CN104130583A - 一种高强度高韧性的大功率led封装用硅胶 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为3:1；A组分由以下重量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅树脂40～60份，甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ5～15份，甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ15～35份，铂系催化剂0.05～0.15份、粘接剂2～6份；B组分由以下重量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ40～60份，主链双酚A改性的乙烯基硅油5～15份，苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ40～60份和苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ5～15份，抑制剂0.3～0.6份。本发明的LED封装用硅胶强度高、韧性高、应力低，可用于大功率LED的封装。

Description

一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶

技术领域

本发明涉及一种有机硅胶，特别涉及一种用于LED封装的高强度、高韧性、低应力的用于大功率封装用硅胶。

背景技术

大功率LED作为第四代电光源，具有体积小、功率大、亮度高、寿命长、光电转换效率高、响应速度快、节能、环保等优良特性。使得LED在大尺寸背光源、景观照明、汽车车灯、照明等应用领域中快速发展。高透明、耐高温、使用寿命长是LED封装胶首选的必要条件。

有机硅材料因其良好的高透明性、热稳定性、紫外光稳定性和化学稳定性等优点广泛地用于LED封装领域。随着LED产品对亮度要求的提高，以及中大尺寸面板背光源、LED照明等新应用领域的逐渐扩展，使得LED封装逐步向大功率、封装大尺寸方面发展。而LED器件在工作时产生的热量随着其功率尺寸的增大而增大；由于高分子封装材料很低的导热率会致使光电器件所产生的热量不能及时散发出去，热量会在光电器件内部集聚，而影响光电器件的正常工作，故如何提高散热能力是大功率LED重要研发对象之一，而抗开裂、透气性好、耐高温的封装硅胶材料的研发则是目前LED封装领域的重要研发对象之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，本发明的技术方案如下：一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为3:1；

所述A组分由以下重量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅树脂40～60份，甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ5～15份，甲基苯基乙烯基硅油的Ⅱ15～35份，铂系催化剂0.05～0.15份，粘接剂2～6份；

所述B组分由以下重量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅油的Ⅱ40～60份，主链双酚A改性的乙烯基硅油5～15份，含氢有机聚硅氧烷Ⅰ40～60份，含氢有机聚硅氧烷Ⅱ5～15份，抑制剂0.3～0.6份。

本发明的有益效果是：在现有LED高折封装硅胶的基础上，以苯基乙烯基硅树脂和苯基乙烯基硅油作为基础组分，辅以主链含有嵌段双酚A结构单元的乙烯基硅油和单端官能团的苯基含氢聚硅氧烷，来改善固化后封装硅胶的硬度、强度以及韧性，降低固化后封装硅胶的整体应力以达到抗开裂的效果，同时使体系固化后透氧性下降，耐硫化性能提高。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述的甲基苯基乙烯基硅树脂的分子式为：(ViMe₂SiO_1/2)_a(MePhSiO)_b(PhSiO_3/2)_c，其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，1≤a+c≤10，0≤b/(a+c)≤1。

更进一步的，所述的甲基苯基乙烯基硅树脂的分子式为：(ViMe₂SiO_1/2)_a(MePhSiO)_b(PhSiO_3/2)_c，其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，2≤a+c≤2.5，0≤b/(a+c)≤1

进一步，所述的甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ的分子式为：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)_x(MeViSiO)_y，其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，1<x+y<20，1<(x/y)<10。

更进一步的，所述的甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ的分子式为：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)_x(MeViSiO)_y，其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，4≤x+y≤7，1≤(x/y)≤8。

进一步，所述的甲基苯基乙烯基硅油的Ⅱ的分子式为：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)_z，其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，其中10≤z≤300。

更进一步，所述的甲基苯基乙烯基硅油的Ⅱ的分子式为：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)_z，其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，其中100≤z≤270。

进一步，主链双酚A改性的乙烯基硅油的结构式为：

其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，0<e+f<20，1≤e/f<5。

更进一步，主链双酚A改性的乙烯基硅油的结构式中，4≤e+f≤10，1≤e/f≤4。

进一步，所述的苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ为(HMe₂SiO_1/2)₂(Ph₂SiO)_m，苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ为(HMe₂SiO_1/2)(PhMe₂SiO_1/2)(Ph₂SiO)_p，其中0<m<4,0<p<4。

更进一步，所述的苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ为(HMe₂SiO_1/2)₂(Ph₂SiO)_m，苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ为(HMe₂SiO_1/2)(PhMe₂SiO_1/2)(Ph₂SiO)_p，其中1≤m≤2,1≤p≤3。

进一步，所述铂系催化剂为铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000～6000ppm。

进一步，所述的粘接剂为含有烷氧基、酰氧基或环氧基的改性乙烯基硅油或树脂，结构式为：

其中Me为甲基，5≤n≤15。

更进一步的，7≤n≤8。

进一步，所述的抑制剂为常规的有机炔醇类抑制剂及多乙烯基类环硅氧烷。优选的，所述抑制剂为1-乙炔基-1-环己醇、1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇中的任意一种或二种的混合物。

本发明第二方面公开了前述LED封装用硅胶的制备方包，括A组分的制备步骤及B组分的制备步骤；其中，

A组分的制备步骤如下：甲基苯基乙烯基硅树脂A40～60份，甲基苯基乙烯基硅油的B₁5～15份，甲基苯基乙烯基硅油的B₂15～35份，铂系催化剂E0.05～0.15份、粘接剂F2～6份依次加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

B组分的制备步骤如下：甲基苯基乙烯基硅油的B₂40～60份，主链双酚A改性的乙烯基硅油C5～15份，含氢有机聚硅氧烷D₁40～60份和D₂5～15份，抑制剂G0.3～0.6份依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分。

使用时，将A组分和B组分按重量比为3:1的配比混合均匀，真空脱泡后点胶于待封装件上，先在80℃加热1h，再在100℃下加热1h，最后在150℃下加热2h，固化即可。

有益效果：本发明的LED封装用硅胶强度高、韧性高、应力低，可用于大功率LED的封装。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

1.原料：

1)甲基苯基乙烯基硅树脂：(ViMe₂SiO_1/2)_0.5(PhSiO_3/2)_1.65

2)甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)₄(MeViSiO)_0.5

3)甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)₂₅₀

4)催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物：

5)粘接剂：

6)苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ：(HMe₂SiO_1/2)₂(Ph₂SiO)₂

7)苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ：(HMe₂SiO_1/2)(PhMe₂SiO_1/2)(Ph₂SiO)₂

8)主链双酚A改性的乙烯基硅油：

9)抑制剂：1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇。

2.制备方法：

称取甲基苯基乙烯基硅树脂56g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ8g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ32g，催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物0.1g，铂含量为7000ppm，粘接剂4.8g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

称取甲基苯基乙烯基硅树脂Ⅱ48g，苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ54g，苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ10.8g和主链双酚A改性的乙烯基硅油12g，抑制剂1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇0.3g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

使用时，将所述A组分、B组分按重量比为3:1的配比混合均匀，加入真空脱泡机内真空脱泡10分钟，按照80℃/1h+100℃/1h+150℃/2h条件加热固化样品。

实施例2

1.原料：

1)甲基苯基乙烯基硅树脂：(ViMe₂SiO_1/2)_0.5(MePhSiO)_0.15(PhSiO_3/2)_1.70

2)甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)₄(MeViSiO)3)甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)₂₅₀

4)催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物：

5)粘接剂：

6)苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ：(HMe₂SiO_1/2)₂(Ph₂SiO)_1.5

7)苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ：(HMe₂SiO_1/2)(PhMe₂SiO_1/2)(Ph₂SiO)

8)主链双酚A改性的乙烯基硅油：

9)抑制剂：1-乙炔基-1-环己醇。

2.制备方法：

称取甲基苯基乙烯基硅树脂40g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ5g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ35g，催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物0.05g，铂含量为7000ppm，粘接剂6g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

称取甲基苯基乙烯基硅树脂B₂40g，苯基含氢聚硅氧烷D₁60g，苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ15g和主链双酚A改性乙烯基硅油5g，抑制剂1-乙炔基-1-环己醇0.34g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

使用时，将所述A组分、B组分按重量比为3:1的配比混合均匀，加入真空脱泡机内真空脱泡5分钟，按照80℃/1h+100℃/1h+150℃/2h条件加热固化样品。

实施例3

1.原料：

1)甲基苯基乙烯基硅树脂：(ViMe₂SiO_1/2)_0.5(MePhSiO)_0.20(PhSiO_3/2)_1.70

2)甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)₆(MeViSiO)

3)甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)₂₇₀

4)催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物：

5)粘接剂：

6)苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ：(HMe₂SiO_1/2)₂(Ph₂SiO)₂

7)苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ：(HMe₂SiO_1/2)(PhMe₂SiO_1/2)(Ph₂SiO)₃

8)主链双酚A改性的乙烯基硅油：

9)抑制剂：1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇。

2.制备方法：

称取甲基苯基乙烯基硅树脂60g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ15g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ15g，催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物0.15g，铂含量为7000ppm，粘接剂2g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

称取甲基苯基乙烯基硅树脂B₂60g，苯基含氢聚硅氧烷D₁40g，苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ5g和主链双酚A改性乙烯基硅油15g，抑制剂1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇0.6g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

使用时，将所述A组分、B组分按重量比为3:1的配比混合均匀，加入真空脱泡机内真空脱泡8分钟，按照80℃/1h+100℃/1h+150℃/2h条件加热固化样品。

实施例4

1.原料：

1)甲基苯基乙烯基硅树脂：(ViMe₂SiO_1/2)_0.5(PhSiO_3/2)₂

2)甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)₂(MeViSiO)₂

3)甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)₁₀₀

4)催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物：

5)粘接剂：

6)苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ：(HMe₂SiO_1/2)₂(Ph₂SiO)

7)苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ：(HMe₂SiO_1/2)(PhMe₂SiO_1/2)(Ph₂SiO)₂

8)主链双酚A改性的乙烯基硅油：

9)抑制剂：1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇。

2.制备方法：

称取甲基苯基乙烯基硅树脂50.9g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ6.3g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ30.0g，催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物0.1g，铂含量为7000ppm，粘接剂4.4g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

称取甲基苯基乙烯基硅树脂Ⅱ52.3g，苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ57.0g，苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ11.00g和主链双酚A改性的乙烯基硅油13.5g，抑制剂1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇0.33g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

使用时，将所述A组分、B组分按重量比为3:1的配比混合均匀，加入真空脱泡机内真空脱泡10分钟，按照80℃/1h+100℃/1h+150℃/2h条件加热固化样品。

对比例

称取甲基苯基乙烯基硅树脂49g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ7g，甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ28g，催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物0.08g，铂含量为7000ppm，粘接剂4.48g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；

称取甲基苯基乙烯基硅树脂Ⅱ47.5g，苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ48.8g，抑制剂1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇0.3g，依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；

使用时，将所述A组分、B组分按重量比为3:1的配比混合均匀，加入真空脱泡机内真空脱泡10分钟，按照80℃/1h+100℃/1h+150℃/2h条件加热固化样品。

测试一：根据GB/T528-2009要求制作哑铃状硅胶样件，用拉力机测试拉伸强度和断裂伸长率；测试二：用邵氏D硬度计测试固化后硅胶的硬度，测试方法根据GB/T2411-2008。测试结果见下表1。

表1

从测试结果可以看出，不同粘度甲基苯基乙烯基硅油，单端含氢苯基有机聚硅氧烷和主链双酚A改性乙烯基硅油的加入，提高了产品的强度和韧性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为3:1；

所述A组分由以下重量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅树脂40～60份，甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ5～15份，甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ15～35份，铂系催化剂0.05～0.15份，粘接剂2～6份；

所述B组分由以下重量份的原料组成：甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ40～60份，主链双酚A改性的乙烯基硅油5～15份，含氢有机聚硅氧烷Ⅰ40～60份，含氢有机聚硅氧烷Ⅱ5～15份，抑制剂0.3～0.6份。

2.根据权利要求1所述一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，其特征在于，所述的甲基苯基乙烯基硅树脂的分子式为：(ViMe₂SiO_1/2)_a(MePhSiO)_b(PhSiO_3/2)_c，其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，其中1≤a+c≤10，0≤b/(a+c)≤1。

3.根据权利要求1所述一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，其特征在于，所述的甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ的分子式为：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)_x(MeViSiO)_y，其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，其中1<x+y<20，1<(x/y)<10。

4.根据权利要求1所述一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，其特征在于，所述的甲基苯基乙烯基硅油的Ⅱ的分子式为：(ViMe₂PhSiO_1/2)₂(MePhSiO)_z，其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，其中10≤z≤300。

5.根据权利要求1所述一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，其特征在于，所述的主链双酚A改性的乙烯基硅油的结构式如下：

其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，0<e+f<20，1≤e/f<5。

6.根据权利要求1所述一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，其特征在于，所述的苯基含氢聚硅氧烷Ⅰ为(HMe₂SiO_1/2)₂(Ph₂SiO)_m，苯基含氢聚硅氧烷Ⅱ为(HMe₂SiO_1/2)(PhMe₂SiO_1/2)(Ph₂SiO)_p，其中0<m<4,0<p<4。

7.根据权利要求1所述一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，其特征在于，所述铂系催化剂为铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000～6000ppm。

8.根据权利要求1所述一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，其特征在于，所述的粘接剂为含有烷氧基、酰氧基或环氧基的改性乙烯基硅油，结构式如下：

其中Me为甲基，5≤n≤15。

9.根据权利要求1所述一种高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶，其特征在于，所述的抑制剂选自1-乙炔基-1-环己醇和1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇中的一种或两种的混合。

10.权利要求1-9任一权利要求所述高强度高韧性的大功率LED封装用硅胶的制备方法，包括A组分的制备步骤及B组分的制备步骤；其中，

1)A组分的制备步骤：甲基苯基乙烯基硅树脂40～60份，甲基苯基乙烯基硅油Ⅰ5～15份，甲基苯基乙烯基硅油的Ⅱ15～35份，铂系催化剂0.05～0.15份、粘接剂2～6份依次加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，获得A组分；

2)B组分的制备步骤：甲基苯基乙烯基硅油Ⅱ40～60份，主链双酚A改性的乙烯基硅油5～15份，含氢有机聚硅氧烷Ⅰ40～60份和含氢有机聚硅氧烷Ⅱ5～15份，抑制剂0.3～0.6份依次加入加入真空脱泡机内，混合搅拌均匀，获得B组分。