CN103881392A

CN103881392A - 一种高折射率的有机基聚硅氧烷组合物

Info

Publication number: CN103881392A
Application number: CN201410101623.8A
Authority: CN
Inventors: 刘彦军; 程思聪; 宋晓云; 张伟
Original assignee: XIAMEN AISIKANG NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: XIAMEN AISIKANG NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种高折射率的有机基聚硅氧烷组合物，所述的有机基聚硅氧烷组合物是含有苯基的聚硅氧烷高分子混合物，所述的有机基聚硅氧烷组合物是由以下重量百分比的原料组成：乙烯基苯基硅油5-25%、乙烯基苯基硅树脂20-50%、含氢苯基硅油20-40%、含氢苯基硅树脂5-25%、附着力增进剂2-10%。本发明的有机基聚硅氧烷组合物可以用于光学元件密封剂，特别是用于光学半导体元件的密封剂和光学半导体器件封装剂，封装剂固化后形成高折射率、高透光率、耐热性能良好的封装材料。

Description

一种高折射率的有机基聚硅氧烷组合物

技术领域

本发明涉及化学化工技术领域，尤其涉及一种高折射率的有机基聚硅氧烷组合物。

背景技术

人类进入21世纪以来，能源问题日益严重，其中照明约占世界总能耗的20%左右，采用能耗低、寿命长、安全、环保的光源取代低效率、高耗电量的传统光源，受到人们的广泛关注。半导体照明技术是21世纪最具有发展前景的高科技之一，而发光二极管(LED)作为新型高效的固体光源，具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、响应时间短、光色纯、性能可靠、重量轻、体积少和成本低等特性，具有良好的应用前景。LED是由芯片、金属线、支架、导电胶、封装材料等组成，封装材料可起到密封和保护芯片，避免受到周围环境中湿度与温度的影响；固定和支持导线，防止电子组件受到机械振动、冲击产生破损而造成组件参数的变化；降低LED芯片与空气之间折射率的差距以增加光输出及有效地将内部产生的热排出等作用。因此，对封装材料来说，要具有优良的密封性、透光性、粘结性、介电性能和机械性能。目前LED使用的封装材料主要有环氧树脂和有机硅树脂材料，环氧树脂因为自身存在的吸湿性、易老化、耐热性差、高温和短波光照下易变色、固化的内应力大等缺陷，缩短LED器件的使用寿命。与环氧树脂相比，有机硅材料则具有良好的透明性、耐高低温性、耐候性、绝缘性及强的疏水性、耐紫外和热老化性能等优点，使其成为LED封装材料的理想选择，因而受到国外一些大公司及科研机构的重视并竞相开展相关的研究工作，如美国专利US8022137制备了一种有机硅树脂用于光半导体封装材料，美国专利US2011288246制备了一种高透光率的有机硅组合物，如何进一步提高有机硅封装材料的性能成为目前发展的方向。

发明内容

本发明的主要目的是开发一种高折射率的有机基聚硅氧烷组合物用于光学元件密封剂，可应用于光学半导体元件和和光学半导体器件的封装，封装剂固化后形成高折射率、高透光率、耐热性能良好的封装材料。

本发明采取的技术方案是：

本发明的高折射率的有机基聚硅氧烷组合物是含有苯基的聚硅氧烷高分子混合物，所述的有机基聚硅氧烷组合物是由以下重量百分比的原料组成：乙烯基苯基硅油5-25%、乙烯基苯基硅树脂20-50%、含氢苯基硅油20-40%、含氢苯基硅树脂5-25%、附着力增进剂2-10%。

优选：乙烯基苯基硅油10-20%、乙烯基苯基硅树脂30-40%、含氢苯基硅油25-35%、含氢苯基硅树脂10-20%、附着力增进剂5-8%。

更优选：乙烯基苯基硅油15%、乙烯基苯基硅树脂35%、含氢苯基硅油30%、含氢苯基硅树脂15%、附着力增进剂5%。

乙烯基苯基硅油为（Me₂ViSiO_0.5）x（MePhSiO）y（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）z表示的聚硅氧烷，并且x:（y+z)=1:20-200。

乙烯基苯基硅树脂为（PhSiO_1.5）m（Me₂ViSiO_0.5）n表示的聚硅氧烷，并且m+n=1，0.5≤m≤0.8。

含氢苯基硅油为（Me2HSiO_0.5）x’（MePhSiO）y’（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）z’表示的聚硅氧烷，并且x’:（y’+z’)=1:10-100。

含氢苯基硅树脂为（PhSiO_1.5）m’（Me₂HSiO_0.5）n’表示的聚硅氧烷，并且m’+n’=1，0.5≤m≤0.8。

附着力增进剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷与3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷以重量比1:2混合后于50℃反应1小时得到的聚硅氧烷。

本发明的有机基聚硅氧烷组合物的固化方法如下：有机基聚硅氧烷组合物各组分与氢化硅烷化反应催化剂、氢化硅烷化反应抑制剂经充分混合均匀，真空脱泡后，于150℃固化一小时。氢化硅烷化反应催化剂为K₂PtCl₆、K₂PtCl₄、铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物中的一种，其用量为可提供组合物2.5wtppm来自这一催化剂中的铂金属；氢化硅烷化反应抑制剂为四甲基乙二胺、苯并三氮唑、2-苯基-3-丁炔-2-醇中的一种，其用量为可提供组合物2%-5%重量百分比的氢化硅烷化反应抑制剂。

本发明的积极效果如下：

本发明的有机基聚硅氧烷组合物可以用于光学元件密封剂，特别是用于光学半导体元件的密封剂和光学半导体器件封装剂，封装剂固化后形成高折射率、高透光率、耐热性能良好的封装材料。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

实施例1

由下述组分配制混合物：

5重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂ViSiO_0.5）（MePhSiO）₂₅（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₅表示的乙烯基苯基硅油

40重量份用下述聚硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）_0.75(V_iMe₂SiO_1/2)_0.25表示的乙烯基苯基硅树脂，

35重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂HSiO_0.5）（MePhSiO）₁₀（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₂表示的含氢苯基硅油；

15重量份用下述硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）_0.65(HMe₂SiO_1/2)_0.35表示的含氢苯基硅树脂，

5重量份附着力增进剂；

催化剂铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物，其用量为可提供组合物2.5wtppm来自这一络合物中的铂金属；

反应抑制剂0.05重量份2-苯基-3-丁炔-2-醇。

各组合物混合均匀后经真空脱泡后，于150℃固化1h，测量这一高折射率的有机基聚硅氧烷组合物和由其得到的固化材料的性能列于表1中。

实施例2

由下述组分配制混合物：

8重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂ViSiO_0.5）（MePhSiO）₄₀（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₁₀表示的乙烯基苯基硅油

44重量份用下述聚硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）_0.75(V_iMe₂SiO_1/2)_0.25表示的乙烯基苯基硅树脂，

28重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂HSiO_0.5）（MePhSiO）₃₀（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₅表示的含氢苯基硅油；

18重量份用下述硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）_0.55(HMe₂SiO_1/2)_0.45表示的含氢苯基硅树脂，

2重量份附着力增进剂；

催化剂K₂PtCl₆，其用量为可提供组合物2.5wtppm来自这一催化剂中的铂金属；

反应抑制剂0.05重量份2-苯基-3-丁炔-2-醇。

混合物混合均匀后经真空脱泡后，与150℃固化1h，测量这一高折射率的有机基聚硅氧烷组合物和由其得到的固化材料的性能列于表1中。

实施例3

由下述组分配制混合物：

12重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂ViSiO_0.5）（MePhSiO）₁₁₀（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₁₈表示的乙烯基苯基硅油

32重量份用下述聚硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）₀₅₅(V_iMe₂SiO_1/2)_0.45表示的乙烯基苯基硅树脂，

28重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂HSiO_0.5）（MePhSiO）₄₀（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₅表示的含氢苯基硅油；

22重量份用下述硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）_0.75(HMe₂SiO_1/2)_0.25表示的含氢苯基硅树脂，

6重量份附着力增进剂；

催化剂K₂PtCl₄，其用量为可提供组合物2.5wtppm来自这一催化剂中的铂金属；反应抑制剂0.05重量份2-苯基-3-丁炔-2-醇。

混合物混合均匀后经真空脱泡后，与150℃固化1h，测量这一高折射率的有机基聚硅氧烷组合物和由其得到的固化产物的性能列于表1中。

实施例4

由下述组分配制混合物：

25重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂ViSiO_0.5）（MePhSiO）₁₄₀（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₂₀表示的乙烯基苯基硅油

24重量份用下述聚硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）_0.65(V_iMe₂SiO_1/2)_0.35表示的乙烯基苯基硅树脂，

36重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂HSiO_0.5）（MePhSiO）₆₀（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₆表示的含氢苯基硅油；

13重量份用下述硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）_0.65(HMe₂SiO_1/2)_0.35表示的含氢苯基硅树脂，

2重量份附着力增进剂；

反应抑制剂0.05重量份四甲基乙二胺。

实施例5

由下述组分配制混合物：

22重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂ViSiO_0.5）（MePhSiO）₁₈₀（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₂₀表示的乙烯基苯基硅油

28重量份用下述聚硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）_0.70(V_iMe₂SiO_1/2)_0.35表示的乙烯基苯基硅树脂，

35重量份用下述聚硅氧烷单元式（Me₂HSiO_0.5）（MePhSiO）₈₀（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）₅表示的含氢苯基硅油；

6重量份用下述硅氧烷单元式（PhSiO_3/2）_0.60(HMe₂SiO_1/2)_0.30表示的含氢苯基硅树脂，

9重量份附着力增进剂；

反应抑制剂0.05重量份苯并三氮唑。混合物混合均匀后经真空脱泡后，与150℃固化1h，测量这一高折射率的有机基聚硅氧烷组合物和由其得到的固化产物的性能列于表1中。

实施例6

对实施例1-5组合物进行了透光率、折射率、硬度、耐热性能、热冲击性能测定，结果列于表1中。

折射率测定可以按以下方法进行：

在25℃下，使用Abbe折射仪，测量高折射率的有机基聚硅氧烷组合物的折射率，波长为589nm的可见光用作光源。

透光率测定可以按以下方法进行：

在两片玻璃片之间放入高折射率的有机基聚硅氧烷组合物，与氢化硅烷化反应催化剂、氢化硅烷化反应抑制剂经充分混合均匀，通过在150℃下保持1小时固化。在25℃下，使用能在可见光范围波长为400-700nm内的任何波长下进行测量的记录分光光度计，测量光学路径长度为0.2cm的固化产物的透光率。在玻璃片组装件上和在玻璃片本身上测量透光率，并且差值用作固化材料的透光率。

硬度测定可以按以下方法进行：

通过在150℃下固化有机基聚硅氧烷1小时，得到固化产物的片材，使用A型硬度计测量这一固化材料的硬度。

耐热性测定可以按以下方法进行：

样品在恒定温度和恒定湿度下进行前述保持之后，在260℃烘箱内保持3分钟，接着返回到室温25℃，使用光学显微镜观察来自组合物的热固化样品表面是否有开裂存在。

热冲击性能测定可以按以下方法进行：

样品进行-40℃到120℃温度循环：在-40℃下保持30分钟，然后在120℃下保持30分钟，循环100次，观察固化产物表面是否存在开裂。

表1

由表1测试结果可以看出，组合物固化后具有良好的透光率、折射率、硬度、耐热性能、热冲击性能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明不仅用于不锈钢罐表面处理，也可用于其它不锈钢器件表面处理，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种高折射率的有机基聚硅氧烷组合物，其特征在于：所述的有机基聚硅氧烷组合物是含有苯基的聚硅氧烷高分子混合物，所述的有机基聚硅氧烷组合物是由以下重量百分比的原料组成：乙烯基苯基硅油5-25%、乙烯基苯基硅树脂20-50%、含氢苯基硅油20-40%、含氢苯基硅树脂5-25%、附着力增进剂2-10%。

2.如权利要求1所述的有机基聚硅氧烷组合物，其特征在于：所述的有机基聚硅氧烷组合物是由以下重量百分比的原料组成：乙烯基苯基硅油10-20%、乙烯基苯基硅树脂30-40%、含氢苯基硅油25-35%、含氢苯基硅树脂10-20%、附着力增进剂5-8%。

3.如权利要求1所述的有机基聚硅氧烷组合物，其特征在于：所述的有机基聚硅氧烷组合物是由以下重量百分比的原料组成：乙烯基苯基硅油15%、乙烯基苯基硅树脂35%、含氢苯基硅油30%、含氢苯基硅树脂15%、附着力增进剂5%。

4.如权利要求1-3任一项所述的有机基聚硅氧烷组合物，其特征在于：乙烯基苯基硅油为（Me2ViSiO_0.5）x（MePhSiO）y（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）z表示的聚硅氧烷，并且x:（y+z)=1:20-200。

5.如权利要求1-3任一项所述的有机基聚硅氧烷组合物，其特征在于：乙烯基苯基硅树脂为（PhSiO_1.5）m（Me₂ViSiO_0.5）n表示的聚硅氧烷，并且m+n=1，0.5≤m≤0.8。

6.如权利要求1-3任一项所述的有机基聚硅氧烷组合物，其特征在于：含氢苯基硅油为（Me2HSiO_0.5）x’（MePhSiO）y’（CF₃CH₂CH₂（CH₃）SiO）z’表示的聚硅氧烷，并且x’:（y’+z’)=1:10-100。

7.如权利要求1-3任一项所述的有机基聚硅氧烷组合物，其特征在于：含氢苯基硅树脂为（PhSiO_1.5）m’（Me₂HSiO_0.5）n’表示的聚硅氧烷，并且m’+n’=1，0.5≤m≤0.8。

8.如权利要求1-3任一项所述的有机基聚硅氧烷组合物，其特征在于：附着力增进剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷与3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷以重量比1:2混合后于50℃反应1小时得到的聚硅氧烷。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的有机基聚硅氧烷组合物的固化方法，其特征在于：有机基聚硅氧烷组合物各组分与氢化硅烷化反应催化剂、氢化硅烷化反应抑制剂经充分混合均匀，真空脱泡后，于150℃固化一小时。

10.如权利要求9所述的固化方法，其特征在于：氢化硅烷化反应催化剂为K₂PtCl₆、K₂PtCl₄、铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物中的一种，其用量为可提供组合物2.5wtppm来自这一催化剂中的铂金属；氢化硅烷化反应抑制剂为四甲基乙二胺、苯并三氮唑、2-苯基-3-丁炔-2-醇中的一种，其用量为可提供组合物2%-5%重量百分比的氢化硅烷化反应抑制剂。