好且經(jīng)過硫化的LED全彩屏透明硅膠面罩放入烘箱內(nèi)，于200-250°C下烘2小時(shí)至24小時(shí)。進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，在步驟S3)、二次硫化中，先升溫至150°C恒定I小時(shí)，然后升溫至200-250°C，保持恒溫烘烤I小時(shí)至24小時(shí)。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之三是提供一種LED全彩屏透明硅膠面罩，解決目前的LED全彩屏透明硅膠面罩，不能同時(shí)滿足阻燃性和透明度、透光度性能的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種LED全彩屏透明硅膠面罩，其采用前述的任意一種阻燃硅橡膠，并采用前述的任意一種LED全彩屏透明硅膠面罩的制備方法制備而成。本發(fā)明的有益效果是采用了本發(fā)明技術(shù)方案阻燃硅橡膠，并通過本發(fā)明一種LED全彩屏透明硅膠面罩的制備方法來制備的LED全彩屏透明硅膠面罩，由于使用了苯基含量為20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡膠，無需添加阻燃劑，就能夠解決硅橡膠的阻燃性能和平衡力學(xué)性能的同時(shí)，保證所制備的LED全彩屏透明硅膠面罩的透明度和透光率。
具體實(shí)施例方式在做出本發(fā)明之前，我們曾經(jīng)想通過在普通硅橡膠生膠中添加補(bǔ)強(qiáng)劑、阻燃劑、硫化劑和結(jié)構(gòu)控制劑進(jìn)行混煉，然后將混煉料在模具中加壓、加熱來成型，再經(jīng)過硫化，最后在烘箱中進(jìn)行二次硫化來制備LED全彩屏透明硅膠面罩。但是經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于混煉硅橡膠中添加了阻燃劑，雖然能賦予硅橡膠阻燃和自熄性，也能抑制聚合物的分解、氣化，從而使硅橡膠制品在高溫高熱環(huán)境下達(dá)到阻燃防火的目的，但其會(huì)直接影響硅膠制品的透明度和透光率，因此此法目前行不通。為了改善LED全彩屏透明硅膠面罩的阻燃性，滿足硅橡膠燃燒時(shí)少煙無毒、燃燒熱值低、火焰?zhèn)鞑ヂ?、同時(shí)保證該LED全彩屏透明硅膠面罩應(yīng)用在LED全彩屏上的透明度和透光率等要求，使其能夠在電子電氣、機(jī)械部件、消防領(lǐng)域和LED全彩屏領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，因此本具體實(shí) 施方式提供了一種化學(xué)改性的方法來制得一種LED全彩屏透明硅膠面罩，其可替代目前常用的，通過二甲基乙烯基硅橡膠生膠制備LED全彩屏透明硅膠面罩。此LED全彩屏透明硅膠面罩具有卓越的耐燃特性，遇火可以自熄，還能同時(shí)保證LED全彩屏透明硅膠面罩的透明度和透光率。甲基苯基乙烯基硅橡膠是在甲基乙烯基硅橡膠的分子鏈中通過化學(xué)接枝的方法引入甲基苯基硅氧鏈節(jié)或二苯基硅氧鏈節(jié)而得的產(chǎn)品。在聚硅氧烷的側(cè)基上引入苯基，改善了二甲基硅氧烷結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，大大降低了聚合物的結(jié)晶溫度，擴(kuò)大了該聚合物材料的阻燃、低溫應(yīng)用范圍。一般來說，苯基含量(苯基與硅原子之比)在5-10%時(shí)稱低苯基硅橡膠，它具有獨(dú)特的耐寒性能，能在零下70°C至零下100°C仍能保持橡膠的彈性；苯基含量20-40%時(shí)稱中苯基硅橡膠，它具有卓越的耐燃特性，遇火可以自熄；苯基含量在40-50%時(shí)稱高苯基硅橡膠，它具有優(yōu)異的耐輻射性能，耐Y-射線為1x108倫琴。因此，本技術(shù)中使用具有自熄性的中苯基硅橡膠替代甲基乙烯基硅橡膠進(jìn)行高溫硫化可制備阻燃級(jí)的硅橡膠。具體而言，本具體實(shí)施方式
提供的一種用來制備LED全彩屏透明硅膠面罩的阻燃硅橡膠包括重量百分比含量為20. 0-40. 0%的補(bǔ)強(qiáng)劑。補(bǔ)強(qiáng)劑具體而言選用的是比表面積為200m2/g的氣相法白炭黑，建議添加量為25-35%，最優(yōu)選添加量為30%。重量百分比含量為1. 0-3. 0%的硫化劑。硫化劑具體而言是抗黃變的雙二五硫化齊IJ2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷。建議添加量為1-2. 5%，最優(yōu)選添加量為2%。重量百分比含量為1. 0-3. O %的結(jié)構(gòu)控制劑(交聯(lián)劑)。結(jié)構(gòu)控制劑具體而言是羥基硅油、二甲氧基二甲基硅油、乙烯基硅油中的一種、兩種或三種。建議添加量為1-2. 5%，最優(yōu)選添加量為2%。重量百分比含量為0-2.0%的加工助劑，包括脫模劑和偶聯(lián)劑。建議添加量為0-1.5%，最優(yōu)選添加量為1%，其中脫模劑選用硬脂酸和硬脂酸鋅組合物，兩者比例為1:1，總共添加量為O. 4% ;偶聯(lián)劑添加量為O. 6%，偶聯(lián)劑選用通用的硅烷偶聯(lián)劑KH550或KH560。余者為硅橡膠生膠，硅橡膠生膠具體而言選用的是苯基含量為20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡膠。以上成分組合物經(jīng)開煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行混煉，即制得本具體實(shí)施方式
的阻燃硅橡膠。

本技術(shù)的關(guān)鍵區(qū)別在于使用苯基含量為20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡膠替代目前常用的二甲基乙烯基硅橡膠生膠進(jìn)行高溫硫化制備LED全彩屏透明硅膠面罩，此阻燃硅橡膠中無需添加阻燃劑，就能夠解決阻燃硅橡膠的阻燃性能和平衡力學(xué)性能的同時(shí)，保證所制備的LED全彩屏透明硅膠面罩的透明度和透光率。而現(xiàn)有技術(shù)中通過添加阻燃劑的方法制備的LED全彩屏透明硅膠面罩，必然因添加阻燃劑而犧牲部分材料的力學(xué)性能，t匕如使得材料的拉升和沖擊強(qiáng)度下降，而且易造成材料染色和透明度降低。上述阻燃硅橡膠經(jīng)高溫硫化制備本具體實(shí)施方式
的LED全彩屏透明硅膠面罩，一般分為三個(gè)步驟SI)、成型使阻燃硅橡膠在模具中加壓、加熱，成型為LED全彩屏透明硅膠面罩制品。成型壓力為45-60公斤/cm2左右，成型溫度為120_130°C。S2)、硫化在模具內(nèi)成型壓力為45-60公斤/cm2左右，成型溫度為120_130°C的狀態(tài)下保持10-30分鐘使其硫化，即制得本具體實(shí)施方式
的LED全彩屏透明硅膠面罩。優(yōu)選的技術(shù)方案中還包括步驟S3)、二次硫化將成型好且經(jīng)過初步硫化的LED全彩屏透明硅膠面罩從模具中取出放入電熱鼓風(fēng)立式烘箱內(nèi)，于200-250°C下烘2小時(shí)至24小時(shí)，使其進(jìn)二次硫化，同時(shí)使有機(jī)過氧化物分解揮發(fā)，最終制得本發(fā)明具體實(shí)施方式
深度硫化的LED全彩屏透明硅膠面罩。防止LED全彩屏透明硅膠面罩起泡，最好采用逐步升溫的方式，先升溫至150°C恒定I小時(shí)，然后逐步升溫至200-250°C，保持恒溫烘烤I小時(shí)至24小時(shí)，能達(dá)到更好的效果。經(jīng)過檢測，本發(fā)明具體實(shí)施方式
制備的LED全彩屏透明硅膠面罩具有優(yōu)良的阻燃性，符合UL94V0等級(jí)阻燃測試要求，遇明火時(shí)能起到阻燃和自熄，抑制聚合物的分解、氣化的作用，能有效降低LED全彩屏的安全隱患。而且較為環(huán)保和安全性高，燃燒時(shí)少煙無毒、燃燒熱值低、火焰?zhèn)鞑ヂ?，從而可有效提升LED全彩屏的安全性。在材料強(qiáng)度性能方面，本技術(shù)制備的LED全彩屏透明硅膠面罩，避免了大量添加阻燃劑而使制品力學(xué)性能驟降的問題，從而保證了 LED全彩屏透明硅膠面罩的延展性和表面張力。在透明度和透光率方面，本技術(shù)制備的LED全彩屏透明硅膠面罩具有90%以上的透明度和透光率，能在LED全彩屏使用時(shí)起到防水作用的同時(shí)，保證LED燈的透光率，保證LED全彩屏的顯示亮度和顯示畫面質(zhì)量。綜上所述，以上方法制備的LED全彩屏透明硅膠面罩具有優(yōu)良阻燃特性能的同時(shí)，還保證了透明度和透光率，因此使用了本具體實(shí)施方式
所制備的LED全彩屏透明硅膠面罩的LED全彩屏，能有效提高防火安全性。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種阻燃硅橡膠，包括甲基苯基乙烯基硅橡膠，其特征在于，該阻燃硅橡膠還包括補(bǔ)強(qiáng)劑、硫化劑和結(jié)構(gòu)控制劑；其中補(bǔ)強(qiáng)劑的重量百分比含量為20. 0-40. 0% ;硫化劑的重量百分比含量為1. 0-3. 0% ;結(jié)構(gòu)控制劑的重量百分比含量為1. 0-3. 0% ;余者為苯基含量為20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡膠；以上成分組合物經(jīng)開煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行混煉，即制得所述阻燃硅橡膠。
2.如權(quán)利要求1所述的一種阻燃硅橡膠，其特征在于，所述補(bǔ)強(qiáng)劑為重量百分比含量為25-35%的氣相法白炭黑；所述硫化劑重量百分比含量為1-2. 5%的抗黃變的雙二五硫化齊IJ;所述結(jié)構(gòu)控制劑是羥基硅油、二甲氧基二甲基硅油、乙烯基硅油中的一種、兩種或三種，結(jié)構(gòu)控制劑的重量百分比含量為1-2. 5%。
3.如權(quán)利要求2所述的一種阻燃硅橡膠，其特征在于，所述補(bǔ)強(qiáng)劑的重量百分比含量為30% ;所述硫化劑的重量百分比含量為2% ;所述結(jié)構(gòu)控制劑的重量百分比含量為2%。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的一種阻燃硅橡膠，其特征在于，所述阻燃硅橡膠還包括重量百分比含量為0-2. 0%的加工助劑。
5.如權(quán)利要求4所述的一種阻燃硅橡膠，其特征在于，所述加工助劑包括脫模劑和偶聯(lián)劑，重量百分比含量為0-1. 5%。
6.如權(quán)利要求5所述的一種阻燃硅橡膠，其特征在于，所述加工助劑的重量百分比含量為1. 0%，且其中所述脫模劑包括重量百分比含量為O. 2%的硬脂酸和重量百分比含量為O.2%的硬脂酸鋅；所述偶聯(lián)劑為重量百分比含量為O. 6%的硅烷偶聯(lián)劑KH550或KH560。
7.—種LED全彩屏透明硅膠面罩的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 51)、成型將權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的一種阻燃硅橡膠在模具中加壓、加熱，成型為LED全彩屏透明硅膠面罩制品，成型壓力為45-60公斤/cm2，成型溫度為120-130°C ； 52)、硫化在所述模具內(nèi)，保持成型壓力為45-60公斤/cm2，成型溫度為120_130°C的狀態(tài)10-30分鐘使其硫化，即制得LED全彩屏透明硅膠面罩。
8.如權(quán)利要求7所述的一種LED全彩屏透明硅膠面罩的制備方法，其特征在于，在步驟52)、硫化之后還包括步驟S3)、二次硫化將成型好且經(jīng)過硫化的LED全彩屏透明硅膠面罩放入烘箱內(nèi)，于200-250°C下烘2小時(shí)至24小時(shí)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種LED全彩屏透明硅膠面罩的制備方法，其特征在于，在步驟53)、二次硫化中，先升溫至150°C恒定I小時(shí)，然后升溫至200-250°C，保持恒溫烘烤I小時(shí)至24小時(shí)。
10.一種LED全彩屏透明硅膠面罩，其特征在于，該LED全彩屏透明硅膠面罩采用權(quán)利要求I至6中任意一種阻燃硅橡膠，并采用權(quán)利要求7至9中任意一項(xiàng)所述的一種LED全彩屏透明硅膠面罩的制備方法制備而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻燃硅橡膠，以及采用該阻燃硅橡膠制備的LED全彩屏透明硅膠面罩及其制備方法。該阻燃硅橡膠采用包括補(bǔ)強(qiáng)劑、硫化劑、結(jié)構(gòu)控制劑和苯基含量為20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡膠組合物混煉而成。該方法將阻燃硅橡膠使用硫化成型機(jī)在模具中加壓、加熱，并保持成型壓力為45-60公斤/cm2，成型溫度為120-130℃的狀態(tài)10-30分鐘，使其硫化成型，即制得LED全彩屏透明硅膠面罩。采用了本發(fā)明技術(shù)方案阻燃硅橡膠，并通過本發(fā)明一種LED全彩屏透明硅膠面罩的制備方法來制備的LED全彩屏透明硅膠面罩，由于使用了苯基含量為20-40%的甲基苯基乙烯基硅橡膠，無需添加阻燃劑，就能夠解決硅橡膠的阻燃性能和平衡力學(xué)性能的同時(shí)，保證所制備的LED全彩屏透明硅膠面罩的透明度和透光率。
文檔編號(hào)C08J3/24GK103059574SQ20121051223
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者葉強(qiáng), 朱凌, 吳振志, 吳涵渠 申請人:深圳市奧拓電子股份有限公司