CN104194346B - 一种柔性led灯条用封装材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性LED灯条用封装材料，按重量份数其原料组成为：基胶100份、气相白炭黑5～10份、增塑剂5～10份、交联剂5～15份、扩链剂3～10份、偶联剂1～5份、酮肟清除剂1～8份、催化剂0.1～2份。此外还公开了上述封装材料的制备方法。本发明柔性LED封装材料柔韧性好，透光率高，对基材无腐蚀，使用方便；制备工艺简单，成本低，对环境友好，有利于生产人员的身体健康。
Description
技术领域
本发明涉及电子封装材料技术领域，尤其涉及一种柔性LED灯条用封装材料及其制备方法。
背景技术
能源短缺是全球共同关注的问题，世界各国在节能方面进行了大量的研究。发光二极管(LED)是一种固态的半导体器件，可以直接把电能转化为可见光，照明消耗的电能仅是传统光源的1/10，发光效率增长了100倍，成本下降了10倍，具有环境友好、体积小、寿命长等特点。因此，LED被誉为21世纪新光源，有望成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源，其发展前景广阔，目前已广泛应用于工业设备、仪器仪表、交通信号灯、汽车、电子设备的背光源、商业照明和点缀装饰、家居照明、城市夜景、广告招牌等领域。其中，柔性LED灯条由于具有结构尺寸小、可弯折、轻便易安装等优点，被广泛应用于各种建筑物轮廓、店铺门面、招牌图案等装饰场所。
柔性LED灯条通常需要在灯条的正面(具有LED和其它元器件的一面)使用封装材料进行灌封，然后通过烘烤或者自然固化成型，对封装材料的透明性和柔韧性要求较高。目前现有技术封装材料主要有环氧树脂、聚氨酯和有机硅三大类。其中，环氧树脂类成本低，但和聚氨酯类一样都具有耐热、耐湿和耐老化性能差等缺点，在室外长时间紫外线照射下会发生黄变现象，最终导致LED的出光效率下降，使得LED的光衰变大，使用寿命大大缩减；而有机硅类由于其主链的Si-O键能较大，使其具有优异的耐热、耐湿和耐老化性能，因而被认为是用于LED封装的最佳材料。
有机硅封装材料分为加成型和缩合型两种。有机硅加成型封装材料透光率高，但存在着以下技术缺陷：(1)需要使用铂催化剂，很容易出现催化剂中毒现象，使封装材料不固化或者发粘；(2)对各种材料的粘附力差，经常需要使用底涂；(3)包装一般为双组份，使用时需要先混胶、后脱泡，操作相对麻烦。对于有机硅缩合型封装材料，LED所使用的有脱醇型和脱肟型两种。其中，脱醇型封装材料普遍存在的问题是储存期短、深层固化慢，虽然双组份型产品深层固化加快，但使用麻烦。而脱肟型封装材料固化速度较快、性能优异，在电子电气设备的元器件定位、粘接、密封等方面应用广泛。然而，现有技术柔性LED灯条用透明脱酮肟型有机硅封装材料的缺点是脱除的酮肟对某些材料(铜、聚碳酸酯等)有一定的腐蚀，使用前必须进行测试；而且在密闭的生产车间中酮肟会富积，从而对生产人员的身体健康产生危害。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种透明度高、柔韧性好、对基材无腐蚀的柔性LED灯条用封装材料。本发明的另一目的在于提供上述封装材料的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种柔性LED灯条用封装材料，按重量份数其原料组成为：
所述基胶为不同粘度α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的混合物，粘度范围为1000cps～100000cps；
所述酮肟清除剂为甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或其组合。
进一步地，本发明所述气相白炭黑为经六甲基二硅氮烷处理的气相法白炭黑，其比表面积为100～200m2/g。所述增塑剂是分子末端为甲基的聚二甲基硅氧烷，25℃时其粘度为100cps～500cps。所述交联剂为甲基三丙酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷中的一种或其组合，优选地，为甲基三丁酮肟基硅烷和/或乙烯基三丁酮肟基硅烷。所述扩链剂为二甲基二丁酮肟基硅烷、甲基乙烯基二丁酮肟基硅烷的一种或其组合。所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的一种或其组合。所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或二醋酸二丁基锡。
本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的上述柔性LED灯条用封装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述基胶添加到行星搅拌机内，之后添加气相白炭黑，在转速200～600rpm下搅拌60～100min；
(2)将增塑剂加入所述行星搅拌机内，在转速200～600rpm下搅拌30min；
(3)按所述比例将交联剂、扩链剂、偶联剂、酮肟清除剂和催化剂进行混合，然后将混合物加入所述行星搅拌机内，在转速200～600rpm下搅拌20min；之后抽真空，在真空度0.085～0.099MPa下搅拌30～60min，制得柔性LED灯条封装材料。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明柔性LED封装材料柔韧性好，透光率高达90％以上，与加成型封装材料相当；并且含有酮肟清除剂，使用时不会释放出酮肟，对基材无腐蚀，使用方便。
(2)制备工艺简单，成本低，对环境友好，有利于生产人员的身体健康。
下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例一：
本实施例柔性LED灯条用封装材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将基胶α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份(其中，粘度12000cps80份、80000cps20份)添加到行星搅拌机内，之后添加气相白炭黑(经六甲基二硅氮烷处理、比表面积200m2/g)10份，在转速600rpm下搅拌60min；
(2)将增塑剂聚二甲基硅氧烷(粘度350cps)5份加入行星搅拌机内，在转速200rpm下搅拌30min；
(3)将交联剂甲基三丁酮肟基硅烷5份、扩链剂二甲基二丁酮肟基硅烷10份、偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷3份、酮肟清除剂甲苯二异氰酸酯4份和催化剂二醋酸二丁基锡1份进行混合，然后将混合物加入行星搅拌机内，在转速600rpm下搅拌20min；之后抽真空，在真空度0.085～0.099MPa下搅拌30min，制得柔性LED灯条用封装材料。
实施例二：
本实施例柔性LED灯条用封装材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将基胶α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份(其中，1000cps20份、50000cps75份、100000cps5份)添加到行星搅拌机内，之后添加气相白炭黑(经六甲基二硅氮烷处理、比表面积100m2/g)5份，在转速200rpm下搅拌100min；
(2)将增塑剂聚二甲基硅氧烷(粘度100cps)10份加入行星搅拌机内，在转速600rpm下搅拌30min；
(3)将交联剂(甲基三丁酮肟基硅烷10份、乙烯基三丁酮肟基硅烷5份)、扩链剂(二甲基二丁酮肟基硅烷5份、甲基乙烯基二丁酮肟基硅烷5份)、偶联剂(γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷1份、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷1份)、酮肟清除剂(4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯4份、异佛尔酮二异氰酸酯4份)和催化剂(二醋酸二丁基锡0.5份、二月桂酸二丁基锡1份)进行混合，然后将混合物加入行星搅拌机内，在转速200rpm下搅拌20min；之后抽真空，在真空度0.085～0.099MPa下搅拌60min，制得柔性LED灯条用封装材料。
实施例三：
本实施例柔性LED灯条用封装材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将基胶α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份(其中，1000cps15份、12000cps35份、20000cps50份)添加到行星搅拌机内，之后添加气相白炭黑(经六甲基二硅氮烷处理、比表面积200m2/g)7份，在转速600rpm下搅拌60min；
(2)将增塑剂聚二甲基硅氧烷(粘度500cps)8份加入行星搅拌机内，在转速200rpm下搅拌30min；
(3)将交联剂乙烯基三丁酮肟基硅烷15份、扩链剂甲基乙烯基二丁酮肟硅烷3份、偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷5份、酮肟清除剂4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯2份和催化剂二月桂酸二丁基锡2份进行混合，然后将混合物加入行星搅拌机内，在转速600rpm下搅拌20min；之后抽真空，在真空度0.085～0.099MPa下搅拌30min，制得柔性LED灯条用封装材料。
本发明实施例柔性LED灯条用封装材料的性能，其中透光率按照GB/T2680-1994进行测试；拉伸强度和伸长率按照标准GB/T528-2009进行测试；对基材的腐蚀性测试是将封装材料涂在PC、铜表面，经两个月观察有无开裂或者颜色变化。其测试结果如表1所示。
表1 本发明实施例柔性LED灯条用封装材料的性能测试结果
| 性能 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 |
| 透光率(％) | 92 | 94 | 96 |
| 拉伸强度(MPa) | 0.7 | 0.6 | 0.8 |
| 断裂伸长率(％) | 350 | 410 | 200 |
| 对PC腐蚀性 | 无 | 无 | 无 |
| 对铜腐蚀性 | 无 | 无 | 无 |
本发明柔性LED灯条用封装材料及其制备方法，各组分的用量及工艺参数不局限于上述列举的实施例。
Claims (4)
1.一种柔性LED灯条用封装材料，其特征在于按重量份数其原料组成为：
所述基胶为不同粘度α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的混合物，粘度范围为1000cps～100000cps；
所述气相白炭黑为经六甲基二硅氮烷处理的气相法白炭黑，其比表面积为100～200m2/g；
所述增塑剂是分子末端为甲基的聚二甲基硅氧烷，25℃时其粘度为100cps～500cps；
所述交联剂为甲基三丙酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷中的一种或其组合；
所述扩链剂为二甲基二丁酮肟基硅烷、甲基乙烯基二丁酮肟基硅烷的一种或其组合；
所述酮肟清除剂为甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或其组合；
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或二醋酸二丁基锡；
所述封装材料的透光率为90％以上。
2.根据权利要求1所述的柔性LED灯条用封装材料，其特征在于：所述交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷和/或乙烯基三丁酮肟基硅烷。
3.根据权利要求1所述的柔性LED灯条用封装材料，其特征在于：所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的一种或其组合。
4.权利要求1-3之一所述柔性LED灯条用封装材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将所述基胶添加到行星搅拌机内，之后添加气相白炭黑，在转速200～600rpm下搅拌60～100min；
(2)将增塑剂加入所述行星搅拌机内，在转速200～600rpm下搅拌30min；
(3)按所述比例将交联剂、扩链剂、偶联剂、酮肟清除剂和催化剂进行混合，然后将混合物加入所述行星搅拌机内，在转速200～600rpm下搅拌20min；之后抽真空，在真空度0.085～0.099MPa下搅拌30～60min，制得柔性LED灯条封装材料。
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