CN103314038A - 适合形成封装物的包含金属氧化物纳米粒子的硅氧烷组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的组合物包含有机聚硅氧烷组分(A),该组分(A)具有至少一个芳基基团且每个分子平均具有至少两个烯基基团。该组合物还包含有机氢硅氧烷组分(B),该组分(B)具有烷基基团和芳基基团中的至少一者,且每个分子平均具有至少两个硅键合氢原子。组分(A)和(B)各自独立地具有小于或者等于1500的数均分子量。该组合物还包含催化量的氢化硅烷化催化剂组分(C)和二氧化钛(TiO2)纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子(D)。该组合物的烷基基团与芳基基团的摩尔比为1:0.25-1:3.0。本发明的产品是该组合物的反应产物,其可用于制作发光二极管。
Description
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2010年12月8日提交的系列号为61/420,921的美国临时专利申请的权益,该临时专利申请以引用方式整体并入本文。
技术领域
本发明概括地讲涉及适合形成封装物的硅氧烷组合物,更具体地讲涉及包含有机聚硅氧烷组分、有机氢硅氧烷组分、氢化硅烷化催化剂组分和二氧化钛纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子的组合物和涉及由其形成的产品。
背景技术
发光二极管(LED)在本领域中是公知的,通常包含被封装(即封闭)在封装物中的一个或者多个二极管(当被激发时发光)。采用倒装芯片或者线焊芯片的LED装置(LED designs)被连接到二极管以给二极管提供电源。当存在焊线时,焊线的一部分至少部分地随同二极管一起被封装。当LED被激发并发光时,会出现温度的快速上升,使封装物经受热冲击。因此,当反复开启和关闭LED时,封装物被暴露于温度循环。除了正常使用之外,LED还暴露于环境温度和湿度的变化以及经受物理冲击。因此,为了性能最佳,需要进行封装。
环氧树脂通常被用作LED的封装物。但是,由于许多环氧树脂具有高模量,即高弹性模量,因此,LED的焊线的靠近二极管被封装的那部分会受到来自封装物的膨胀和收缩的应力,并且由于温度循环而可能会破裂。此外,在封装物自身内部可能会有裂纹发展。环氧树脂往往会随着时间的推移而发黄,这会降低LED亮度和改变从LED发出的光线的颜色。这个发黄问题对于白色和蓝色LED尤其是个问题。环氧树脂的发黄据认为是由于前述的LED温度循环和/或LED发射的紫外光的吸收所引起的封装物分解所致。
由于采用有机硅树脂和共聚物的硅氧烷组合物较之环氧树脂表现出比较优异的耐热性、耐湿性和透明度保持力,近年来,使用硅氧烷组合物来形成封装物的LED(主要是蓝光LED和白光LED)变得更加流行。之前公开的硅氧烷组合物通常具有相对较高的粘度,这使得封装LED的分配方法困难从而更加费钱,并且还不利地影响磷光剂沉淀速率和增加气泡截留。许多前述封装物还具有使其不适宜在LED中使用的折射指数和光学透明度。许多前述封装物还太软,即前述封装物的肖氏A或者肖氏00硬度值低,这使它们对于一些LED应用不适宜。
因此,仍有机会提供改进的组合物。而且还仍有机会提供相对于现有技术改进的产品。
发明内容
本发明提供一种组合物。该组合物包含具有至少一个芳基基团且每个分子平均具有至少两个烯基基团的有机聚硅氧烷组分(A)。有机聚硅氧烷组分(A)的数均分子量小于或者等于1500。该组合物还包含有机氢硅氧烷组分(B),该组分(B)具有烷基基团和芳基基团中的至少一者。有机氢硅氧烷组分(B)每个分子平均具有至少两个硅键合氢原子,并且数均分子量小于或者等于1500。该组合物还包含催化量的氢化硅烷化催化剂组分(C)和二氧化钛纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子(D)。该组合物的烷基基团与芳基基团的摩尔比为1:0.25-1:3.0。
该组合物可进行固化以形成产品,如用于制作各种器件(如但不限于发光二极管)的透镜或者封装物。
具体实施方式
一种组合物包含有机聚硅氧烷组分(A)、有机氢硅氧烷组分(B)、氢化硅烷化催化剂组分(C)和二氧化钛(TiO2)纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子(D)。该组合物可进行反应即固化以形成产品,这在下文中更详细描述。该产品特别适合用作封装物。例如,可将该组合物施加在基材(例如二极管)上以形成发光二极管(LED),这在下文中更详细描述。该产品还可用于其他目的,如用于透镜、光子器件等。
有机聚硅氧烷组分(A)(下文称(A))通常包含二硅氧烷、三硅氧烷、四硅氧烷、五硅氧烷和六硅氧烷中的至少一者。换句话说,组分(A)可包含二硅氧烷、三硅氧烷、四硅氧烷、五硅氧烷和六硅氧烷中的任何一者,或者二硅氧烷、三硅氧烷、四硅氧烷、五硅氧烷和/或六硅氧烷的组合,这些都在下文中更详细描述。
组分(A)通常具有至少一个芳基基团,更通常至少一个芳基基团和至少一个烷基基团。换句话说,组分(A)具有芳基基团或者烷基和芳基基团的组合。适合于本发明的目的的芳基基团包括但不限于苯基和萘基基团;烷芳基基团如甲苯基和二甲苯基基团;以及芳烷基基团如苄基和苯乙基基团。应认识到,组分(A)可包含前述芳基基团中的两者或者更多者的任何组合。通常,组分(A)具有至少一个苯基基团,作为另一种选择,至少两个苯基基团。组分(A)可包含苯基基团以外的一个或者多个芳基基团,如上文描述和例示的芳基基团。适合于本发明的目的的烷基基团包括但不限于甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1,1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基基团。其他适合于本发明的目的的烷基基团包括环烷基基团,如环戊基、环己基和甲基环己基基团。通常,组分(A)包含至少一个甲基基团,作为另一种选择,至少两个甲基基团,作为另一种选择,至少四个甲基基团,作为另一种选择,至少六个甲基基团。应认识到,组分(A)可包含前述烷基基团和/或芳基基团的任何组合。另外,如果组分(A)包含两个或者多个烷基基团,则所述烷基基团可以互相相同或者不同,如果组分(A)包含两个或者多个芳基基团的话也同样。
组分(A)每个分子平均具有至少两个烯基基团,作为另一种选择,每个分子平均具有至少三个烯基基团。烯基基团通常具有两个至十个碳原子,更通常两个至六个碳原子,最通常两个至四个碳原子。在一个实施例中,烯基基团具有两个碳原子。适合于本发明的目的的烯基基团包括但不限于乙烯基、烯丙基、丁烯基、己烯基和辛烯基基团。在某些实施例中,组分(A)每个分子包含至少两个乙烯基基团,作为另一种选择,每个分子包括至少三个乙烯基基团。应认识到,组分(A)可包含前述烯基基团的任何组合。另外,组分(A)可包含互相相同或者不同的烯基基团。
在某些实施例中,组分(A)包含具有下式的二硅氧烷:
(I)R1R2R3SiOSiR1R2R3
其中每个R1、R2和R3独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团。合适的烷基、芳基和烯基基团如上文所描述和例示。
在某些实施例中,二硅氧烷具有下式:
(i)ViPhMeSiOSiViPhMe
其中Vi为乙烯基基团,Ph为苯基基团,Me为甲基基团。在这些实施例中,由于苯基基团,式(i)的二硅氧烷赋予该组合物优良的均匀性和低粘度并赋予该产品高模量和提高的折射指数,这在下文中更详细描述。据认为,苯基基团在这些类型的化合物中的存在会导致更高的沸点从而更低的挥发性,同时保持该组合物的低粘度。应认识到,组分(A)可包含具有式(I)和/或(i)的两种或者多种不同的有机聚硅氧烷(A)的组合。
在某些实施例中,有机聚硅氧烷(A)包含三硅氧烷和四硅氧烷中的至少一者,所述三硅氧烷和四硅氧烷各自独立地具有下式:
(II)(R1R3 2SiO)4-aSiR4 a
其中每个R1、R3和R4独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,下标a对于四硅氧烷为0,或者对于三硅氧烷为1。合适的烷基、芳基和烯基基团如上文所描述和例示。
在某些实施例中,所述三硅氧烷和四硅氧烷各自独立地具有下式:
(ii)(ViR3 2SiO)4-aSiR4 a
其中Vi为乙烯基基团,每个R3和R4独立地包含苯基基团或者甲基基团,下标a对于四硅氧烷为0,或者对于三硅氧烷为1。在这些实施例中,式(ii)的三硅氧烷和/或四硅氧烷赋予该组合物优良的均匀性和低粘度并赋予该产品高模量和这样的折射指数,该折射指数可根据R4是甲基还是苯基基团而定制,这在下文中更详细描述。应认识到,组分(A)可包含具有式(II)和/或(ii)的两种或者多种不同的有机聚硅氧烷(A)的组合。另外,组分(A)可包含具有式(I)、(i)、(II)和/或(ii)的两种或者多种不同的有机聚硅氧烷(A)的组合。
在某些实施例中,有机聚硅氧烷(A)包含五硅氧烷和六硅氧烷中的至少一者,所述五硅氧烷和六硅氧烷各自独立地具有下式:
(III)(R1R3 2SiO)6-aSiR4 a
其中每个R1、R3和R4独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,下标a对于六硅氧烷为0,或者对于五硅氧烷为1。合适的烷基、芳基和烯基基团如上文所描述和例示。
在某些实施例中,所述五硅氧烷和六硅氧烷各自独立地具有下式:
(iii)(ViR3 2SiO)6-aSiR4 a
其中Vi为乙烯基基团,每个R3和R4独立地包含苯基基团或者甲基基团,下标a对于六硅氧烷为0,或者对于五硅氧烷为1。在这些实施例中,式(iii)的五硅氧烷和/或六硅氧烷赋予该组合物优良的均匀性和低粘度并赋予该产品高模量和这样的折射指数,该折射指数可根据R4是甲基还是苯基基团而定制,这在下文中更详细描述。应认识到,组分(A)可包含具有式(III)和/或(iii)的两种或者多种不同的有机聚硅氧烷(A)的组合。另外,组分(A)可包含具有式(I)、(i)、(II)、(ii)、(III)和/或(iii)的两种或者多种不同的有机聚硅氧烷(A)的组合。
制备如上所述和由式(I)、(i)、(II)、(ii)、(III)和(iii)所示的组分(A)的方法是有机硅领域的技术人员知道的。上文描述和例示的组分(A),以及适合于本发明的目的的有机聚硅氧烷(A)的其他具体例子,如(ViSiMe)2OSiPh2、乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的苯基硅倍半氧烷、1,3–二甲基-1,3-二苯基-1,3-二乙烯基二硅氧烷、1,5-二乙烯基-3-(二甲基乙烯基甲硅烷氧基)-1,1,5,5-四甲基-3-苯基三硅氧烷、1,5-二乙烯基-3-(二甲基乙烯基甲硅烷氧基)-1,1,5,5-四甲基-3-甲基三硅氧烷、1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氧烷、四(乙烯基二甲基甲硅烷氧基)硅烷、四(乙烯基二苯基甲硅烷氧基)硅烷和四(乙烯基甲基苯基甲硅烷氧基)硅烷、1,1,5,5-四甲基-1,5-二乙烯基-3-二苯基三硅氧烷、1,1,7,7-四甲基-1,7-二乙烯基-3,5-二苯基四硅氧烷、1,1,9,9-四甲基-1,9-二乙烯基-3,5,7-三苯基五硅氧烷、1,1,11,11-四甲基-1,11-二乙烯基-3,5,7,9-四苯基六硅氧烷、以及另外的五和六硅氧烷与甲基苯基硅氧烷和/或二苯基硅氧烷,可从美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔市(Morrisville,PA)的Gelest公司商购获得。
组分(A)的数均分子量不大于1500,作为另一种选择,数均分子量不大于1000,作为另一种选择,数均分子量不大于800。通常,降低有机聚硅氧烷(A)的数均分子量与较低的粘度相关,这有利于更容易分配。
在某些实施例中,如当组分(A)为如上所述的式(I)或者(i)时,按100重量份的该组合物计,组分(A)通常以30-65重量份、更通常35-45重量份、最通常38-44重量份的量存在。在其他实施例中,如当组分(A)为如上所述的式(II)或者(ii)时,按100重量份的该组合物计,组分(A)通常以20-60重量份、更通常25-45重量份、最通常20-40重量份的量存在。应认识到,组分(A),从而该组合物,可包含前述有机聚硅氧烷(A)中的两者或者多者的任何组合。
有机氢硅氧烷组分(B)(以下称组分(B))具有烷基基团和芳基基团中的至少一者。换句话说,组分(B)具有烷基基团或者芳基基团或者烷基和芳基基团的组合。适合于组分(B)的烷基和芳基基团如上文对组分(A)所描述和例示。在某些实施例中,组分(B)具有至少一个苯基基团。在这些实施例中,组分(B)可包含苯基基团以外的一个或者多个芳基基团。组分(B)每个分子平均具有至少两个硅键合氢原子,作为另一种选择,每个分子平均具有至少三个硅键合氢原子。
在某些实施例中,组分(B)包含具有下式的有机硅树脂。
(IV)(R6R7 2SiO1/2)y(R5SiO3/2)x
其中每个R5和R6独立地包含烷基基团、芳基基团、烯基基团或者氢原子,每个R7独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,下标x为0.2-0.6、更通常0.35-0.45、最通常0.4,且x+y=1。适合于式(IV)的烷基、芳基和烯基基团如上文对有机聚硅氧烷(A)所描述和例示。
在某些实施例中,有机硅树脂具有下式:
(iv)(HR7 2SiO1/2)y(R5SiO3/2)x
其中每个R5和R7独立地包含苯基基团或者甲基基团,下标x为0.2-0.6、更通常0.35-0.45、最通常0.4,且x+y=1。在这些实施例中,式(iv)的有机氢硅氧烷(B)赋予该组合物优良的均匀性和低粘度并赋予该产品高模量和提高的折射指数,这在下文中更详细描述。应认识到,组分(B)可包含具有式(IV)和/或(iv)的两种或者多种不同的有机氢硅氧烷(B)的组合。
在某些实施例中,组分(B)包含具有下式的硅氧烷:
(V)(R6R7 2SiO)(R5 2SiO)z(SiR6R7 2)
其中每个R5和R6独立地包含烷基基团、芳基基团、烯基基团或者氢原子,每个R7独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,下标z≥1、更通常5≥z≥1、最通常2.5≥z≥1。适合于式(V)的烷基、芳基和烯基基团如上文对有机聚硅氧烷(A)所描述和例示。
在某些实施例中,硅氧烷具有下式:
(v)(HR7 2SiO)(R5 2SiO)z(SiHR7 2)
其中每个R5和R7独立地包含苯基基团或者甲基基团,并且5≥z≥1、更通常2.5≥z≥1、最通常下标z=2.5,作为另一种选择,下标z=1。在这些实施例中,式(v)的有机氢硅氧烷(B)赋予该组合物优良的均匀性和低粘度并赋予该产品高模量和提高的折射指数,这在下文中更详细描述。应认识到,组分(B)可包含具有式(V)和/或(v)的两种或者多种不同的有机氢硅氧烷(B)的组合。另外,组分(B)可包含具有式(IV)、(iv)、(V)和/或(v)的两种或者多种不同的有机氢硅氧烷(B)的组合。
制备如上所描述和由式(IV)、(iv)、(V)和(v)所示的组分(B)的方法是有机硅领域的技术人员知道的。如上所描述和例示的组分(B),以及适合于本发明的目的的有机氢硅氧烷(B)的其他具体例子,如双(二甲基甲硅烷基)亚苯基、1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、1,3–二甲基-1,3-二苯基-1,3-二氢二硅氧烷、1,5-二氢-3-(二甲基氢甲硅烷氧基)-1,1,5,5-四甲基-3-苯基三硅氧烷、1,5-二氢-3-(二甲基氢甲硅烷氧基)-1,1,5,5-四甲基-3-甲基三硅氧烷、1,1,3,3-四甲基-1,3-二氢二硅氧烷、四(氢二甲基甲硅烷氧基)硅烷、四(氢二苯基甲硅烷氧基)硅烷、四(氢甲基苯基甲硅烷氧基)硅烷、1,9-二氢-1,1,9,9-四甲基-3,5,7-三苯基五硅氧烷和1,11-二氢-1,1,11,11-四甲基-3,5,7,9-四苯基六硅氧烷,可从美国密歇根州米德兰市(Midland,MI)的道康宁公司(DowCorning Corporation)商购获得。
组分(B)的数均分子量不大于1500,作为另一种选择,数均分子量不大于1000,作为另一种选择,数均分子量不大于900。在一个实施例中,组分(B)为通式MH 0.4TPh 0.6,数均分子量为约820。通常,降低有机氢硅氧烷(B)的数均分子量与较低的粘度相关,使得能够更容易分配。
在某些实施例中,如当组分(B)为如上所述的式(IV)或者(iv)时,按100重量份的该组合物计,组分(B)以10-80重量份、更通常25-70重量份、最通常30-60重量份的量存在。在其他实施例中,如当组分(B)为如上所述的式(V)或者(v)时,按100重量份的该组合物计,组分(B)通常以10-80重量份、更通常25-70重量份、最通常30-60重量份的量存在。应认识到,组分(B),从而该组合物,可包含前述有机氢硅氧烷(B)中的两者或者多者的任何组合。
在某些实施例中,如上所提到,组分(B)包含有机硅树脂和硅氧烷。有机硅树脂和硅氧烷都如上所描述和例示。在一个实施例中,组分(B)包含式(IV)的有机硅树脂和式(V)的硅氧烷。在又一个实施例中,组分(B)包含式(iv)的有机硅树脂和式(v)的硅氧烷。在这些实施例中,有机硅树脂和硅氧烷可以以相互之间各种重量比存在于该组合物中。如果有机硅树脂和硅氧烷都存在于该组合物中,则有机硅树脂和硅氧烷通常以1:0.5-1:6.0(有机硅树脂:硅氧烷)的重量比存在于该组合物中。在一个实施例中,有机硅树脂和硅氧烷以1:0.5-1:1.5的重量比存在于该组合物中。在另一个实施例中,有机硅树脂和硅氧烷以1:1.5-1:2的重量比存在于该组合物中。在又另一个实施例中,有机硅树脂和硅氧烷以1:2.5-1:3.5的重量比存在于该组合物中。在又另一个实施例中,有机硅树脂和硅氧烷以1:3.5-1:6.0的重量比存在于该组合物中。在这些实施例中,相对于该组合物中存在的硅氧烷的量提高有机硅树脂的量,通常赋予该产品提高的模量。
在某些实施例中,该组合物(在完全固化之前)的表面能为19-33达因/cm、更通常23-31达因/cm、最通常28-30达因/cm。当该组合物用作基质以掺入金属氧化物纳米粒子(D)以及任选地其他材料如粒子和/或光学活性剂(例如磷光剂)的话,这些实施例是特别有用的,所有这些在下文中作更详细的描述。如果掺入这种材料,据认为,使该材料的表面能与该组合物的表面能匹配有助于提高该组合物和其中掺入的该材料的均匀性。
在某些实施例中,该组合物的烷基基团与芳基基团的摩尔比为1:0.25-1:3.0、更通常1:0.5-1:2.5、最通常1:1-1:2。可通过提高或者降低该组合物中存在的芳基基团(例如苯基基团)的数目,来分别提高或者降低该产品的折射指数。
氢化硅烷化催化剂组分(C)(下称组分(C))可包含含有VIII族过渡金属、通常铂族金属(例如铂、铑、钌、钯、锇和铱)和/或含有铂族金属的化合物的公知氢化硅烷化催化剂中的任何一者。在一个实施例中,铂族金属为铂,这是基于其在氢化硅烷化反应中的高活性。适合于本发明的目的的氢化硅烷化催化剂(C)的具体例子包括Willing在美国专利No.3,419,593(将其以引用方式并入本文)中公开的氯铂酸、二氯化铂和某些含乙烯基的有机硅氧烷的配合物。这个类型的催化剂是氯铂酸和1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的反应产物。其他适合于本发明的目的的氢化硅烷化催化剂(C)在以下专利中有描述:EP0347895B以及美国专利No.3,159,601、3,220,972、3,296,291、3,516,946、3,814,730、3,989,668、4,784,879、5,036,117和5,175,325。
组分(C)还可包含微封装的含铂族金属的催化剂,其包含封装在热塑性树脂中的铂族金属。微封装的氢化硅烷化催化剂及其制备方法是催化领域公知的,如美国专利No.4,766,176及其中引述的参考文献和美国专利No.5,017,654中所例示。
组分(C)还可包含二(乙酰丙酮)铂光活化氢化硅烷化催化剂。光活化氢化硅烷化催化剂可以是任何能够在暴露于波长150-800nm的辐射时催化组分(A)和(B)的氢化硅烷化反应的氢化硅烷化催化剂。光活化氢化硅烷化催化剂可以是任何包含铂族金属或者含铂族金属的化合物的公知氢化硅烷化催化剂。铂族金属包括铂、铑、钌、钯、锇和铱。在一个实施例中,铂族金属为铂,这是基于其在氢化硅烷化反应中的高活性。
适合于本发明的目的的光活化氢化硅烷化催化剂的具体例子包括但不限于β-二酮铂(II)配合物,如二(2,4-戊二酸)铂(II)、二(2,4-己二酸)铂(II)、二(2,4-庚二酸)铂(II)、二(1-苯基-1,3-丁二酸)铂(II)、二(1,3-二苯基-1,3-丙二酸)铂(II)、二(1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-戊二酸)铂(II);(η-环戊二烯基)三烷基铂配合物,如(Cp)三甲基铂、(Cp)乙基二甲基铂、(Cp)三乙基铂、(氯-Cp)三甲基铂和(三甲基甲硅烷基-Cp)三甲基铂,其中Cp代表环戊二烯基;三氮烯氧化物-过渡金属配合物,如Pt[C6H5NNNOCH3]4、Pt[p-CN-C6H4NNNOC6H11]4、Pt[p-H3COC6H4NNNOC6H11]4、Pt[p-CH3(CH2)x-C6H4NNNOCH3]4、1,5-环辛二烯.Pt[p-CN-C6H4NNNOC6H11]2、1,5-环辛二烯.Pt[p-CH3O-C6H4NNNOCH3]2、[(C6H5)3P]3Rh[p-CN-C6H4NNNOC6H11]和Pd[p-CH3(CH2)x—C6H4NNNOCH3]2,其中x为1、3、5、11或者17;(η-二烯烃)(-芳基)铂配合物,如(η4-1,5-环辛二烯基)二苯基铂、η4-1,3,5,7-环辛四烯基)二苯基铂、(η4-2,5-降冰片二烯基)二苯基铂、(η4-1,5-环辛二烯基)二-(4-二甲基氨基苯基)铂、(η4-1,5-环辛二烯基)二-(4-乙酰基苯基)铂和(η4-1,5-环辛二烯基)二-(4-三氟甲基苯基)铂。在某些实施例中,光活化氢化硅烷化催化剂为β-二酮铂(II)配合物,更通常为二(2,4-戊二酸)铂(II)。
制备光活化氢化硅烷化催化剂的方法是催化领域公知的。例如,Guo等人(Chemistry of Materials(《材料化学》),1998,10,531-536)报道了制备β-二酮铂(II)的方法;美国专利No.4,510,094中公开了制备(η-环戊二烯基)-三烷基铂配合物的方法;美国专利No.5,496,961中公开了制备三氮烯氧化物-过渡金属配合物的方法;美国专利No.4,530,879中公开了制备(η-二烯烃)(σ-芳基)铂配合物的方法。
组分(C)通常以催化量存在,即以足以催化有机聚硅氧烷(A)和有机氢硅氧烷(B)的氢化硅烷化反应的量存在。例如,氢化硅烷化催化剂(C)通常以提供2-10ppm、更通常6-8ppm、最通常6ppm的VIII族过渡金属的量存在,按100重量份的该组合物计。一般地讲,低于2ppm则反应速率较慢,并且易受催化剂的抑制的影响,而使用超过10ppm则可导致在有机聚硅氧烷(A)和有机氢硅氧烷(B)的氢化硅烷化反应产物(即该产品)热老化时发黄,这在下文中更详细描述。应认识到,组分(C)可包含前述氢化硅烷化催化剂(C)中的两者或者多者的任何组合。
本发明的组合物还可包含除本文所描述和例示的用作组分(A)和(B)的那些硅氧烷和/或硅烷以外的另外硅氧烷和/或硅烷。这种另外硅氧烷和硅烷如果采用的话,可用于提高金属氧化物纳米粒子(D)在该组合物内的相容性。这种另外组分的例子包括十八烷基三甲氧基硅烷和分子量为约2,500的TPh 0.40T0.45DPh 0.05DPh2 0.10。通常,本发明的组合物不含聚二甲基硅氧烷(PDMS)。据认为,采用缺乏苯基基团的PDMS会给该组合物并因此给从该组合物形成的产品带来不合需要的性质,如透明度降低(例如浑浊)和不均匀。
该组合物还可包含选自光学活性剂(例如磷光剂)、固化改性剂(例如催化剂抑制剂)以及它们的组合的添加剂。适合于本发明的目的的固化抑制剂的一个具体例子是苯基丁炔醇(PBO)。应认识到,该组合物可包含有机硅领域知道的其他添加剂,其中一些在下文中进一步描述。例如,该组合物还可包含共交联剂、附着促进剂、填料、处理剂、流变改性剂以及它们的组合中的至少一者。应认识到,该组合物可包含前述添加剂中的两者或者多者的任何组合。
如果包含磷光剂的话,可以使用本领域知道的任何类型的磷光剂。在该组合物从而在该产品中任选包含磷光剂,以调节从LED发出的颜色。磷光剂通常是任何能显示磷光的化合物/材料。磷光剂材料可选自无机粒子、有机粒子、有机分子和它们的组合。前述磷光剂材料可以为常规的大粒子粉末(例如平均直径为1-25um的粉末)和/或纳米粒子粉末的形式。
适合于本发明的目的的无机粒子如磷光剂材料包括但不限于掺杂石榴石如YAG:Ce和(Y,Gd)AG:Ce;铝酸盐如Sr2Al14O25:Eu和BAM:Eu;硅酸盐如SrBaSiO:Eu;硫化物如ZnS:Ag、CaS:Eu和SrGa2S4:Eu;氧硫化物;氧氮化物;磷酸盐;硼酸盐;和钨酸盐如CaWO4。其他适合于本发明的目的的无机粒子包括由半导体纳米粒子制成的量子点磷光剂,所述半导体纳米粒子包括但不限于Ge、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、PbS、PbSe、PbTe、InN、InP、InAs、AIN、AIP、AlAs、GaN、GaP、GaAs以及它们的组合。一般地讲,每个量子点磷光剂的表面将至少部分地被有机分子涂覆,以防止附聚现象和提高相容性。在某些实施例中,磷光剂例如量子点磷光剂由几层不同的材料构成,呈芯-壳构造。适合于涂覆量子点磷光剂的表面的有机分子包括但不限于吸收染料和荧光染料,如美国专利No.6,600,175中描述的那些。其他适合于本发明的目的的磷光剂在以下专利中描述:国际公布WO2006/0600141(Taskar等人)、国际公布WO2005/027576(Taskar等人)、美国专利No.6,734,465(Taskar等人)和美国专利No.7,259,400(Taskar等人),将这些专利中涉及常规的和具有创造性的磷光剂的公开内容以引用方式全部并入本文。
如果采用光学活性剂的话,其用量取决于多个因素,包括所选择的光学活性剂和最终应用。如果包含光学活性剂(例如磷光剂)的话,它通常以0.01-25重量份、更通常1-15重量份、最通常5-10重量份的量存在,每个量按100重量份的该组合物计。可例如根据该产品的含有光学活性剂的层的厚度和所需的发射光颜色,来调整光学活性剂的量。其他合适的光学活性剂包括光子晶体和碳纳米管。应认识到,该组合物可包含前述光学活性剂中的两者或者多者的任何组合。
如果包含固化改性剂的话,可以使用有机硅领域知道的任何类型的固化改性剂。在该组合物中可任选包含固化改性剂,以使得在将组分(A)、(B)和(C)混合在一起后可以控制该组合物的固化,这在下文中进一步描述。在该产品在基材上成形的过程中,如当制作LED时,固化改性剂尤其可用于该组合物中。固化改性剂能留出足够的工作时间,使得能够在该产品凝胶化并最终固化之前将该组合物施加到基材上。
可添加固化改性剂以延长该组合物的货架期和/或工作时间。还可添加固化改性剂以提高该组合物的固化温度。合适的固化改性剂是有机硅领域知道的并可商购获得。固化改性剂的例子有炔属醇类、环烯基硅氧烷类、烯炔化合物、三唑膦类;硫醇类、肼类、胺类、富马酸酯类、马来酸酯类以及它们的组合。炔属醇类的例子在例如EP0764703A2和美国专利No.5,449,802中有公开,包括甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、二甲基己炔醇、1-丁炔-3-醇、1-丙炔-3-醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇、4-乙基-1-辛炔-3-醇、3,5-二甲基(diemthyl)-1-己炔-3-醇和1-乙炔基-1-环己醇以及它们的组合。环烯基硅氧烷类的例子包括甲基乙烯基环硅氧烷类,例如1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷以及它们的组合。烯炔化合物的例子包括3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔以及它们的组合。三唑类的例子包括苯并三唑。膦类的例子包括三苯基膦。胺类的例子包括四甲基乙二胺。富马酸酯类的例子包括富马酸二烷基酯类、富马酸二烯基酯类、富马酸二烷氧基烷基酯类以及它们的组合。合适的固化改性剂被例如美国专利No.3,445,420、3,989,667、4,584,361和5,036,117公开。
作为另一种选择,固化改性剂可包含甲硅烷基化的炔属抑制剂。不想拘泥于或者局限于任何具体理论,但认为与从不含抑制剂或者含有炔属醇的氢化硅烷化可固化的组合物制备的产品相比,添加甲硅烷基化的炔属抑制剂可减少从该组合物制备的该产品的发黄。
合适的甲硅烷基化的炔属抑制剂可具有以下通式(V):
通式(VI):
或者它们的组合;其中每个R15独立地为氢原子或者单价有机基团,R16为共价键或者二价烃基,下标u为0、1、2或者3,下标t为0-10,下标v为4-12。作为另一种选择,u为1或者3。作为另一种选择,在通式(V)中,下标u为3。作为另一种选择,在通式(VI)中,下标u为1,作为另一种选择,下标t为0,作为另一种选择,下标v为5、6或者7,作为另一种选择,下标v为6。用于R15的单价有机基团的例子包括脂族不饱和有机基团、芳族基团、或者不含芳族和游离脂族不饱和基团的单价取代或者未取代的烃基,如上文所描述和例示。
合适的甲硅烷基化的炔属抑制剂的例子有(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)三甲基硅烷、((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)三甲基硅烷、二(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基硅烷,二(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)硅烷甲基乙烯基硅烷、二((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)二甲基硅烷、甲基(三(1,1-二甲基-2-丙炔基氧基))硅烷、甲基(三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基))硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基苯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)三乙基硅烷、二(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)甲基三氟丙基硅烷、(3,5-二甲基-1-己炔-3-氧基)三甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二苯基甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基苯基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二苯基甲基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)三甲基硅烷以及它们的组合。作为另一种选择,甲硅烷基化的炔属抑制剂可包含甲基(三(1,1-二甲基-2-丙炔基氧基))硅烷、((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)三甲基硅烷以及它们的组合。
甲硅烷基化的炔属抑制剂可通过本领域知道的对醇进行甲硅烷基化的方法来制备,如使式R15 uSiCl4-u的氯硅烷与通式(VII):
或者通式(VIII):
的炔属醇在酸受体存在下反应来制备。
在通式(VII)和(VIII)中,R15、R16以及下标u、t和v各自如上文所描述。甲硅烷基化的炔属抑制剂及它们的制备方法在例如EP0764703A2和美国专利No.5,449,802中公开。
其他适合于本发明的目的的固化改性剂包括但不限于甲基-丁炔醇、3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇、乙烯基环硅氧烷类和三苯基膦。其他合适的固化改性剂包括炔属醇类,如美国专利No.3,989,666和3,445,420中描述的那些;不饱和羧酸酯类,如美国专利No.4,504,645、4,256,870、4,347,346和4,774,111中描述的那些;以及某些烯属硅氧烷,如美国专利No.3,933,880、3,989,666和3,989,667中描述的那些。适合于本发明的目的的固化改性剂的一个具体例子是3,5-二甲基-1-己炔-3-醇,其可以从美国宾夕法尼亚州阿伦敦市(Allentown,PA)的空气化工产品有限公司(Air Productsand Chemicals Inc)商购获得,商品名为61。
如果采用固化改性剂的话,它加到该组合物的量将取决于具体使用的固化改性剂以及组分(C)、(A)和(B)的组成和数量。如果包含固化改性剂的话,它通常以1.0-10000ppm、更通常25-500ppm、最通常50-100ppm的量存在,每个量均按100重量份的该组合物计。应认识到,各个数量都可以使用,这取决于固化改性剂的强度。应认识到,该组合物可包含前述固化改性剂中的两者或者多者的任何组合。
如果采用共交联剂的话,它在该组合物中的添加量可为0.01-50重量份、作为另一种选择0.01-25重量份、作为另一种选择1-5重量份,均按100重量份的该组合物计。共交联剂可包含平均组成式为HcR8 dSiO(4-c-d)/2的氢甲硅烷基官能化聚有机硅氧烷,其中每个R8独立地为甲基基团或者苯基基团,其中至少30摩尔%R8为苯基基团,下标a和b为正数,c+d=1-2.2,且c/(c+d)=0.001-0.05。
如果采用附着促进剂的话,它在该组合物中的添加量可为0.01-50重量份、作为另一种选择0.01-10重量份、作为另一种选择0.01-5重量份,均按100重量份的该组合物计。附着促进剂可包含(a)烷氧基硅烷,(b)烷氧基硅烷和羟基官能化聚有机硅氧烷的组合,或者(c)它们的组合,或者组分(a)、(b)或者(c)与过渡金属螯合物的组合。作为另一种选择,附着促进剂可包含不饱和化合物或者环氧官能化化合物。合适的环氧官能化化合物是有机硅领域知道的,并且可商购获得;参见例如美国专利No.4,087,585、5,194,649、5,248,715和5,744,507(第4-5栏)。附着促进剂可包含不饱和烷氧基硅烷或者环氧官能化烷氧基硅烷。例如,不饱和烷氧基硅烷或者环氧官能化烷氧基硅烷可具有式R9 eSi(OR10)(4-e),其中下标e为1、2或者3,作为另一种选择,下标e为1。每个R9独立地为单价有机基团,前提条件是至少一个R9为不饱和有机基团或者环氧官能化有机基团。R9环氧官能化有机基团例如为3-缩水甘油氧基丙基和(环氧环己基)乙基。R9不饱和有机基团例如为3-甲基丙烯酰氧基丙基、3-丙烯酰氧基丙基以及不饱和单价烃基,例如乙烯基、烯丙基、己烯基、十一烯基。每个R10独立地为1-4个碳原子、作为另一种选择1-2个碳原子的未取代的饱和烃基。R10例如为甲基、乙基、丙基和丁基。
合适的环氧官能化烷氧基硅烷的例子包括3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、(环氧环己基)乙基二甲氧基硅烷、(环氧环己基)乙基二乙氧基硅烷以及它们的组合。合适的不饱和烷氧基硅烷的例子包括乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、己烯基三甲氧基硅烷、十一碳烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷以及它们的组合。
附着促进剂可包含环氧官能化硅氧烷,如羟基封端的聚有机硅氧烷与如上所述的环氧官能化烷氧基硅烷的反应产物,或者羟基封端的聚有机硅氧烷与该环氧官能化烷氧基硅烷的物理共混物。附着促进剂可包含环氧官能化烷氧基硅烷和环氧官能化硅氧烷的组合。例如,附着促进剂的例子有:3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和羟基封端的甲基乙烯基硅氧烷与3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的反应产物的混合物,或者3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和羟基封端的甲基乙烯基硅氧烷的混合物,或者3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和羟基封端的甲基乙烯基/二甲基硅氧烷共聚物的混合物,或者3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和羟基封端的甲基乙烯基/甲基苯基硅氧烷共聚物的混合物。当用作物理共混物而不是反应产物时,这些组分可以单独保存在多部分套盒中。
如果采用过渡金属螯合物的话,合适的过渡金属螯合物包括钛酸盐、铝螯合物如乙酰丙酮铝以及它们的组合。过渡金属螯合物及其制备方法是本领域知道的,参见例如美国专利No.5,248,715、EP0493791A1和EP0497349B1。
如果采用填料的话,填料向该组合物的添加量取决于所选的填料类型和所得的光学透明度。填料可以以0.1%-50%、作为另一种选择0.1%-25%的量添加到该组合物,均按该组合物的重量计。合适的填料包括增强填料如二氧化硅。合适的增强填料是本领域知道的,且可商购获得,如美国麻萨诸塞州的卡博特公司(Cabot Corporation)以商品名CAB-O-SIL出售的热解法二氧化硅。
传导性填料,即导热填料、导电填料或者同时导热和导电填料,也可用作该填料。合适的传导性填料包括金属粒子、金属氧化物粒子以及它们的组合。合适的导热填料的例子有氮化铝;氧化铝;钛酸钡、氧化铍、氮化硼;金刚石、石墨、氧化镁、金属颗粒例如铜、金、镍或银、碳化硅;碳化钨;氧化锌以及它们的组合。
传导性填料是本领域知道的并且可商购获得;参见例如美国专利No.6,169,142(第4列第7-33行)。例如,CB-A20S和Al-43-Me是不同粒度的氧化铝填料,可从昭和电工株式会社(Showa-Denko)商购获得;AA-04、AA-2和AA18,可从住友化学工业株式会社(Sumitomo Chemical Company)商购获得。银填料可从美国马萨诸塞州阿特尔伯勒市的美泰乐科技美国公司(Metalor Technologies U.S.A.Corp.(Attleboro,Massachusetts,U.S.A.))商购获得。氮化硼填料可从美国俄亥俄州克利夫兰市的先进陶瓷公司(AdvancedCeramics Corporation(Cleveland,Ohio,U.S.A.))商购获得。
对填料粒子的形状不作具体限制;但是,圆形或者球形的粒子可防止填料在该组合物中的填充量高时粘度增加到不适宜的水平。可使用具有不同粒度和不同粒度分布的填料的组合。例如,可能合乎需要的是将具有较大平均粒度的第一填料与具有较小平均粒度的第二填料以符合最紧密堆积理论分布曲线的比例进行组合。这可改善堆积效率并可降低粘度。
填料的全部或者一部分可包含隔离物(spacer)。隔离物可包含有机粒子如聚苯乙烯、无机粒子如玻璃或者它们的组合。隔离物可以是导热的、导电的或者同时是导热和导电的。隔离物的粒度可为25微米至250微米。隔离物可包含单分散珠粒(bead)。隔离物的量取决于各种因素,包括例如粒子的分布、在放置该组合物的过程中所施加的压力、以及放置的温度。
填料可任选用处理剂进行表面处理。处理剂和处理方法是本领域知道的;参见例如美国专利No.6,169,142(第4列第42行至第5列第2行)。可在将填料与该组合物的其他组分进行组合之前用处理剂处理填料,或者填料可进行原位处理。
处理剂可为下式的烷氧基硅烷:R11 fSi(OR12)(4-f),其中下标f为1、2或者3;作为另一种选择,下标f为3。每个R11独立地为具有1-50个碳原子的取代的或者未取代的单价烃基。R11的例子有烷基,例如己基、辛基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基;和芳基,例如苄基、苯基和苯乙基。R11可为饱和的或者不饱和的,带支链的或者不带支链的,以及未取代的。R11可为饱和的,不带支链的,以及未取代的。每个R12独立地为具有1-4个碳原子、作为另一种选择1-2个碳原子的未取代的、饱和的烃基。处理剂的例子有己基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十四烷基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基乙基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷以及它们的组合。
烷氧基官能化低聚硅氧烷也可用作处理剂。烷氧基官能化低聚硅氧烷及其制备方法是有机硅领域知道的,参见例如EP1101167A2。例如,合适的烷氧基官能化低聚硅氧烷包括式(R13O)gSi(OSiR14 2R15)4-g所示的那些,其中下标g为1、2或者3,作为另一种选择,下标g为3。每个R13可独立地为烷基基团。每个R14可独立地选自具有1-10个碳原子的饱和及不饱和的单价烃基。每个R15可独立地为具有至少11个碳原子的饱和或者不饱和的单价烃基。
如果采用金属填料的话,金属填料可用烷基硫醇如十八烷基硫醇和其他硫醇,脂肪酸如油酸、硬脂酸、钛酸盐、钛酸盐偶联剂,以及它们的组合进行处理。用于氧化铝和钝化氮化铝的处理剂可包括烷氧基甲硅烷基官能化烷基甲基聚硅氧烷,例如R16 hR17 iSi(OR18)(4-h-i)的部分水解缩合物,或者共水解缩合物或者混合物,其中可水解基团将为硅氮烷、酰氧基或者肟基的类似材料。所有这些中,连接至Si的基团,例如上式中的R16,是长链不饱和单价烃或者单价芳族官能化烃。每个R17独立地为单价烃基,每个R18独立地为具有1-4个碳原子的单价烃基。在上式中,下标h为1、2或者3,下标i为0、1或者2,前提条件是h+i为1、2或者3。有机硅领域的技术人员可无需进行过多的实验就能优化具体的处理以帮助填料的分散。
可添加流变改性剂以改变该组合物的触变性质。流变改性剂的例子有流动控制添加剂;活性稀释剂;抗沉降剂;α-烯烃;非活性苯基硅倍半氧烷;羟基封端的甲基苯基硅氧烷均聚物;羟基封端的硅氧烷-有机共聚物,包括但不限于羟基封端的聚环氧丙烷-二甲基硅氧烷共聚物;以及它们的组合。
除了上述那些添加剂组分的全部或者一部分以外,还可添加其他任选的组分,或者可添加其他任选的组分以取代上述那些添加剂组分的全部或者一部分,前提条件是所述任选的组分不会妨碍该组合物固化以形成该产品。其他任选的添加剂的例子包括但不限于酸受体;抗氧化剂;稳定剂如氧化镁、氢氧化钙、金属盐添加剂(如EP0950685A1中公开的那些)、热稳定剂和紫外(UV)稳定剂;阻燃剂;甲硅烷基化剂,如4-(三甲基甲硅烷基氧基)-3-戊烯-2-酮和N-(叔丁基二甲基甲硅烷基)-N-甲基三氟乙酰胺;干燥剂,如沸石、无水硫酸铝、分子筛(优选孔径为10埃或者更低)、硅藻土、硅胶和活性炭;光学扩散剂(optical diffusant);胶态二氧化硅;以及发泡剂如水、甲醇、乙醇、异丙醇、苄醇、1,4丁二醇、1,5戊二醇、1,7庚二醇和硅烷醇。应认识到,该组合物可包含前述添加剂组分中的两者或者多者的任何组合。
该组合物可单独使用,或者可用于其他材料的掺入,即该组合物可用作基质以掺入其他材料(如以上所述的粒子和/或磷光剂)。在某些实施例中,该组合物还包含金属氧化物粒子和半导体粒子中的至少一者。金属氧化物粒子和/或半导体粒子可任选被包含在该组合物中以进一步提高该产品的折射指数,这在下文中更详细描述。合适的金属氧化物粒子和半导体粒子通常是那些在LED的发射带宽上基本上透明的粒子。“基本上透明”指所述金属氧化物粒子和/或半导体粒子不能够吸收从LED发出的光,即所述金属氧化物粒子和/或半导体粒子的光学带隙大于从LED发出的光的光子能。
适合于本发明的目的的金属氧化物纳米粒子包括但不限于Al2O3、ZrO2、V2O5、ZnO、SnO2或者它们的混合物。在一个实施例中,金属氧化物纳米粒子是ZrO2。在其他实施例中,金属氧化物纳米粒子是与本申请同时提交的美国专利申请No.61/420,925中所公开的改性纳米粒子,将该专利申请的公开内容以引用方式整体并入本文。适合于本发明的目的的半导体粒子包括但不限于ZnS、CdS、GaN以及它们的混合物。在某些实施例中,所述粒子可包括这样的种类,其中具有一种材料所构成的芯,在芯上沉积有另一种类型的材料。
二氧化钛(TiO2)纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子(D)被包含在该组合物中以调节该组合物的折射指数,具体地讲提高该组合物在固化后的折射指数,例如提高该产品的折射指数,这在下文中更详细描述。从个体上,金属氧化物纳米粒子(D)比作为一个整体的该组合物具有更高的折射指数。所谓“以外的”是指本发明的组合物完全不含TiO2纳米粒子。应认识到,TiO2粒子可存在于该组合物中,只要TiO2粒子的粒度比纳米粒子更小或者更大。但是,TiO2粒子无论粒度如何,通常都不在本发明的组合物中采用。当磷光剂包含在该组合物中时,通过提高该组合物的折射指数,可使折射指数更加紧密匹配磷光剂的折射指数。通常,金属氧化物纳米粒子(D)包括二氧化锆(ZrO2),其在本领域中也称氧化锆。合适的氧化锆类型,包括氧化锆分散体,可从住友大阪水泥株式会社(Sumitomo Osaka CementCo.,Ltd)商购获得,如NZD-8J61、NZD-3001A和ZRST-106。其他合适的金属氧化物纳米粒子(D)包括上文描述和例示的那些,如Al2O3。不想拘泥于或者局限于任何具体理论,但认为ZrO2具有极弱的光催化作用乃至不具有光催化作用,这赋予该组合物固化后稳定性,尤其是在强光条件下。此外,还认为TiO2纳米粒子起到紫外光屏障的作用,而ZrO2纳米粒子通常是紫外光透明的,从而ZrO2粒子的使用赋予该组合物在固化时优良的透光性质。
金属氧化物纳米粒子(D)的尺寸在小于1微米至大于1纳米的范围内,通常在1-300纳米、更通常1-50纳米、最通常20-40纳米的范围内,作为另一种选择,不大于10纳米。前述的粒度是平均粒度,其中粒度是基于粒子的最长尺度,所述最长尺度对于球形粒子来说是直径。
在一个实施例中,金属氧化物纳米粒子(D)的平均粒度一般为3-40纳米。在某些实施例中,金属氧化物纳米粒子(D)的平均原生粒度小于35纳米、更通常小于30纳米、最通常小于25纳米。如果采用金属氧化物纳米粒子(D)的话,其平均粒度一般小于LED的基材所发出的光的波长。由此,金属氧化物纳米粒子(D)不会散射LED的基材(例如二极管)所发出的光。纳米粒子(D)可为自由流动的粉末形式,更通常地,纳米粒子(D)在溶剂(或者浆液)分散体中。该溶剂分散体的溶剂可以是本领域知道的任何溶剂。如果采用溶剂的话,所选择的溶剂将取决于多个因素,包括纳米粒子(D)的表面处理。通常,溶剂将被选择成使得溶剂的极性可与纳米粒子(D)的表面处理的极性相同或者相近。例如,具有非极性表面处理的纳米粒子(D)可分散在烃溶剂如甲苯中。作为另一种选择,具有极性表面处理的纳米粒子(D)可分散在极性更大的溶剂如水中。如果采用分散体的话,溶剂可从本发明的组合物中移除,或者可留在本发明的组合物内。
在某些实施例中,金属氧化物纳米粒子(D)用填料处理剂涂覆。适合于本发明的目的的填料处理剂包括上文描述和例示的处理剂。填料处理剂通常包括烷氧基硅烷。在某些实施例中,烷氧基硅烷选自辛基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及它们的组合。适合于本发明的目的的烷氧基硅烷可从美国宾夕法尼亚州莫里斯维尔市(Morrisville,PA)的Gelest公司(Gelest Inc.)商购获得。填料处理剂可用于提高或者降低该组合物和该产品的透明度。
在一个实施例中,金属氧化物纳米粒子(D)具有在金属氧化物纳米粒子(D)和填料处理剂涂层之间的外壳涂层。应认识到,即使不采用填料处理剂,金属氧化物纳米粒子(D)也可具有外壳涂层。如果采用外壳涂层的话,它通常包含具有比金属氧化物纳米粒子(D)的带隙更大的带隙的材料。具有更大带隙的材料一般为氧化物。在某些实施例中,氧化物为氧化铝。
金属氧化物纳米粒子(D)通常以60-75重量份、更通常60-70重量份、最通常65-70重量份的量存在,每个量按100重量份的该组合物计。要认识到,该组合物可包含两种或者多种类型和/等级的前述金属氧化物纳米粒子的任何组合。还要认识到,该组合物可包含除金属氧化物纳米粒子(D)以外的其他前述粒子的任何组合,如上文所描述和例示。
该组合物的SiH基团与烯基基团的摩尔比通常为0.80-1.5,更通常1.0-1.5,最通常1.0-1.1。有机硅领域的技术人员一般认为,当每分子的组分(A)的烯基基团平均数目和每分子的组分(B)的硅键合氢原子平均数目之和大于4时,发生交联。
组分(A)、(B)、(C)和(D),以及任选地添加剂和/或其他金属氧化物粒子和/或半导体粒子中的一者或者多者,可按任何顺序进行合并。通常,在引入组分(C)和(D)之前,将组分(A)和(B)进行合并。
该组合物可通过各种方式供应给消费者使用,如在大型的罐子、鼓形圆桶和容器或者小型的套盒、包裹和容器中供应。该组合物可在单部分系统、两部分系统或者多部分系统中供应。通常,可将任何具有烯基基团的组分(例如组分(A))保持与任何具有SiH基团的组分(例如组分(B))分开,以防止该组合物的过早反应。另外的组分如组分(C)和(D),以及任选地添加剂和/或其他金属氧化物粒子和/或半导体粒子中的一者或者多者,可与前述的组分(A)和(B)中的任一者进行合并,或者保持与它们分开。在两部分系统的一个例子中,第一部分包含组分(A)和(C),第二部分包含(A)和(B)及固化改性剂。在这个例子中,组分(D)可包含在第一部分中,包含在第二部分中,或者分摊在这两部分之间。作为另一种选择,可制作包括以上所述的第一和第二部分的三部分系统,其中组分(D)在第三部分中。优选地,除了催化剂外,所有的硅氧烷组分可与组分(D)进行混合以制作第一部分,而催化剂将在第二部分中。
如上所描述,该产品包含组分(A)与(B)在组分(C)和(D)以及任选地添加剂和/或其他金属氧化物粒子和/或半导体粒子中的一者或者多者存在下的反应产物。该产品通常具有如上文对该组合物所描述的烷基基团与苯基基团摩尔比。该产品通常具有如对反应前该组合物所描述的粘度。
在固化后,在632.8nm波长处测量,该产品的折射指数通常为1.40-1.70、更通常1.43-1.60、还更通常1.43-1.56、最通常1.50-1.56。折射指数可用棱镜耦合器测定。这个方法使用先进光波导技术来准确测量具体波长处的折射指数。该产品通常具有在0.1mm厚度下透过至少85%、更通常至少90%、最通常至少95%的632.8nm波长光线的光学透明度。光学透明度可使用紫外分光光度计并使用有机硅领域技术人员知道的方法进行测定。
该组合物的表面能与金属氧化物纳米粒子的表面能越紧密匹配,该产品的光学透明度越好。例如,如果该组合物和该粒子的表面能的差异变得太大,则该产品将趋向于变成乳白色/不透明,这对于许多光子学应用如对于透镜和LED是不合需要的。
该产品的模量通常为至少9.0×105、更通常9.0×105-5.0×107达因/cm2,这在控制应变平行板振荡流变仪中测得。在某些实施例中,该产品的模量为9.0×105-5.0×106达因/cm2。在其他实施例中,该产品的模量为5.0×106-1.0×107达因/cm2。在另外的实施例中,该产品的模量为1.0×107-5.0×107达因/cm2。
该产品的肖氏A硬度通常大于50,更通常肖氏D硬度为5-40,还更通常肖氏D硬度为10-30,最通常肖氏D硬度为10-25。该产品的硬度可根据ASTM D-2240进行测定。
从该组合物形成该产品的反应,可在有机硅领域的技术人员知道的任何适合于氢化硅烷化反应的标准反应器中进行。适合于本发明的目的的反应器包括但不限于玻璃反应器和带衬里的玻璃反应器。优选地,反应器配有搅动(如搅拌)装置或者其他能赋予剪切混合的装置。
该组合物的形成该产品的反应通常在以下温度下进行:0℃至200℃,更通常室温(约23±2℃)至150℃,最通常80℃至150℃。反应时间取决于几个因素,如组分(A)和(B)的数量和组成、搅拌以及温度。在室温(约23±2℃)至150℃的温度下,反应时间通常为1/2小时(30分钟)至24小时。在一个实施例中,在125℃下,反应时间为两小时。在另一个实施例中,在150℃下,反应时间为1/2小时(30分钟)。应认识到,通常使用各种已知的方法将该混合的组合物施加到基材,然后如上所述进行反应。用于LED的封装或者涂覆技术是本领域公知的。这种技术包括浇注、分配、模制等。例如,在将LED封装在该组合物中之后——这通常在模具中进行——使该组合物在上文描述和例示的温度范围和时间进行反应,即固化。应认识到,该组合物可在一个或者多个阶段进行固化,例如通过两个或者多个加热阶段进行固化,以形成该产品。
如上所描述,该组合物和由其形成的该产品可用于封装LED,可以是本领域知道的任何类型的LED。LED是本领域公知的;参见例如E.FREDSCHUBERT,LIGHT-EMITTING DIODES(《发光二极管》)(2006年第2版)。本发明的产品通常用作LED的封装物。LED包括发射光线的二极管即基材,所述光线无论是可见光、紫外光还是红外光。二极管可以是单个组件或者例如通过半导体晶片加工程序制作的芯片。该组件或者该芯片可包括适用于施加能量以给二极管通电的电触头。该组件或者该芯片的各个层和其他功能元件通常以晶片级形成,完成的晶片最终被切割成各个零件以产生众多的二极管。
本文所述的该组合物和该产品可用于制作多种多样的LED,包括但不限于单色LED和磷光剂-LED(其中蓝光或者紫外光通过磷光剂被转变成另一种颜色)。LED可按多种构造进行包装,包括但不限于LED表面安装在陶瓷或者聚合物包装中,其可具有或者不具有反射杯;LED安装在电路板上;LED安装在塑料电子基材上;等等。
LED发射光可以是LED源极能发射的任何光线,且取决于半导体层的组成和结构,可从电磁波频谱的紫外光到可见光部分。本文所述的该组合物和该产品可用于表面安装和侧面安装LED包装中,其中封装物即该产品在反射杯中固化。该组合物和该产品还可用于含有顶部线焊的LED装置(LED designs)。另外,该组合物和该产品可用于制作其中没有反射杯的表面安装LED,和可用于制作连接到多个不同基材的表面安装LED的阵列。
本文描述的产品能抵抗物理降解、热降解和光降解(抵抗发黄),从而特别可用于白色光源,例如白色LED。在其结构中采用LED的白色光源一般具有两个基本的构造。在一个构造中——本文称为直接发射LED——白光是由不同颜色的LED的直接发射而产生。例子包括红光LED、绿光LED和蓝光LED的组合,蓝光LED和黄光LED的组合。在另一个基本构造中——本文称为基于LED激发的磷光剂的光源,单个LED在窄波长范围内产生光线,该光线撞击并激发磷光剂以产生可见光。如之前所描述,磷光剂可包含不同的磷光剂材料的混合物或者组合。磷光剂所发射的光线可包括分布在可见波长范围内的多个窄发射线,使得发射光在人肉眼看起来实质上是白光。磷光剂可作为该组合物的一部分施加到二极管以形成LED。作为另外一种选择或除此之外,可在单独的步骤中将磷光剂施加到二极管,例如,可将磷光剂涂覆到二极管上,然后再使二极管与该组合物接触以形成封装物,即该产品。
从LED获得白光的一个例子是使用蓝光LED照射磷光剂,该磷光剂将蓝光转变成红色和绿色波长。一部分蓝色激发光不被该磷光剂吸收,该残余蓝色激发光与该磷光剂所发射的红光和绿光组合。LED的另一个例子是紫外(UV)LED照射磷光剂,该磷光剂吸收紫外光并将其转变成红光、绿光和蓝光。具有尺度小且紫外吸收极微的基团(例如甲基基团)的该组合物的实施例优选用于紫外LED。通常,磷光剂(如果包含的话)和二极管具有比该产品的折射指数高的折射指数。通过使该产品和磷光剂和/或二极管的折射指数匹配,可使光散射减至最低。
以下说明本发明的组合物和产品的实例是旨在说明而非限制本发明。
实例
制备了本发明的组合物的实例。将组分(A)、(B)、(C)、(D)和固化改性剂在反应容器中混合,以形成该组合物的各个实例。反应容器是能够承受搅动并对化学反应性具有抵抗力的容器。用高剪切离心混合机在2000-3500rpm下将各组合物混合1-3分钟。使用Brookfield锥板式粘度计按照ASTM D-4287测定各组合物的粘度。将各个混合组合物加热到80℃-125℃的温度,以促进各组合物反应形成分别的产品。各产品在30-120分钟内固化,即成形。使用铝基材通过冲模剪切方法测定了各产品的附着强度。使用棱镜耦合器测定各产品的折射指数。这个方法使用先进光波导技术来准确测量具体波长处的折射指数。使用紫外分光光度计并使用有机硅领域技术人员知道的方法测定光学透明度。
在本发明实例1中,将粒度为18nm(平均值)的氧化锆纳米粒子的甲苯溶液与包含1,3-二苯基-1,3-二甲基-1,3-二乙烯基二硅氧烷的有机聚硅氧烷组分、包含式TPh 0.4MH 0.6所示的氢二甲基甲硅烷氧基基团封端的苯基硅倍半氧烷的有机氢硅氧烷组分、包含Pt的氢化硅烷化催化剂和包含苯基丁炔醇(PBO)的固化抑制剂的配方进行混合,以形成组合物。有机聚硅氧烷组分和有机氢硅氧烷组分都可从道康宁公司(Dow Corning Corporation)商购获得。在将组合物的各组分混合后,从组合物移除一定量的甲苯。接着,将组合物涂覆在石英板上,然后将组合物在150℃下固化1小时。从固化的组合物形成的所得材料是透明的,折射指数(RI)为1.607。
还制备了另外的本发明实例2、3和4。这些组合物与前面刚刚描述的本发明实例类似,但采用不同的金属氧化物纳米粒子代替氧化锆纳米粒子,包括粒度在20-40nm(平均值)范围内的氧化锆纳米粒子和采用这种氧化锆纳米粒子的氧化锆浆液在内。这些组合物中的一些在固化后得到折射指数最高达1.69的材料。
用来形成各组合物的每个组分的数量和类型在下表1中示出,所有数值均为重量份,按100重量份的各组合物计,除非另有指明。符号“-”表示配方中无该组分。
表1
有机聚硅氧烷1为1,3-二甲基-1,3-二苯基-1,3-二乙烯基二硅氧烷,可从美国密歇根州米德兰市道康宁公司(Dow Corning Corporation,Midland MI)商购获得。
有机聚硅氧烷2为平均式(DPh)4(MVi)2的有机硅低聚体,其中DPh为PhMeSiO2/2,MVi为Me2ViSiO1/2,Ph为苯基基团,Vi为乙烯基基团,Me为甲基基团,可从道康宁公司(Dow Corning Corporation,Midland MI)商购获得。
有机聚硅氧烷3为式(ESiO3/2)0.4(ViMeSiO2/2)0.4(MeO1/2)0.2的有机硅聚合物,其中E为3-缩水甘油氧基丙基基团,Vi为乙烯基基团,Me为甲基基团。
有机聚硅氧烷4为式(EMeSiO2/2)0.29(ViMe2SiO1/2)0.18(PhSiO3/2)0.53的有机硅聚合物,其中E为3-缩水甘油氧基丙基基团,Vi为乙烯基基团,Ph为苯基基团,Me为甲基基团。
有机氢硅氧烷1为式(TPh)0.4(MH)0.6的有机硅树脂,其中T为SiO3/2,M为Me2SiO1/2,Ph为苯基基团,H为氢原子,Me为甲基基团,可从道康宁公司商购获得。
有机氢硅氧烷2为平均式(DPh)4(MH)2的有机硅低聚体,其中DPh为PhMeSiO2/2,MH为Me2HSiO1/2,Ph为苯基基团,H为氢原子,Me为甲基基团,可从道康宁公司商购获得。
催化剂为铂催化剂。
固化改性剂为1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷,可从道康宁公司商购获得。
ZrO2纳米粒子1为氧化锆纳米粒子分散体,D50粒度为18nm,可从住友大阪水泥株式会社(Sumitomo Osaka Cement Co.,Ltd)商购获得。表I中所示的数值是基于氧化锆固体含量。
ZrO2纳米粒子2是氧化锆纳米粒子分散体,D50粒度为31nm,可从住友大阪水泥株式会社商购获得。表I中所示的数值是基于氧化锆固体含量。
各组合物的物理性质在下表2中显示。.符号“-”表示没有测量该性质。
表2
实例1-4的组合物均匀,这有助于容易分配并形成各种形状的产品。认为所有产品在10μm厚度下在450nm波长处的光学透明度为至少90%透明。从各实例形成的产品具有足够的模量和适当的折射指数以便应用。
本发明的组合物提供优良的折射指数和透明度以供形成产品,如用于LED的封装物,这有助于实现优良的光学输出效率。另外,本发明的组合物一般具有低粘度,这有助于在制造封装物中提高效率。从本发明的产品形成的封装物一般具有由该组合物赋予的改进的物理性质,包括优良的模量、折射指数、附着性能和光学透明度。
与以上描述的本发明实例相反,采用包含一定量的PDMS的组合物的比较实例(未显示)产生了白色不均匀的材料。据认为,PDMS中苯基基团的缺乏对于由其形成的组合物有害。
在一个比较实例中,将粒度为18nm(平均值)的氧化锆纳米粒子的甲苯溶液与包含乙烯基二甲基甲硅烷氧基基团和三甲基甲硅烷氧基基团封端的二氧化硅的有机聚硅氧烷组分、包含乙烯基二甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷的有机聚硅氧烷组分、包含三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷的有机氢硅氧烷组分、包含Pt的氢化硅烷化催化剂和包含苯基丁炔醇(PBO)的固化抑制剂的制剂进行混合,以形成组合物。有机聚硅氧烷组分和有机氢硅氧烷组分都可从道康宁公司(Dow Corning Corporation)商购获得。在将组合物的各组分混合后,从组合物移除一定量的甲苯。接着,将组合物涂覆在石英板上,然后将组合物在150℃下固化1小时。从固化的组合物形成的所得材料外观不透明。
应当理解,所附权利要求不限于具体实施方式中描述的专门和特定的化合物、组合物或方法,其可以在落入所附权利要求的范围内的特定实施例之间变化。就本文为描述各种实施例的特定特征或方面而依赖的任何马库什组而言,应当理解,可以从独立于所有其他马库什成员的相应马库什组的每个成员获得不同、特殊和/或意料之外的结果。马库什组的每个成员可以被单独地和/或组合地依赖,并且为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。
还应当理解,在描述本发明的各种实施例中依赖的任何范围和子范围独立地并且共同地落入所附权利要求的范围内,并且应理解为描述和设想在其中包括全部和/或部分值的所有范围,即使本文未明确写出这样的值。本领域的技术人员容易认识到,列举的范围和子范围充分地描述了本发明的各种实施例并使它们成为可能,并且这样的范围和子范围可以进一步描绘成相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个例子,“从0.1至0.9”的范围可以进一步描绘为下三分之一(即从0.1至0.3)、中三分之一(即从0.4至0.6)和上三分之一(即从0.7至0.9),其单独地并且共同地在所附权利要求的范围内,并且可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。此外,就诸如“至少”、“大于”、“小于”、“不超过”等限定或修饰范围的语言而言,应当理解,此类语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个例子,“至少10”的范围内在地包括从至少10至35的子范围、从至少10至25的子范围、从25至35的子范围等,并且每个子范围可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。最后,在所公开的范围内的各个数可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。例如,“从1至9”的范围包括诸如3的各个单独的整数,以及诸如4.1的包括小数点(或分数)的各个数,其可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。本文明确设想到独立权利要求和从属权利要求(单项从属和多项从属)的所有组合的主题。
已通过示例性方式对本发明进行了描述,应当理解所用术语旨在成为本质上具有描述性的词语,而不是限制性的词语。按照上述教导内容,本发明的许多修改形式和变型形式是可能的,并且本发明可以不按具体描述那样实施。
Claims (43)
1.一种组合物,所述组合物包含:
(A)有机聚硅氧烷组分,所述有机聚硅氧烷组分具有至少一个芳基基团且每个分子平均具有至少两个烯基基团,数均分子量不大于1500;
(B)有机氢硅氧烷组分,所述有机氢硅氧烷组分具有芳基基团和烷基基团中的至少一者,且每个分子平均具有至少两个硅键合氢原子,数均分子量不大于1500;
(C)催化量的氢化硅烷化催化剂组分;和
(D)二氧化钛纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子;
前提条件是所述组合物的烷基基团与芳基基团的摩尔比为1:0.25-1:3.0。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述有机聚硅氧烷组分包含二硅氧烷、三硅氧烷、四硅氧烷、五硅氧烷或者六硅氧烷,且具有烷基基团和芳基基团中的至少一者。
3.根据权利要求1或者2所述的组合物,其中所述烷基基团与芳基基团的摩尔比为1:0.5-1:1.5。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其具有的表面能为19-33达因/cm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述金属氧化物纳米粒子包含二氧化锆(ZrO2)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物,其中所述金属氧化物纳米粒子包含Al2O3、V2O5、ZnO、SnO2或者它们的混合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中所述金属氧化物纳米粒子的平均粒度为1-50纳米。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物,其中所述金属氧化物纳米粒子的平均粒度小于10纳米。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中组分(A)包含具有下式的二硅氧烷:
(I)R1R2R3SiOSiR1R2R3
其中每个R1、R2和R3独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团。
10.根据权利要求9所述的组合物,其中所述二硅氧烷具有下式:
(i)ViPhMeSiOSiViPhMe
其中Vi为乙烯基基团,Ph为苯基基团,Me为甲基基团。
11.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物,其中组分(A)包含所述三硅氧烷和所述四硅氧烷中的至少一者,所述三硅氧烷和所述四硅氧烷各自独立地具有下式:
(II)(R1R3 2SiO)4-aSiR4 a
其中每个R1和R3独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,R4包含烷基基团或者芳基基团,下标a对于所述四硅氧烷为0,或者对于所述三硅氧烷为1。
12.根据权利要求11所述的组合物,其中所述三硅氧烷和所述四硅氧烷各自独立地具有下式:
(ii)(ViR3 2SiO)4-aSiR4 a
其中Vi为乙烯基基团,每个R3和R4独立地包含苯基基团或者甲基基团,下标a对于所述四硅氧烷为0,或者对于所述三硅氧烷为1。
13.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物,其中组分(A)包含所述五硅氧烷和所述六硅氧烷中的至少一者,所述五硅氧烷和所述六硅氧烷各自独立地具有下式:
(III)(R1R3 2SiO)6-aSiR4 a
其中每个R1、R3和R4独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,下标a对于所述六硅氧烷为0,或者对于所述五硅氧烷为1。
14.根据权利要求13所述的组合物,其中所述五硅氧烷和所述六硅氧烷各自独立地具有下式:
(iii)(ViR3 2SiO)6-aSiR4 a
其中Vi为乙烯基基团,每个R3和R4独立地包含苯基基团或者甲基基团,下标a对于所述六硅氧烷为0,或者对于所述五硅氧烷为1。
15.根据任何前述权利要求所述的组合物,其中组分(B)包含具有下式的有机硅树脂:
(IV)(R6R7 2SiO1/2)y(R5SiO3/2)x
其中每个R5和R6独立地包含烷基基团、芳基基团、烯基基团或者氢原子,每个R7独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,下标x为0.2-0.6,且x+y=1。
16.根据权利要求15所述的组合物,其中所述有机硅树脂具有下式:
(iv)(HR7 2SiO1/2)y(R5SiO3/2)x
其中每个R5和R7独立地包含苯基基团或者甲基基团,下标x为0.2-0.6,且x+y=1。
17.根据权利要求1-14中任一项所述的组合物,其中组分(B)包含具有下式的硅氧烷:
(V)(R6R7 2SiO)(R5 2SiO)z(SiR6R7 2)
其中每个R5和R6独立地包含烷基基团、芳基基团、烯基基团或者氢原子,每个R7独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,且下标z≥1。
18.根据权利要求17所述的组合物,其中所述硅氧烷具有下式:
(v)(HR7 2SiO)(R5 2SiO)z(SiHR7 2)
其中每个R5和R7独立地包含苯基基团或者甲基基团,且5≥z≥1。
19.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中组分(A)以20-50重量份的量存在,组分(B)以10-80重量份的量存在,每个量均按100重量份的所述组合物计。
20.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其中组分(C)以足以提供2-10ppm的VIII族过渡金属的量存在,按100重量份的所述组合物计。
21.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其具有的SiH基团与烯基基团的摩尔比为1.0-1.5。
22.根据前述权利要求中任一项所述的组合物,其还包含共交联剂、附着促进剂、填料、处理剂、光学活性剂、固化改性剂和流变改性剂中的至少一者。
23.一种组合物,所述组合物包含:
(A)有机聚硅氧烷组分,所述有机聚硅氧烷组分每个分子平均具有至少两个烯基基团,并且选自:
(I)R1R2R3SiOSiR1R2R3,
(II)(R1R3 2SiO)4-aSiR4 a,
(III)(R1R3 2SiO)6-aSiR4 a,以及它们的组合;和
(B)有机氢硅氧烷组分,所述有机氢硅氧烷组分每个分子平均具有至少两个硅键合氢原子,并且选自:
(IV)(R6R7 2SiO1/2)y(R5SiO3/2)x,
(V)(R6R7 2SiO)(R5 2SiO)z(SiR6R7 2),以及它们的组合;
其中每个R1、R2、R3和R7独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,R4包含烷基基团或者芳基基团,每个R5和R6独立地包含烷基基团、芳基基团、烯基基团或者氢原子,下标a为0或者1,下标y为0.2-0.6,x+y=1,且下标z≥1,前提条件是组分(A)具有至少一个芳基基团,组分(B)具有烷基基团和芳基基团中的至少一者;
(C)催化量的氢化硅烷化催化剂组分;和
(D)二氧化钛纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子;
前提条件是所述组合物的烷基基团与芳基基团的摩尔比为1:0.25-1:3.0。
24.根据权利要求23所述的组合物,其中
组分(A)选自:
(i)ViPhMeSiOSiViPhMe,
(ii)(ViR3 2SiO1/2)4-aSiR4 a,
(iii)(ViR3 2SiO)6-aSiR4 a,以及它们的组合;且
组分(B)选自:
(iv)(HR7 2SiO1/2)y(R5SiO3/2)x,
(v)(HR7 2SiO)(R5 2SiO)z(SiHR7 2),以及它们的组合;
其中Vi为乙烯基基团,每个R3、R4、R5和R7独立地包含苯基基团或者甲基基团,下标a为0或者1,下标x为0.2-0.6,x+y=1,且5≥z≥1。
25.根据权利要求23或者24所述的组合物,其具有的表面能为19-33达因/cm。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的组合物,其中所述金属氧化物纳米粒子包含ZrO2、Al2O3、V2O5、ZnO、SnO2或者它们的混合物。
27.一种产品,所述产品包含如下组合物的反应产物:
所述组合物包含:
(A)有机聚硅氧烷组分,所述有机聚硅氧烷组分具有至少一个芳基基团且每个分子平均具有至少两个烯基基团,数均分子量不大于1500;和
(B)有机氢硅氧烷组分,所述有机氢硅氧烷组分具有芳基基团和烷基基团中的至少一者,且每个分子平均具有至少两个硅键合氢原子,数均分子量不大于1500;
前提条件是所述组合物的烷基基团与芳基基团的摩尔比为1:0.25-1:3.0;
并存在有
(C)催化量的氢化硅烷化催化剂组分;和
(D)二氧化钛纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子;
前提条件是所述产品在632.8nm波长处的折射指数为至少1.50。
28.一种产品,所述产品包含如下组合物的反应产物:
所述组合物包含:
(A)有机聚硅氧烷组分,所述有机聚硅氧烷组分具有至少一个芳基基团且每个分子平均具有至少两个烯基基团,数均分子量不大于1500;和
(B)有机氢硅氧烷组分,所述有机氢硅氧烷组分具有芳基基团和烷基基团中的至少一者,且每个分子平均具有至少两个硅键合氢原子,数均分子量不大于1500;
前提条件是所述组合物的烷基基团与芳基基团的摩尔比为1:0.25-1:3.0;
并存在有
(C)催化量的氢化硅烷化催化剂组分;和
(D)二氧化钛纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子;
前提条件是所述产品的模量大于8×105达因/cm2。
29.根据权利要求27或者28所述的组合物,其中所述有机聚硅氧烷组分包含二硅氧烷、三硅氧烷、四硅氧烷、五硅氧烷或者六硅氧烷,且具有烷基基团和芳基基团中的至少一者。
30.根据权利要求27-29中任一项所述的产品,其在632.8nm波长处的折射指数为1.50-1.56。
31.根据权利要求27-30中任一项所述的产品,其具有的肖氏A硬度大于50。
32.根据权利要求27-31中任一项所述的产品,其中所述金属氧化物纳米粒子的平均粒度为1-50纳米。
33.根据权利要求29所述的产品,其中组分(A)包含具有下式的二硅氧烷:
(I)R1R2R3SiOSiR1R2R3
其中每个R1、R2和R3独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团。
34.根据权利要求29所述的产品,其中组分(A)包含所述三硅氧烷和所述四硅氧烷中的至少一者,所述三硅氧烷和所述四硅氧烷各自独立地具有下式:
(II)(R1R3 2SiO)4-aSiR4 a
其中每个R1和R3独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,R4包含烷基基团或者芳基基团,下标a对于所述四硅氧烷为0,或者对于所述三硅氧烷为1。
35.根据权利要求29所述的产品,其中组分(A)包含所述五硅氧烷和所述六硅氧烷中的至少一者,所述五硅氧烷和所述六硅氧烷各自独立地具有下式:
(III) (R1R3 2SiO)6-aSiR4 a
其中每个R1、R3和R4独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,下标a对于所述六硅氧烷为0,或者对于所述五硅氧烷为1。
36.根据权利要求27-35中任一项所述的产品,其中组分(B)包含具有下式的有机硅树脂:
(IV) (R6R7 2SiO1/2)y(R5SiO3/2)x
其中每个R5和R6独立地包含烷基基团、芳基基团、烯基基团或者氢原子,每个R7独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,下标x为0.2-0.6,且x+y=1。
37.根据权利要求27-35中任一项所述的产品,其中组分(B)包含具有下式的硅氧烷:
(V) (R6R7 2SiO)(R5 2SiO)z(SiR6R7 2)
其中每个R5和R6独立地包含烷基基团、芳基基团、烯基基团或者氢原子,每个R7独立地包含烷基基团、芳基基团或者烯基基团,且下标z≥1。
38.根据权利要求27-37中任一项所述的产品,其具有的模量为9.0×105-5.0×107达因/cm2。
39.根据权利要求27-38中任一项所述的产品,其中所述金属氧化物纳米粒子包含ZrO2、Al2O3、V2O5、ZnO、SnO2或者它们的混合物。
40.一种发光二极管,所述发光二极管包括:
基材;和
封装物,所述封装物至少部分地包围所述基材并且包含如下组合物的反应产物,所述组合物包含:
(A)有机聚硅氧烷组分,所述有机聚硅氧烷组分具有至少一个芳基基团且每个分子平均具有至少两个烯基基团,数均分子量不大于1500,和
(B)有机氢硅氧烷组分,所述有机氢硅氧烷组分具有芳基基团和烷基基团中的至少一者,且每个分子平均具有至少两个硅键合氢原子,数均分子量不大于1500,
前提条件是所述组合物的烷基基团与芳基基团的摩尔比为1:0.25-1:3.0,
并存在有
(C)催化量的氢化硅烷化催化剂组分,和
(D)二氧化钛纳米粒子以外的金属氧化物纳米粒子,前提条件是所述封装物在632.8nm波长处的折射指数为至少1.50。
41.根据权利要求40所述的发光二极管,其中所述封装物的肖氏A硬度大于50。
42.根据权利要求40或者41所述的发光二极管,其中所述基材是在电磁波频谱的紫外部分至可见部分的范围内发射的发光二极管源极。
43.根据权利要求40-42中任一项所述的发光二极管,其中所述金属氧化物纳米粒子包含ZrO2、Al2O3、V2O5、ZnO、SnO2或者它们的混合物。
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