CN104789186A - 一种单组份不出油型led灯丝触变胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单组份不出油型LED灯丝触变胶及其制备方法，由端乙烯基聚二甲基硅氧烷、乙烯基MQ硅树脂、触变剂、含氢硅油、催化剂、抑制剂和增粘剂组成。该触变胶具有高触变性，适用于LED灯丝点胶封装工艺，点胶后与固化过程中均能保持形状；封装后灯不会随点亮时间的推移而产生出油出雾现象，且封装灯1000h常温点亮光通量保持率大于99%。具有良好的工艺可操作性与整灯光通量保持率。

Description

一种单组份不出油型LED灯丝触变胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种LED封装材料，尤其是一种LED灯丝点胶工艺的封装硅胶，保护LED芯片免受气氛侵害和震动的作用，封装厂家使用时掺杂荧光粉，实现光输出和LED灯丝柱360度全角度发光。

背景技术

LED是Light Emitting Diode(发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。LED灯丝灯是LED与传统白炽灯的完美结合。以往LED光源要达到一定的光照度和光照面积，需加装透镜之类的光学器件，影响光照效果，会降低LED应有的节能功效，LED灯丝实现360°全角度发光，大角度发光且不需加透镜，实现立体光源，带来前所未有的照明体验。

LED灯丝灯通常的封装工艺是将多颗0.02瓦的1016LED芯片串联封装在蓝宝石、玻璃和金属支架长基板上，再将掺杂了荧光粉的封装胶封装来实现。其中LED芯片必须固定在支架等便于使用的装置中，芯片与支架必须通过引线引出加注电流的导线，这些引线很细，是直径仅0.1mm以下的金或铝线，不耐冲击；此外，芯片表面必须不受水、气等物质侵蚀。这就要用封装胶对LED芯片进行封装，起保护灯芯，透光，完成输出电信号，保护管芯正常工作功能。同时，封装胶点胶工艺决定了封装胶需就有高的触变性，点胶机将胶点在灯丝上之后，要求保持出胶的形状，在高温固化过程中亦不能有任何变形。

第一代封装材料是环氧树脂，其具有优异的粘接性、密封性、耐腐蚀性等优点，但主要缺点是固化内应力大、冲击强度低、耐热性差、易老化黄变，从而降低了LED器件的使用寿命。现在市场上已很少使用环氧树脂作为封装胶，主流是采用有机硅类封装胶。也有研究采用有机硅改性环氧树脂来降低环氧树脂的内应力，但基本还停留在理论研究阶段，并未应用于市场。

专利CN104164209A公开了一种灯丝封装胶，采用甲基苯基乙烯基硅树脂作为基础聚合物，苯基含氢硅树脂作为交联剂，该体系硬度较大，刚性大，弹性不足，封装成灯丝之后，点亮灯发热时会造成开裂现象，从而导致蓝光溢出影响光衰，甚至会引起金线断裂从而造成灯丝不亮的情况。

公开专利CN103881394A公开了一种灯丝封装胶，采用有机膨润土作为触变剂，有机膨润土是片层状结构，分子链很难插入其中形成纳米分散，从而影响透光率，降低亮度；且膨润土不能纳米分散的话会影响荧光粉的均匀度，造成色温偏差较大；且用量太大，封装厂家使用添加荧光粉时较难分散，会造成分散时阻力很大温度较高，大大缩短可操作时间。

目前市售乙烯基硅油、含氢硅油和硅树脂原料挥发份均较高，均在1％左右及以上，而灯丝灯采用的是透明球泡壳，并且是全真空密闭或者是充惰性气体，在长期点亮过程中，灯丝表面的温度会达到150℃，胶的低挥发性物质会迁移出来，灯关闭时会冷凝到泡壳内壁，形成点状油状物。这样会降低美观性、影响光亮度，甚至会引起光衰。目前公开专利中未见有控制挥发份的报道。

公开专利中提高胶触变性的方法只是涉及到了填料种类，未见采用陶瓷三辊研磨机将添加触变剂后的胶体进行研磨的报道。我们知道，纳米填料非常容易团聚，特别是在非极性有机硅基体中，较难分散均匀，而分散不均匀，会大大降低触变性而变成团块状，不仅不能在有剪切力时流动，且荧光粉会非常难于在胶体中分散均匀，从而影响出灯的质量。分散物料大多是采用不锈钢镀镍类三辊机，物料在高压剪切时会变灰，影响外观与透明度，而陶瓷三辊机不会影响物料的透明度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种单组份不出油型LED灯丝触变胶及其制备方法，该封装胶具有高触变性与透光率，与不同基板良好的粘接性与整灯光通量保持率，制备方法简单可行，为点胶工艺封装LED灯丝提供一种性能良好的封装胶。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种单组份不出油型LED灯丝触变胶，所述触变胶由20-70重量份的端乙烯基聚二甲基硅氧烷、10-65重量份的乙烯基MQ硅树脂、3-10重量份的触变剂、3-10重量份的含氢硅油、0.1-0.4重量份的催化剂、0.02-0.06重量份的抑制剂、1-2重量份的增粘剂等组成。

所述的端乙烯基聚二甲基硅氧烷的粘度范围约为500-3000cs，乙烯基质量百分数约为端乙烯基聚二甲基硅氧烷的0.16％-0.45％；

所述的乙烯基MQ硅树脂为MQ硅树脂的乙烯基油烷溶液，MQ硅树脂质量约为乙烯基MQ硅树脂质量的40-60％，乙烯基的质量约为乙烯基MQ硅树脂质量的0.9-1.5％，M/Q比值为0.8-1.1。

所述的含氢硅油中，氢的质量为含氢硅油质量的0.25-1.2％；

所述的催化剂为铂-乙烯基聚硅氧烷螯合物，铂的质量为催化剂质量的3000ppm左右或5000ppm左右；

所述的抑制剂为炔醇类化合物；

所述增粘剂为环氧类加成型液体硅橡胶专用增粘剂或D₄ ^H类加成型液体硅橡胶专用增粘剂。

进一步地，所述触变剂的制备方法如下：将1-3重量份的处理剂均匀喷到100重量份粒径为7-16nm的亲水型气相二氧化硅表面，于160-200℃下搅拌冷凝回流反应3-6小时，再升温到220-240℃搅拌2小时，停止搅拌，冷却，得到触变剂；所述处理剂为八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氮烷、二甲基二氯硅烷、四甲基四氢环四硅氧烷处理剂处理后的气相二氧化硅中的一种。

进一步地，所述处理剂为八甲基环四硅氧烷。

上述单组份不出油型LED灯丝触变胶的制备方法包括以下步骤：

(1)按20-70重量份的端乙烯基聚二甲基硅氧烷、10-65重量份的乙烯基MQ硅树脂、3-10重量份的触变剂、3-10重量份的含氢硅油、0.1-0.4重量份的催化剂、0.02-0.06重量份的抑制剂、1-2重量份的增粘剂取材；

(2)采用薄膜蒸发器将端乙烯基聚二甲基硅氧烷、乙烯基MQ硅树脂、含氢硅油、催化剂、抑制剂、增粘剂的挥发份均降低到0.3wt％以下；

(3)将端乙烯基聚二甲基硅氧烷、乙烯基MQ硅树脂和抑制剂加入到混合容器中，然后依次加入含氢硅油、增粘剂、触变剂，得到混合物料；每加入一种物料，混合均匀后真空脱泡；

(4)将混合物料过陶瓷三辊机研磨，直到刮板细度计测试出触变剂细度小于1微米为止；

(5)将过三辊后的物料加入催化剂，混合均匀，真空脱泡，出料包装后得到单组份不出油型LED灯丝触变胶。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

(1)本发明一种单组份不出油型LED灯丝触变胶，所述端乙烯基聚有机基硅氧烷、乙烯基MQ硅树脂与含氢硅油，在使用之前，采用薄膜蒸发器将挥发份降低到质量分数0.3％以下，封装成LED灯丝灯之后，随着点亮时间的推移，灯泡内壁不会产生出油现象，不影响光衰；

(2)触变剂在硅胶中分散均匀，触变性高，点胶之后能立即保持形状不塌陷，荧光粉可以分散均匀；模量与内应力适中，封装后灯长期点亮时不会产生胶体开裂与引线断裂等弊端，光通量保持率高，光衰小。

(3)采用陶瓷三辊机将触变剂均匀分散在基体中，防止触变剂粒子团聚，有利于荧光粉均匀分散在硅胶中，出光均匀；且避免了普通三辊机使物料发灰的弊端，不影响硅胶的透光率。

(4)八甲基环四硅氧烷与基体乙烯基硅油、硅树脂和含氢硅油均属有机硅类物质，，经其处理后气相二氧化硅，与基体相容性好，易于纳米级分散，团聚相对较少。环状的八甲基环四硅氧烷是以化学键结合在气相二氧化硅表面，具有强疏水性，可以保护气相二氧化硅表面剩余的硅羟基，使其不被过分润湿，从而气相二氧化硅表面剩余的硅羟基与体系中的含氢硅油、硅树脂产生较强的氢键。当有外力存在时，氢键被破坏，变现为切力变稀；当外力消失时，迅速恢复氢键，表现为高触变性。其他处理剂处理的气相二氧化硅触变剂，由于处理剂与基体材料如含氢硅油等不是同一类物质，达到同样的触变性需添加更多的触变剂，从而造成封装胶透光率下降，影响光通量。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优先实施方案进行描述，但是应该理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是本发明权利要求的限制。

本实施例中使用全部原料来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可，本领域技术人员也可以采用熟知的技术方案制备得到，外购市售原料后，采用降膜蒸发器预提纯原料，将挥发分控制在0.3％以内。

由于不经过三辊研磨的胶，肉眼可见很多白色气相二氧化硅团聚点或块，不能表现出很好的触变性，只是会增大体系粘度，所以未经三辊研磨的胶不能够使用封装成灯，无对比实施例。

实施例1

1000cs乙烯基质量百分含量0.26％的端乙烯基聚二甲基硅氧烷70重量份，乙烯基质量百分含量0.9％、树脂含量50％、M/Q比值为0.9的乙烯基MQ树脂10重量份，经八甲基环四硅氧烷处理后的气相二氧化硅触变剂10重量份，氢质量百分数0.25％的含氢硅油7.78重量份，铂含量3000ppm的铂-乙烯基聚硅氧烷螯合物0.2份，抑制剂乙炔环己醇0.02份，环氧类加成型液体硅橡胶专用增粘剂2份。

触变剂制备工艺如下：将100重量份中位粒径为7nm的气相二氧化硅加入到高速搅拌机中，边搅拌边将2重量份八甲基环四硅氧烷喷雾加入，升温到200℃搅拌冷凝回流处理3h，然后升温到240℃搅拌2h，停止搅拌，冷却，得到触变剂。

制备步骤如下：①乙烯基硅油、乙烯基MQ硅树脂与抑制剂真空脱泡混合均匀；②加入含氢硅油，真空脱泡混合均匀；③加入增粘剂，真空脱泡混合均匀；④加入触变剂真空脱泡混合均匀；⑤将物料过陶瓷三辊机，直到刮板细度计测试出触变剂细度小于1微米为止；⑥加入催化剂真空脱泡混合均匀；⑦出料包装，-18℃储存。

实施例2

1000cs乙烯基质量百分含量0.26％的端乙烯基聚二甲基硅氧烷70重量份，乙烯基质量百分含量1.5％、树脂含量50％、M/Q比值为1.1的乙烯基MQ树脂15.04重量份，经八甲基环四硅氧烷处理后的气相二氧化硅触变剂7重量份，氢质量百分数0.5％的含氢硅油5.5重量份，铂含量3000ppm的铂-乙烯基聚硅氧烷螯合物0.4份，抑制剂乙炔环己醇0.06份，环氧类加成型液体硅橡胶专用增粘剂2份。

触变剂制备工艺如下：将100重量份中位粒径为16nm的气相二氧化硅加入到高速搅拌机中，边搅拌边将1重量份八甲基环四硅氧烷喷雾加入，升温到180℃搅拌冷凝回流处理6h，然后升温到240℃搅拌2h，停止搅拌，冷却，得到触变剂。

灯丝胶制备步骤如实施例1。

实施例3

500cs乙烯基质量百分含量0.45％的端乙烯基聚二甲基硅氧烷20重量份，乙烯基质量百分含量1.5％、树脂含量50％、M/Q比值为1.1的乙烯基MQ树脂65重量份，经六甲基二硅氮烷处理后的气相二氧化硅触变剂3重量份，氢质量百分数0.5％的含氢硅油10重量份，铂含量5000ppm的铂-乙烯基聚硅氧烷螯合物0.2份，抑制剂甲基丁炔醇0.03份，环氧类加成型液体硅橡胶专用增粘剂1.77份。

触变剂制备工艺如下：将100重量份中位粒径为12nm的气相二氧化硅加入到高速搅拌机中，边搅拌边将3重量份六甲基二硅氮烷喷雾加入，再喷雾加入0.3重量份去离子水，升温到180℃搅拌冷凝回流处理3h，然后升温到220℃搅拌2h，停止搅拌，冷却，得到触变剂。

灯丝胶制备步骤如实施例1。

实施例4

500cs乙烯基质量百分含量0.45％的端乙烯基聚二甲基硅氧烷重量29.88份，乙烯基质量百分含量1.2％、树脂含量40％、M/Q比值为1的乙烯基MQ树脂60重量份，经二甲基二氯硅烷处理后的气相二氧化硅触变剂6重量份，氢质量百分数1.2％的含氢硅油3重量份，铂含量5000ppm的铂-乙烯基聚硅氧烷螯合物0.1份，抑制剂甲基丁炔醇0.02份，环氧类加成型液体硅橡胶专用增粘剂1份。

触变剂制备工艺如下：将100重量份中位粒径为7nm的气相二氧化硅加入到高速搅拌机中，边搅拌边将1重量份二甲基二氯硅烷喷雾加入，升温到160℃搅拌冷凝回流处理4h，然后升温到220℃搅拌2h，停止搅拌，冷却，得到触变剂。

灯丝胶制备步骤如实施例1。

实施例5

1000cs乙烯基质量百分含量0.26％的端乙烯基聚二甲基硅氧烷重量34.38份，乙烯基质量百分含量1.2％、树脂含量60％、M/Q比值为1的乙烯基MQ树脂55重量份，经六甲基二硅氮烷处理后的气相二氧化硅触变剂6.5重量份，氢质量百分数1.2％的含氢硅油3重量份，铂含量5000ppm的铂-乙烯基聚硅氧烷螯合物0.1份，抑制剂甲基丁炔醇0.02份，D₄ ^H类加成型液体硅橡胶专用增粘剂1份。

触变剂制备工艺如下：将100重量份中位粒径为13nm的气相二氧化硅加入到高速搅拌机中，边搅拌边将2重量份六甲基二硅氮烷喷雾加入，再喷雾加入0.2重量份去离子水，升温到160℃搅拌冷凝回流处理4h，然后升温到230℃搅拌2h，停止搅拌，冷却，得到触变剂。

灯丝胶制备步骤如实施例1。

实施例6

3000cs乙烯基质量百分含量0.16％的端乙烯基聚二甲基硅氧烷重量70份，乙烯基质量百分含量0.95％、树脂含量50％、M/Q比值为1的乙烯基MQ树脂12.66重量份，经六甲基二硅氮烷处理后的气相二氧化硅触变剂5重量份，氢质量百分数0.25％的含氢硅油10重量份，铂含量3000ppm的铂-乙烯基聚硅氧烷螯合物0.3份，抑制剂乙炔环己醇0.04份，D₄ ^H类加成型液体硅橡胶专用增粘剂2份。

触变剂制备工艺如下：将100重量份中位粒径为7nm的气相二氧化硅加入到高速搅拌机中，边搅拌边将3重量份八甲基环四硅氧烷喷雾加入，升温到190℃搅拌冷凝回流处理4h，然后升温到240℃搅拌2h，停止搅拌，冷却，得到触变剂。

灯丝胶制备步骤如实施例1。

实施例7

3000cs乙烯基质量百分含量0.16％的端乙烯基聚二甲基硅氧烷重量29.16份，500cs乙烯基质量百分含量0.45％的端乙烯基聚二甲基硅氧烷重量30份，乙烯基质量百分含量1.3％、树脂含量50％、M/Q比值为0.8的乙烯基MQ树脂30重量份，经四甲基四氢环四硅氧烷处理后的气相二氧化硅触变剂10重量份，氢质量百分数0.75％的含氢硅油5重量份，铂含量3000ppm的铂-乙烯基聚硅氧烷螯合物0.3份，抑制剂乙炔环己醇0.04份，D₄ ^H类加成型液体硅橡胶专用增粘剂1.5份。

触变剂制备工艺如下：将100重量份中位粒径为16nm的气相二氧化硅加入到高速搅拌机中，边搅拌边将2重量份四甲基四氢环四硅氧烷喷雾加入，升温到160℃搅拌冷凝回流处理5h，然后升温到220℃搅拌2h，停止搅拌，冷却，得到触变剂。

灯丝胶制备步骤如实施例1。

对实施例1-7得到的触变型灯丝胶进行性能测试，结果如表1所示。由表1可见，本发明专利制备的触变胶，操作时间均大于6小时，1mm厚样品的透光率＞92％，触变指数＞2.3(剪切速率5s^-1/50s^-1时粘度比值)，体积电阻率＞1*10¹⁵Ω·cm，封装成灯后1000h光衰＜1％，是一种性能良好的适合灯丝灯点胶封装工艺的触变胶。

表1 触变胶的性能测试结果

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种单组份不出油型LED灯丝触变胶，其特征在于，所述触变胶由20-70重量份的端乙烯基聚二甲基硅氧烷、10-65重量份的乙烯基MQ硅树脂、3-10重量份的触变剂、3-10重量份的含氢硅油、0.1-0.4重量份的催化剂、0.02-0.06重量份的抑制剂、1-2重量份的增粘剂等组成；

所述的端乙烯基聚二甲基硅氧烷的粘度范围约为500-3000cs，乙烯基质量百分数约为端乙烯基聚二甲基硅氧烷的0.16%-0.45%；

所述的乙烯基MQ硅树脂为MQ硅树脂的乙烯基油烷溶液，MQ硅树脂质量约为乙烯基MQ硅树脂质量的40-60%，乙烯基的质量约为乙烯基MQ硅树脂质量的0.9-1.5%，M/Q比值为0.8-1.1；

所述的含氢硅油中，氢的质量为含氢硅油质量的0.25-1.2%；

所述的催化剂为铂-乙烯基聚硅氧烷螯合物，铂的质量为催化剂质量的3000ppm左右或5000ppm左右；

所述的抑制剂为炔醇类化合物；

所述增粘剂为环氧类加成型液体硅橡胶专用增粘剂或D₄ ^H类加成型液体硅橡胶专用增粘剂。

2.根据权利要求1所述的一种单组份不出油型LED灯丝触变胶，其特征在于，所述触变剂的制备方法如下：将1-3重量份的处理剂均匀喷到100重量份粒径为7-16nm的亲水型气相二氧化硅表面，于160-200℃下搅拌冷凝回流反应3-6小时，再升温到220-240℃搅拌2小时，停止搅拌，冷却，得到触变剂；所述处理剂为八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氮烷、二甲基二氯硅烷、四甲基四氢环四硅氧烷处理剂处理后的气相二氧化硅中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种单组份不出油型LED灯丝触变胶，其特征在于，所述处理剂为八甲基环四硅氧烷。

4.一种权利要求1所述的单组份不出油型LED灯丝触变胶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）按20-70重量份的端乙烯基聚二甲基硅氧烷、10-65重量份的乙烯基MQ硅树脂、3-10重量份的触变剂、3-10重量份的含氢硅油、0.1-0.4重量份的催化剂、0.02-0.06重量份的抑制剂、1-2重量份的增粘剂取材；

（2）采用薄膜蒸发器将端乙烯基聚二甲基硅氧烷、乙烯基MQ硅树脂、含氢硅油、催化剂、抑制剂、增粘剂的挥发份均降低到0.3wt%以下；

（3）将端乙烯基聚二甲基硅氧烷、乙烯基MQ硅树脂和抑制剂加入到混合容器中，然后依次加入含氢硅油、增粘剂、触变剂，得到混合物料；每加入一种物料，混合均匀后真空脱泡；

（4）将混合物料过陶瓷三辊机研磨，直到刮板细度计测试出触变剂细度小于1微米为止；

（5）将过三辊后的物料加入催化剂，混合均匀，真空脱泡，出料包装后得到单组份不出油型LED灯丝触变胶。