CN104212408B - 一种苯基系高折射率led灌装胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种苯基系高折射率LED灌装胶及其制备方法。一种苯基系高折射率LED灌装胶，其特征在于由A组分和B组分按1:1~10的质量比混合而成；其中，所述的A组分为含乙烯基的聚硅氧烷和催化剂按30~60：1的质量比混合而成；所述的B组分为含氢的聚硅氧烷和抑制剂按30~60:0.5的质量比混合而成。本发明公开了一种功率型LED封装用有机硅材料的合成工艺，所得LED封装胶具有较高的折光率、透光率、延伸性、抗拉强度、粘结强度，不仅能提高LED的发光效率，还能延长LED的使用寿命。

Description

一种苯基系高折射率LED灌装胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种苯基系高折射率LED灌装胶及其制备方法，尤其是涉及一种高折射率LED封装用有机硅材料的合成方法。

技术背景

超高亮度的发光二极管(LED)，是一类电制发光的固体光源。由于具有结构简单、使用寿命长、体积小而亮度高、节能环保等优点，发展十分迅速，有望取代白炽灯、荧光灯等传统光源而成为第四代照明光源。随着使用功率的增大，使用环境的改变及使用寿命的延长，对LED灌封用的树脂要求也进一步提高。

目前，用于LED灌封用的树脂材料多是一些传统透明的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、光学尼龙、聚氨酯等。然而，这些材料耐热性、耐候性和耐湿性差，且易黄变，这些严重影响LED的使用寿命和发光性能。

有机硅材料由于自身结构的特点，具有良好的耐热性、耐候性、耐冷热冲击性和耐老化性，用于LED灌封用时不影响其使用寿命，固化后具有较高的折光率和透光率、良好的粘结性能以及优良的电性能、耐臭氧、耐腐蚀等性能，克服了环氧树脂、聚氨酯等传统材料的缺点。因此，有机硅材料越来越受到人们的青睐，成为大功率LED灌装的首选。

发明内容

本发明的目的在于提供一种苯基系高折射率LED灌装胶及其制备方法，该方法工艺简单，所得到的LED灌装胶的透光率高、折光率大，延伸性、抗拉强度、粘结强度好。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：1.一种苯基系高折射率LED灌装胶，其特征在于由A组分和B组分按1:1～10的质量比混合而成；其中，所述的A组分为含乙烯基的聚硅氧烷和催化剂按30～60：1的质量比混合而成；所述的B组分为含氢的聚硅氧烷和抑制剂按30～60:0.5的质量比混合而成。

按上述方案，所述的含乙烯基的聚硅氧烷由苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂按40～70:10～20:1～5的质量比，在80～120℃下，经碱催化水解，酸催化缩聚而成。

按上述方案，所述的苯基甲氧基硅烷为苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷中的一种或两种的混合物，两种混合时为任意比。

按上述方案，所述的乙烯基双封头为四甲基二乙烯基二硅氧烷。

按上述方案，所述的硅烷偶联剂为KH-570。

按上述方案，所述的催化剂为Karstedt催化剂、三甲基甲基环戊二烯铂、四三苯基磷铂中的一种。

按上述方案，所述的碱催化水解中所采用的碱催化剂为四丁基氢氧化铵，酸催化缩聚中所采用的酸催化剂为三氟甲烷磺酸。

按上述方案，所述的含氢的聚硅氧烷由苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂按5～15:1～2:0.05～0.1的质量比，在80～120℃下，经碱催化水解，酸催化水解缩聚而成。

按上述方案，所述的苯基甲氧基硅烷为苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷中的一种或两种的混合物，两种混合时为任意比。

按上述方案，所述的含氢双封头为四甲基二氢基二硅氧烷。

按上述方案，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560。

按上述方案，所述的抑制剂为甲基丁炔醇。

所述的一种苯基系高折射率LED灌装胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)A组分的制备：

①含乙烯基的聚硅氧烷的制备：苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂按40～70:10～20:1～5的质量比选取；将上述原料投入到反应器中，加入乙醇作溶剂，加入碱催化剂，将体系温度升高到80～120℃，搅拌2h，停止加热，向体系中加入酸催化剂，继续在80～120℃下搅拌4h，水洗至中性，减压蒸馏后得到含乙烯基的聚硅氧烷；

乙醇的加入量为苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂总质量的5-10％，

碱催化剂的加入量为苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂总质量的0.435％-0.526％，

酸催化剂的加入量为苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂总质量的0.0869％-0.105％，

②含乙烯基的聚硅氧烷和催化剂按30～60：1的质量比混合，得到A组分；

2)B组分的制备：

①含氢的聚硅氧烷的制备：苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂按5～15:1～2:0.05～0.1的质量比选取；将上述原料投入到反应器中，加入乙醇作溶剂，加入碱催化剂，将体系温度升高到80～120℃，搅拌2h，停止加热，向体系中加入酸催化剂，继续在80～120℃下搅拌4h，水洗至中性，减压蒸馏后得到含氢的聚硅氧烷；

乙醇的加入量为苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂总质量的5-10％，

碱催化剂的加入量为苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂总质量的0.373％-0.826％％，

酸催化剂的加入量为苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂总质量的0.0746％-0.165％％，

②含氢的聚硅氧烷和抑制剂按30～60:0.5的质量比混合，得到B组分；

3)A组分和B组分按1:1～10的质量比混合(真空脱泡，在120℃下固化3h)，得到一种苯基系高折射率LED灌装胶。

本发明的有益效果是：通过水解共聚在树脂的结构上引入可参与固化、粘结的双键和环氧基团，与传统的在聚硅氧烷中添加硅烷偶联剂相比，本发明所得到的功率型LED有机硅灌封胶固化过程充分、粘结强度好，固化后的胶膜具有良好的耐热性，透光率高，折光率大，封装效果好，能够延长LED的使用寿命。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例；也不应视为对本发明的限制。

实施例1：

(1)A组分中含乙烯基的聚硅氧烷的合成方法步骤如下：

向250ml的圆底烧瓶中依次加入40g苯基三甲氧基硅烷，30g二苯基二甲氧基硅烷，20g四甲基二乙烯基基二硅氧烷，5g的硅烷偶联剂KH-570，混合均匀，加入9.5g乙醇作溶剂，再加入0.5g四丁基氢氧化铵，在80℃加热搅拌2h，停止加热，加入0.1g三氟甲烷磺酸在80℃下继续搅拌4h，停止加热后，静置冷却，油相用水洗至中性，减压蒸馏得无色透明状的含乙烯基的聚硅氧烷。

(2)B组分中含氢的聚硅氧烷的合成方法步骤如下：

向250ml的圆底烧瓶中依次加入50g苯基三甲氧基硅烷，25g二苯基二甲氧基硅烷，10g四甲基二氢基二硅氧烷，0.5g的硅烷偶联剂KH-560，混合均匀，加入8.55g乙醇作溶剂，再加入0.5g四丁基氢氧化铵做催化剂，在80℃加热搅拌2h，停止加热，加入0.1g三氟甲烷磺酸做催化剂在80℃下继续搅拌4h，停止加热后，静置冷却，油相用水洗至中性，减压蒸馏得无色透明状的含氢的聚硅氧烷。

(3)A组分的配制

称取30g(1)中制备的含乙烯基的聚硅氧烷，滴加1gKarstedt催化剂，搅拌混匀，真空脱泡即得无色透明的A组分。

(4)B组分的配制

称取30g(2)中制备的含氢的聚硅氧烷，滴加0.5g甲基丁炔醇抑制剂，搅拌混匀，真空脱泡即的无色透明的B组分。

(5)固化工艺

称取上述的A、B组分各10g，搅拌混匀，真空脱泡，在120℃下固化3h即可得无色透明，透光率和折光率都很高的胶膜。

实施例2：

(1)A组分中含乙烯基的聚硅氧烷的合成方法步骤如下：

向250ml的圆底烧瓶中依次加入20g苯基三甲氧基硅烷，60g二苯基二甲氧基硅烷，20g四甲基二乙烯基基二硅氧烷，2g的硅烷偶联剂KH-570，混合均匀，加入5.1g乙醇作溶剂，再加入0.5g四丁基氢氧化铵，在120℃加热搅拌2h，停止加热，加入0.1g三氟甲烷磺酸在120℃下继续搅拌4h，停止加热后，静置冷却，油相用水洗至中性，减压蒸馏得无色透明状的含乙烯基的聚硅氧烷。

(2)B组分中含氢的聚硅氧烷的合成方法步骤如下：

向250ml的圆底烧瓶中依次加入10g苯基三甲氧基硅烷，40g二苯基二甲氧基硅烷，10g四甲基二氢基二硅氧烷，0.5g的KH-560，混合均匀，加入3g乙醇作溶剂，再加入0.5g四丁基氢氧化铵做催化剂，在120℃加热搅拌2h，停止加热，加入0.1g三氟甲烷磺酸做催化剂在120℃下继续搅拌4h，停止加热后，静置冷却，油相用水洗至中性，减压蒸馏得无色透明状的含氢的聚硅氧烷。

(3)A组分的配制

称取60g(1)中制备的含乙烯基的聚硅氧烷，滴加1g三甲基甲基环戊二烯铂催化剂，搅拌混匀，真空脱泡即得无色透明的A组分。

(4)B组分的配制

称取60g(2)中制备的含氢的聚硅氧烷，滴加0.5g甲基丁炔醇抑制剂，搅拌混匀，真空脱泡即得无色透明的B组分。

(5)固化工艺

称取上述的A组分2g、B组分20g，搅拌混匀，真空脱泡，在120℃下固化3h即可得无色透明，透光率和折光率都很高的胶膜。

实施例3：

(1)A组分中含乙烯基的聚硅氧烷的合成方法步骤如下：

向250ml的圆底烧瓶中依次加入30g苯基三甲氧基硅烷，60g二苯基二甲氧基硅烷，20g四甲基二乙烯基基二硅氧烷，5g的硅烷偶联剂KH-570，混合均匀，加入8g乙醇作溶剂，再加入0.5g四丁基氢氧化铵，在100℃加热搅拌2h，停止加热，加入0.1g三氟甲烷磺酸在100℃下继续搅拌4h，停止加热后，静置冷却，油相用水洗至中性，减压蒸馏得无色透明状的含乙烯基的聚硅氧烷。

(2)B组分中含氢的聚硅氧烷的合成方法步骤如下：

向250ml的圆底烧瓶中依次加入100g苯基三甲氧基硅烷，15g二苯基二甲氧基硅烷，18g四甲基二氢基二硅氧烷，0.9g的KH-560，混合均匀，加入9g乙醇作溶剂，再加入0.5g四丁基氢氧化铵做催化剂，在100℃加热搅拌2h，停止加热，加入0.1g三氟甲烷磺酸做催化剂在100℃下继续搅拌4h，停止加热后，静置冷却，油相用水洗至中性，减压蒸馏得无色透明状的含氢的聚硅氧烷。

(3)A组分的配制

称取45g(1)中制备的含乙烯基的聚硅氧烷，滴加1g四三苯基磷铂做催化剂，搅拌混匀，真空脱泡即得无色透明的A组分。

(4)B组分的配制

称取45g(2)中制备的含氢的聚硅氧烷，滴加0.5g甲基丁炔醇抑制剂，搅拌混匀，真空脱泡即得无色透明的B组分。

(5)固化工艺

称取上述的A组分2g、B组分10g，搅拌混匀，真空脱泡，在120℃下固化3h即可得无色透明，透光率和折光率都很高的胶膜。

本发明主要性能指标及测定方法：

实施例1－3产品的力学性能：利用电子式万能试验机GP-TS2000S/10KN测定功率型LED灌装胶胶膜的断裂伸长率、抗拉强度、粘结强度。

实施例1-3产品的光学性能：利用WGT-S透光率雾度测度仪测定功率型LED灌装胶的透光率；利用阿贝折光仪M362561测定功率型LED灌装胶的折光率。

表1，为实施例1-3产品性能检测结果

表1，说明了所得到的LED灌装胶折射率都＞1.55，具有很好的折光性能，能有效提高光通量，从而提高电光转化效率。此外该灌封胶透光率高(99％)、延伸性、抗拉强度、粘结强度好。

本发明所列举的各原料，以及各原料的上下限取值、以及其区间值，都能实现本发明；以及各工艺参数(如温度、时间等)的上下限取值、以及其区间值，都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (5)

1.一种苯基系高折射率LED灌装胶，其特征在于由A组分和B组分按1:1~10的质量比混合而成；其中，所述的A组分为含乙烯基的聚硅氧烷和催化剂按30~60：1的质量比混合而成；所述的B组分为含氢的聚硅氧烷和抑制剂按30~60:0.5的质量比混合而成；

所述的含乙烯基的聚硅氧烷由苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂按40~70:10~20:1~5的质量比，在80~120℃下，经碱催化水解，酸催化缩聚而成；所述的苯基甲氧基硅烷为苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷中的一种或两种的混合物，两种混合时为任意比；所述的乙烯基双封头为四甲基二乙烯基二硅氧烷；所述的硅烷偶联剂为KH-570；

所述的含氢的聚硅氧烷由苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂按5~15:1~2:0.05~0.1的质量比，在80~120℃下，经碱催化水解，酸催化水解缩聚而成；所述的苯基甲氧基硅烷为苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷中的一种或两种的混合物，两种混合时为任意比；所述的含氢双封头为四甲基二氢基二硅氧烷；所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560。

2.根据权利要求1所述的一种苯基系高折射率LED灌装胶，其特征在于所述的催化剂为Karstedt催化剂、三甲基甲基环戊二烯铂、四三苯基磷铂中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种苯基系高折射率LED灌装胶，其特征在于所述的碱催化水解中所采用的碱催化剂为四丁基氢氧化铵，酸催化缩聚中所采用的酸催化剂为三氟甲烷磺酸。

4.根据权利要求1所述的一种苯基系高折射率LED灌装胶，其特征在于所述的抑制剂为甲基丁炔醇。

5.如权利要求1所述的一种苯基系高折射率LED灌装胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）A组分的制备：

①含乙烯基的聚硅氧烷的制备：苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂按40~70:10~20:1~5的质量比选取；将上述原料投入到反应器中，加入乙醇作溶剂，加入碱催化剂，将体系温度升高到80~120℃，搅拌2h，停止加热，向体系中加入酸催化剂，继续在80~120℃下搅拌4h，水洗至中性，减压蒸馏后得到含乙烯基的聚硅氧烷；

乙醇的加入量为苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂总质量的5-10%，

碱催化剂的加入量为苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂总质量的0.435%-0.526%，

酸催化剂的加入量为苯基甲氧基硅烷、乙烯基双封头、硅烷偶联剂总质量的0.0869%-0.105%，

②含乙烯基的聚硅氧烷和催化剂按30~60：1的质量比混合，得到A组分；

2）B组分的制备：

①含氢的聚硅氧烷的制备：苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂按5~15:1~2:0.05~0.1的质量比选取；将上述原料投入到反应器中，加入乙醇作溶剂，加入碱催化剂，将体系温度升高到80~120℃，搅拌2h，停止加热，向体系中加入酸催化剂，继续在80~120℃下搅拌4h，水洗至中性，减压蒸馏后得到含氢的聚硅氧烷；

乙醇的加入量为苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂总质量的5-10%，

碱催化剂的加入量为苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂总质量的0.373%-0.826%，

酸催化剂的加入量为苯基甲氧基硅烷、含氢双封头、硅烷偶联剂总质量的0.0746%-0.165%，

②含氢的聚硅氧烷和抑制剂按30~60:0.5的质量比混合，得到B组分；

3）A组分和B组分按1:1~10的质量比混合，得到一种苯基系高折射率LED灌装胶。