CN102838957A

CN102838957A - 偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂led封装胶

Info

Publication number: CN102838957A
Application number: CN 201210255481
Authority: CN
Inventors: 曹祥来; 曹祥明; 乔毅; 常杨军
Original assignee: JIANGSU TETRACHEM CO Ltd
Current assignee: JIANGSU TETRACHEM CO Ltd
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明涉及偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶。其特征在于：该封装胶由A、B两组分构成，经A、B组分按1：（0.9-1.0）混合后用于施工，其中A组分由脂环族环氧树脂、活性稀释剂、透明蓝紫染料色浆、消泡剂和增柔剂组成，B组分由固化剂、促进剂、硅烷偶联剂改性的纳米紫外吸收剂、多元醇和抗氧化剂组成。本发明提供一种抗老化性能好、粘结力强、固化快、粘度与吸湿性低的纳米二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，避免采用成本高的有机硅，同时克服现有双酚A型环氧树脂高吸湿性、耐紫外性差及短波透过率低等缺点，更适合用做高端LED封装胶、大功率LED封装胶或基于紫外光的白光与蓝光LED封装胶。

Description

偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶

技术领域

本发明涉及一种LED封装胶，具体涉及一种抗紫外老化性能好且粘结性强的硅烷偶联剂改性后的纳米二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶。

背景技术

发光二级管（LED）作为第三代半导体照明光源，因其与白炽灯、荧光灯相比各方面均更具优势，被广泛用于照明、辐射光源和显示器等领域。LED使用过程中，辐射复合产生的光子在向外发射时会产生损失，很多光线无法从芯片中射到外部。通过在芯片表面涂覆一层折射率相对较高的透明胶层即封装胶，由于该胶层处于芯片和空气之间，从而有效减少光子在界面的损失，提高取光效率。此外，封装胶的作用还包括对芯片进行机械保护，应力释放，并作为一种光导结构。因此，要求其透光率高、折射率高、热稳定性好、粘结性强且易于喷涂。

目前LED封装胶主要采用双酚A型环氧树脂及有机硅，其中有机硅成本较高，目前仍以环氧树脂为主。但双酚A型环氧树脂含有可吸收紫外线的苯环，吸收紫外线后会氧化变黄，且加入固化剂后具有储存时间短、粘结性差、易开裂、高吸湿性等缺点。同时，环氧树脂预热也会变色，进而造成短波长领域的透过率下降，该现象对白光与蓝光LED发光光度影响较大。因此，改善LED封装胶的抗紫外老化能力与粘结强度是提高LED寿命的必要条件。

LED封装材料的抗紫外线老化能力与粘结性能可以通过环氧分子的结构设计、添加紫外吸收剂、无机纳米颗粒改性等手段来改善。脂环族环氧树脂由于分子结构中不含苯环，其紫外线吸收量低，与双酚A型环氧树脂相比，表现出良好的耐紫外老化性能和低吸湿性，且固化后的材料具有较高的热变形温度。纳米级二氧化硅具有较大的比表面积及纳米尺度效应，其光学性能与常规材料相比均有较大程度提高，其细的微孔结构可以有效散热，延长LED的使用寿命，且其作为一种无机紫外吸收剂具有无毒、高光热稳定性等优点，极低的用量便能改善环氧树脂的光学性能，但未改性的纳米颗粒较易团聚沉积。硅烷偶联剂改性后的纳米二氧化硅，因降低了纳米颗粒的表面能，有效的防止纳米颗粒的团聚，提高其在封装胶体系中的分散性能，且结构中引入Si-O-Si键，从而使其粘结性增强、粘度降低、韧性提高、固化速率加快。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的透明度高、耐紫外老化性能好、粘结力强、韧性高、固化快、粘度低、吸湿性低的LED封装胶，选用硅烷偶联剂改性后的纳米二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂，避免采用成本高的有机硅，同时克服现有双酚A型环氧树脂封装胶高吸湿性、耐紫外性差及短波透过率低等缺点，更适合用高端LED封装胶、大功率LED封装胶或基于紫外光的白光与蓝光LED封装胶。且其性能好、成本低、工艺简单，适合工业化大规模生产。

本发明的内容是一种偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于，该封装胶由A、B两组分构成，经A、B组分按1：(0.9-1.0)混合后用于施工，其中各组分制备方法如下：

⑴组分A的制备：将质量百分比为95％～97％脂环族环氧树脂、1.6％～2.6％活性稀释剂、0.5%～1%增柔剂、0.08％～0.18％消泡剂和0.02％～0.10％透明蓝紫染料色浆按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h，混合均匀；

⑵组分B的制备：将质量百分比为98％～99％混合酸酐固化剂、0.2％～1％促进剂、0.5%多元醇、0.05%硅烷偶联剂改性的纳米紫外吸收剂和0.01％～0.09％抗氧化剂按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h，混合均匀。

按上述方案的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的脂环族环氧树脂为4-乙烯基环氧环己烷、3,4-环氧环己基甲基异丁烯酸酯、3,4-环氧环已基甲基-3,4-环氧环已基碳酸酯、3-环氧乙基-7-氧杂二环[4,1,0]庚烷、双（7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基己二酸酯）、双环戊二烯二环氧化物、六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯中的一种或几种。

按上述方案的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、苄基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油醚、1,4-丁二醇缩水甘油醚中的一种或几种。

按上述方案的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的固化剂为60%-70%甲基六氢邻苯二甲酸酐或六氢邻苯二甲酸酐与30%-40%聚壬二酸酐的混合物。

按上述方案的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的促进剂为四甲基溴化胺、四乙基溴化铵、四甲基碘化胺、四乙基碘化胺、四丁基碘化胺、碘化四甲基磷和氯化四苯磷中的一种或几种。

按上述方案的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的硅烷偶联剂改性的纳米紫外吸收剂的制备方法如下：将硅烷偶联剂水溶液调PH值至3-4，倒入恒压滴液漏斗中，再慢慢滴加到75℃的纳米颗粒分散液中，于30min内滴完并保温反应3h即可。

按上述方案的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的硅烷偶联剂为三烷基聚醚型硅烷偶联剂。

按上述方案的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的纳米紫外吸收剂为粒径为8nm的二氧化硅。

按上述方案的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的抗氧化剂为2，6-二叔丁基对甲酚，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八碳醇酯中的一种或几种。

偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，该封装胶具有如下特点：①外观为透明液体，无离析、颗粒及凝胶；②选用分子结构中不含苯环的脂环族环氧树脂，其紫外线吸收量低，表现出良好的耐紫外老化性能、低吸湿性和较高的热变形温度；③掺杂0.05%的纳米二氧化硅后，能达到完全屏蔽紫外线的效果，使其具有更好的抗紫外老化性能，且纳米颗粒细的微孔结构有利于散热，可延长LED的使用寿命；④硅烷偶联剂改性后的纳米二氧化硅，其分散性得到提高，且结构中引入Si-O-Si键，从而使其粘结性增强、粘度降低、韧性提高、固化速率加快；⑤在120℃下胶化时间为1～1.5h，在150℃下胶化时间为0.5～0.8h；⑥冲击强度大于12.8 KJ/m²，抗弯强度大于14J；⑦玻璃化温度大于423K；⑧-70℃（30min）→100℃（30min）循环200-300次，冷热冲击无变化；⑨过两次回流焊（峰值温度：260-265℃，时间10-30s），封装胶无脱落及黄变现象；⑩红墨水100℃浸煮1h或常温浸泡30天后，均无渗透，表明其抗高温（85℃）高湿（85%相对湿度）性好。

具体实施方式

下面通过实施例进一步介绍本发明，但是实施例不会构成对本发明的限制。

实施例1

⑴组分A的制备：将质量百分比为96.6％4-乙烯基环氧环己烷、2.6％环氧丙烷丁基醚、0.6％增柔剂、0.14％消泡剂和0.06％透明蓝紫染料色浆按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h至混合均匀；

⑵改性纳米颗粒的制备：将15％硅烷偶联剂水溶液调PH值至3-4，倒入恒压滴液漏斗中，再慢慢滴加到75℃的85％纳米二氧化硅分散液中，于30min内滴完并保温反应3h；

⑶组分B的制备：将质量百分比为98.4％甲基六氢邻苯二甲酸酐与聚壬二酸酐的混合物、0.97％四甲基溴化胺、0.5%甘油、0.05%硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅和0.08％四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h至混合均匀；

⑷A、B两组分按1：0.95混合后用于施工。

实施例2

⑴组分A的制备：将质量百分比为96.8％3-环氧乙基-7-氧杂二环[4,1,0]庚烷、2.5％环氧丙烷苯基醚、0.5％增柔剂、0.14％消泡剂和0.06％透明蓝紫染料色浆按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h至混合均匀；

⑶组分B的制备：将质量百分比为98.4％甲基六氢邻苯二甲酸酐与聚壬二酸酐的混合物、1％四甲基碘化胺、0.5%甘油、0.05%硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅和0.05％2，6-二叔丁基对甲酚按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h至混合均匀；

⑷A、B两组分按1：0.95混合后用于施工。

Claims

1.偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于：该封装胶由A、B两组分构成，经A、B组分按1：（0.9-1.0）混合后用于施工，其中A组分由脂环族环氧树脂、增柔剂、活性稀释剂、透明蓝紫染料色浆和消泡剂组成，B组分由固化剂、促进剂、硅烷偶联剂改性的纳米紫外吸收剂、多元醇和抗氧化剂组成。

2.如权利要求1所述的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于各组分制备方法如下：⑴组分A的制备：将质量百分比为95％～97％脂环族环氧树脂、1.6％～2.6％活性稀释剂、0.5%～1%增柔剂、0.08％～0.18％消泡剂和0.02％～0.10％透明蓝紫染料色浆按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h，混合均匀；⑵组分B的制备：将质量百分比为98％～99％混合酸酐固化剂、0.2％～0.8％促进剂、0.5%多元醇、0.05%硅烷偶联剂改性的紫外吸收剂和0.01％～0.09％抗氧化剂按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h，混合均匀。

3.如权利要求1或2所述的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的脂环族环氧树脂为4-乙烯基环氧环己烷、3,4-环氧环己基甲基异丁烯酸酯、3,4-环氧环已基甲基-3,4-环氧环已基碳酸酯、3-环氧乙基-7-氧杂二环[4,1,0]庚烷、双（7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基己二酸酯）、双环戊二烯二环氧化物、六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯中的一种或几种。

4.如权利要求1或2所述的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、苄基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油醚、1,4-丁二醇缩水甘油醚中的一种或几种。

5.如权利要求1或2所述的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的固化剂为60%-70%甲基六氢邻苯二甲酸酐或六氢邻苯二甲酸酐与30%-40%聚壬二酸酐的混合物。

6.如权利要求1或2所述的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的促进剂为四甲基溴化胺、四乙基溴化铵、四甲基碘化胺、四乙基碘化胺、四丁基碘化胺、碘化四甲基磷和氯化四苯磷中的一种或几种。

7.如权利要求2所述的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的硅烷偶联剂改性的纳米紫外吸收剂的制备方法如下：将硅烷偶联剂水溶液调PH值至3-4，倒入恒压滴液漏斗中，再慢慢滴加到75℃的纳米颗粒分散液中，于30min内滴完并保温反应3h即可。

8.如权利要求1或7所述的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的硅烷偶联剂为三烷基聚醚型硅烷偶联剂。

9.如权利要求1或7所述的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的纳米紫外吸收剂为粒径为8nm的二氧化硅。

10.如权利要求1或2所述的偶联剂改性二氧化硅掺杂脂环族环氧树脂LED封装胶，其特征在于所述的抗氧化剂为2，6-二叔丁基对甲酚，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八碳醇酯中的一种或几种。